一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，包括光纖激光源、電壓感應(yīng)單元、光電探測器、電信號檢測器和分壓裝置，所述光纖激光源將原始光信號通過保偏光纖輸入到電壓感應(yīng)單元，所述電壓感應(yīng)單元與光電探測器通過多模光纖連接，所述光電探測器與電信號檢測器連接；所述電壓感應(yīng)單元與分壓裝置連接。本實用新型將測量現(xiàn)場的電壓信號施加在電壓感應(yīng)單元，通過電壓信號改變原始光信號的特性，改變后的光信號通過光纖傳輸至變電站內(nèi)調(diào)控室進行信號的后處理實現(xiàn)對原電壓信號的測量。電壓感應(yīng)單元體積小，安裝于測量現(xiàn)場簡易方便且無需電源供電，安裝之后不改變輸電線路或變電站內(nèi)各電氣設(shè)備或操作試驗裝置等電氣連接機構(gòu)。
【專利說明】一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電壓檢測器，特別涉及一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測
量試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電工設(shè)備的絕緣長期耐受著工作電壓，同時還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng) 安全可靠地運行。當(dāng)過電壓幅值較高時將可能導(dǎo)致絕緣閃絡(luò)設(shè)備擊穿等事故，近年來隨著我國電網(wǎng)容量的增大和大量特高壓線路的開工建設(shè)，對電力系統(tǒng)的安全可靠運行提出了更高的要求，運行經(jīng)驗表明超高壓電網(wǎng)中遭受過電壓的幅值較高，對變電站和輸電線路的絕緣結(jié)構(gòu)造成嚴重威脅。所以對輸電線路或是變電站母線電壓進行實時準(zhǔn)確測量，研究過電壓的行為特征和絕緣配合設(shè)計具有重要的意義。電網(wǎng)中的高幅值電壓通常需要轉(zhuǎn)換為低電壓信號進行分析和后處理，而傳統(tǒng)測量方式的電信號需要有源才能實現(xiàn)長距離傳輸，同時傳輸過程中會受到較大的電磁干擾，影響測量結(jié)果。因此，設(shè)計一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，可以減小信號傳輸過程中電磁干擾，且測量現(xiàn)場無需電源供電，保證對電壓信號的安全準(zhǔn)確。
實用新型內(nèi)容
[0003]有鑒于此，本實用新型提供一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，該裝置可以減小信號傳輸過程中的電磁干擾，且測量現(xiàn)場無需電源供電，保證對電壓信號的安全準(zhǔn)確。
[0004]本實用新型的目的是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，包括光纖激光源3、電壓感應(yīng)單元4、光電探測器5、電信號檢測器6和分壓裝置10，所述光纖激光源3將原始光信號通過保偏光纖7輸入到電壓感應(yīng)單元4，所述電壓感應(yīng)單元4與光電探測器5通過多模光纖8連接，所述光電探測器5與電信號檢測器6連接；所述電壓感應(yīng)單元4與分壓裝置10連接。
[0005]進一步，所述電壓感應(yīng)單元為電光調(diào)制器，所述電光調(diào)制器通過分壓裝置輸施加電壓。
[0006]進一步,所述電壓感單兀還包括第一光纖準(zhǔn)直透鏡12、第一光纖準(zhǔn)直透鏡18、光學(xué)起偏器13、光學(xué)1/4波片14和檢偏器17,所述保偏纖光纖輸入的光信號依次經(jīng)過第一光纖準(zhǔn)直透鏡、光學(xué)起偏器、光學(xué)1/4波片進入到電光調(diào)制器中，電光調(diào)制器輸出的光信號依次經(jīng)過檢偏器、第二光纖準(zhǔn)直透鏡進入到多模光纖8中。
[0007]進一步，所述電光調(diào)制器包括兩片電極(16)和設(shè)置在兩片電極之間的鈮酸鋰晶體(19)，所述兩片電極與鈮酸鋰晶體緊密接觸；所述兩片電極分別通過同軸電纜(9)與分
壓裝置連接。
[0008]進一步，所述電壓感應(yīng)單元還包括由絕緣樹脂和金屬材料共同制作的用于固定光學(xué)器件的圓形試驗盒，所述第一光纖準(zhǔn)直透鏡和第二光纖準(zhǔn)直透鏡分別設(shè)置在試驗盒相對的側(cè)壁上。
[0009]由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有如下的優(yōu)點:
[0010]本實用新型將測量現(xiàn)場的電壓信號施加在電壓感應(yīng)單元，通過電壓信號改變原始光信號的特性，改變后的光信號通過光纖傳輸至變電站內(nèi)調(diào)控室進行信號的后處理實現(xiàn)對原電壓信號的測量。電壓感應(yīng)單元體積小，安裝于測量現(xiàn)場簡易方便且無需電源供電，安裝之后不改變輸電線路或變電站內(nèi)各電氣設(shè)備或操作試驗裝置等電氣連接機構(gòu)，測量過程安全可靠，且收到電磁干擾較小。因而，該發(fā)明具有很強的實際工程價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中:
[0012]圖1為基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明中提出的電壓感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
[0015]如圖1所示，基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，主要包括光纖激光源
3、電壓感應(yīng)單元4、光電探測器5和電信號檢測器6四部分。電壓感應(yīng)單元4位于測量現(xiàn)場I，光纖激光源3、光電探測器5和電信號檢測器6等用電設(shè)備位于變電站內(nèi)調(diào)控室2內(nèi)。
[0016]所述電壓感應(yīng)單元與分壓裝置連接，分壓裝置10并聯(lián)于輸電線路或變電站母線11獲取電壓信號，通過同軸電纜9將低電壓信號輸出到電壓感應(yīng)單元4。在本實施例中所述電壓感應(yīng)單元為電光調(diào)制器，所述電光調(diào)制器包括兩片電極16和設(shè)置在兩片電極之間的鈮酸鋰晶體19，所述兩片電極與鈮酸鋰晶體緊密接觸；所述兩片電極分別通過同軸電纜9與分壓裝置連接。
[0017]所述光纖激光源3將波長為1550_(也可以采用基它波長的信號，以適應(yīng)不同幅值電壓信號的準(zhǔn)確測量)的原始光信號通過200m的保偏光纖7輸入到電壓感應(yīng)單元4，電壓感應(yīng)單元將原始信號經(jīng)過處理后再由200m的多模光纖8輸出到光電探測器5，光電探測器5將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出到電信號檢測器6，最后得到被測電壓。為了節(jié)約成本，本實施例中的保偏光纖也可以替換為單模光纖。
[0018]在本實施例中，光纖激光源的功率為20mW，當(dāng)然在其它實施例中也可以采用不同功率的光纖激光源以滿足試驗現(xiàn)場與變電站調(diào)控室距離的需求。例如調(diào)控室與試驗現(xiàn)場距離為500m，就可以將光纖激光源的功率增大為50mW。
[0019]電壓感應(yīng)單元4中包括兩個光纖準(zhǔn)直透鏡(即第一光纖準(zhǔn)直透鏡12和第二光纖準(zhǔn)直透鏡18), 一個光學(xué)起偏器13, —個光學(xué)1/4波片14, 一個檢偏器17, —塊長方體LiNb03晶體19位于兩片銅電極16之間，電壓信號由電極引線15引入，所有光纖和準(zhǔn)直器的接口均為選為FC/PC。本實施例中電壓感應(yīng)單元包括一個由絕緣樹脂和金屬材料共同制作的用于固定光學(xué)器件的試驗盒，兩個光纖準(zhǔn)直透鏡、光學(xué)起偏器、光學(xué)1/4波片、檢偏器、LiNb03晶體和兩片銅電極都設(shè)置在試驗盒內(nèi)，第一光纖準(zhǔn)直透鏡和第二光纖準(zhǔn)直透鏡分別設(shè)置在試驗盒相對的側(cè)壁上。
[0020]在本實施例中，所述試驗盒的長為120mm，寬為30mm，高為30mm，光學(xué)起偏器、光學(xué)1/4波片和檢偏器的直徑為Ilmm ;銀酸鋰晶體的長為20mm,寬為6mm,高為4mm ;銅電極的長為2Ctam,寬為6臟，高為I臟。
[0021]試驗裝置的主要工藝加工對象為電壓感應(yīng)單元4，其外形為長方體絕緣樹脂試驗盒,加工工藝要保證保偏光纖7輸入的光信號在依次經(jīng)過第一光纖準(zhǔn)直透鏡12、光學(xué)起偏器13、光學(xué)1/4波片14、長方體LiNb03晶體19和檢偏器17之后，能通過第二光纖準(zhǔn)直鏡18耦合進多模光纖8，最后將經(jīng)過電壓調(diào)制的光信號輸送到光電探測器5，以實現(xiàn)測量電壓的功能。
[0022]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，其特征在于:包括光纖激光源(3)、電壓感應(yīng)單元(4)、光電探測器(5)、電信號檢測器(6)和分壓裝置(10)，所述光纖激光源(3)將原始光信號通過保偏光纖(7)輸入到電壓感應(yīng)單元(4)，所述電壓感應(yīng)單元(4)與光電探測器(5)通過多模光纖(8)連接，所述光電探測器(5)與電信號檢測器(6)連接；所述電壓感應(yīng)單元(4)與分壓裝置(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，其特征在于:所述電壓感應(yīng)單元為電光調(diào)制器，所述電光調(diào)制器通過分壓裝置輸施加電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，其特征在于:所述電壓感單兀還包括第一光纖準(zhǔn)直透鏡(12)、第一光纖準(zhǔn)直透鏡(18)、光學(xué)起偏器(13)、光學(xué)1/4波片(14)和檢偏器(17)，所述保纖光纖輸入的光信號依次經(jīng)過第一光纖準(zhǔn)直透鏡、光學(xué)起偏器、光學(xué)1/4波片進入到電光調(diào)制器中，電光調(diào)制器輸出的光信號依次經(jīng)過檢偏器、第二光纖準(zhǔn)直透鏡進入到多模光纖(8)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，其特征在于:所述電光調(diào)制器包括兩片電極(16)和設(shè)置在兩片電極之間的鈮酸鋰晶體(19)，所述兩片電極與鈮酸鋰晶體緊密接觸；所述兩片電極分別通過同軸電纜(9)與分壓裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于一次電光效應(yīng)的光纖電壓測量試驗裝置，其特征在于:所述電壓感應(yīng)單元還包括由絕緣樹脂和金屬材料共同制作的用于固定光學(xué)器件的圓形試驗盒，所述第一光纖準(zhǔn)直透鏡和第二光纖準(zhǔn)直透鏡分別設(shè)置在試驗盒相對的側(cè)壁上。
【文檔編號】G01R19/00GK203811669SQ201420216555
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】畢茂強, 王謙, 伏進, 吳高林, 郝建, 楊慶, 董恒 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院, 重慶大學(xué)