[发明专利]一种基于压电陶瓷微形变图像检测的电压测量装置及方法

说明书

本发明示出一种基于压电陶瓷微形变图像检测的电压测量装置及方法，涉及电力检测技术领域。解决了现有OVT技术测量电压时运行不可靠、价格不低廉的问题。本发明示出的电压测量装置，包括：背光单元设置在压电陶瓷模块的一侧；采集单元设置在压电陶瓷模块的另一侧；压电陶瓷模块上设置有可拆卸的压电陶瓷片、电极和基座，电极设置在压电陶瓷片的上下两端。本发明利用压电陶瓷的逆压电效应，基于压电陶瓷微形变的图像识别模块，以非接触式的图像传感器取代了高成本的机械传感器，结合图像处理技术，计算压电陶瓷片受电后的微形变投影面积，进而实现直流电压的高精度测量。它具有成本低、准确度高、稳定性强等特点，满足智能电网对设备数字化的要求。

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种基于压电陶瓷微形变图像检测的电压测量装置及方法。

背景技术

高压直流输电作为一种大容量、长间距输电技术，在全球能源互联网的推进过程中发挥了重要作用。随着我国智能电网的发展以及高压柔性直流输电、大规模风电场并网等技术应用与推广，对柔性直流系统控制与保护提出更快速更准确的响应需求，因而对应高压直流电流电压测量装置需要具备高可靠性、高速、高精度等特性。高压直流电压的测量是智能电网及直流输电广泛推进的基础，是实现智能电网的状态监测、电能计量的重要前提。

现有技术中，高压直流电压测量装置主要采用阻容分压原理，通过分压器上下臂阻容时间常数的一致性保证良好的频率响应。但在实际设计中，由于存在杂散电容和寄生电感的影响，上下臂的阻容参数较难匹配，从而导致分压比随被测信号频率变化；同时二次输出一般为模拟信号，通过电缆传输，易受干扰，或者通过就地采集时响应速度得不到保证。传统直流电压的相关测量方法，由于其体积大、重量重、动态范围窄等不足，逐渐被具有体积小、重量轻、准确度高、动态范围大等优点的新型传感技术所代替，如光学电压互感器(Optical Voltage Transformer，OVT)。OVT测量时动态范围大、测量频带宽、检测精度高；结构相对简单，尺寸相对更小、质量轻；具有输出量为数字量，方便进行光纤通信等远程控制等优点。目前OVT不仅是目前世界各国争相研究的一种新型的电力系统电压检测装置，而且被业界公认为互感器技术的发展方向。

然而目前OVT产品主要采用光纤传感器，其传感头容易受温度和外界环境扰动的影响，长期运行时的稳定性和可靠性无法得到保证。另外，纯光纤式光电互感器价格较高、测量效果欠佳，严重制约了OVT技术的市场推广。因此急需提出一种运行可靠、价格低廉且测量精度较高的新型OVT技术。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于压电陶瓷微形变图像检测的电压测量装置及方法，解决了现有OVT技术测量电压时运行不可靠、价格不低廉的问题。

本发明第一方面示出一种基于压电陶瓷微形变图像检测的电压测量装置，包括：背光单元、采集单元、图像识别模块、压电陶瓷模块和控制单元；

背光单元设置在压电陶瓷模块的一侧，被配置为：提供背光源；

采集单元设置在压电陶瓷模块的另一侧，被配置为：采集形变投影图像；

压电陶瓷模块上设置有可拆卸的压电陶瓷片、电极和基座，电极设置在压电陶瓷片的上下两端，电极设置在基座的上端；

采集单元的输出端连接图像识别模块的输入端；

背光单元、采集单元、图像识别模块和压电陶瓷模块与控制单元电连接。

具体地，上述结构具有以下有益效果：压电陶瓷片因逆压电效应产生形变，图像识别模块利用图像识别技术，通过检测压电陶瓷片的微形变投影面积；高压直流电压经分压处理后连接电极两端，电极接压电陶瓷片的输入端；进而计算陶瓷片两端的电压值，并结合分压比获取高压端的电压值。可拆卸的压电陶瓷片的结构设计，实现可根据待测电压的大小进行更换的功能。

在一些实施例中，采集单元包括：镜头和图像传感器；