[发明专利]光学式电压传感系统及相应迭代解调方法

说明书

技术领域

本发明涉及电压传感技术领域，尤其涉及一种光学式电压传感系统及相应迭代解调方法。

背景技术

智能电网属于战略性新兴产业，是新能源产业的重点发展目标。电子式互感器是智能化变电站的核心设备。电子式互感器通过光纤实现数字信号传输，解决了绝缘、干扰等难题。电子式光纤、光学互感器，由于其天然的绝缘优势，先进的传感原理，从根本上克服了传统式电磁互感器、其它种类的电子式互感器存在的一些技术缺陷，特别是在特高压领域的应用优势更为明显，是国际上公认的互感器技术发展方向和换代型产品。

纵观现有的光学式电压传感器设计方案，多存在以下特点：光路设计复杂，核心传感光学器件由众多分立器件构成，光路和电极结合的系统设计复杂，制造加工工艺繁琐，可靠性差；光源及光路噪声将最终成为限制计量级传感器准确度提高瓶颈，光学互感器的信噪比提高成为亟待解决的难关；光源输出功率受光源驱动电路和器件本身寿命的影响，光源功率无法保证在整个寿命周期内保持不变，光源功率的波动，特别是瞬时功率的波动对传感器准确度的影响很大；传感器系统震动，特别是传感光路的高频震动将对输入光的偏振态产生严重扰动，导致输出传感信号在震动周期内出现大幅波动，有可能会影响继电保护装置装置的误动作，也不满足计量级传感器的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光学式电压传感系统及相应迭代解调方法，能够有效解决或抑制上述的一个或多个问题的影响，提高输出光传感信号的信噪比，提高传感器的可靠性和稳定性。

本发明一方面提供了一种光学式电压传感系统，包括：光源、传感光学模块（1）、光信号处理模块（7）和光纤。光源用于发出一光束；传感光学模块（1）包括：起偏器（41），用于将从输入端输入的所述光束分为参考光和传感光，其中所述传感光为线偏振光；1/4波片（5），用于将所述传感光分成正交的两束线偏振光；传感晶体（6），被放置为使其通光方向与电场垂直，使穿过该传感晶体（6）的两束线偏振光产生与电场相关的相位差；检偏器（42），使从所述传感晶体输出的两束线偏振光产生干涉，从而将携带有电场信息的传感光输出。光信号处理模块（7）利用所述参考光和所述携带有电场信息的传感光确定所述电场信息。光纤用于连接光源、传感光学模块以及光信号处理模块。

所述传感光学模块还可以包括：位于起偏器的输入端侧的第一准直器（31）、位于所述起偏器的侧面的第二准直器（32）、位于所述检偏器的输出端侧的第三准直器（33）。

所述光纤包括连接在所述光源（8）与所述第一准直器（31）之间的第一光纤（21），连接在所述第二准直器（32）与所述光信号处理模块（7）之间的第二光纤（22），以及连接在所述第三准直器（33）与所述光信号处理模块（7）之间的第三光纤（23）。

所述起偏器（41）的偏振方向为横向，所述检偏器（42）的偏振方向为纵向。

所述光信号处理模块（7）包括：第一探测器（72），用于探测所述参考光的光强；第二探测器（73），用于探测所述携带有电场信息的传感光的光强；数据处理单元，用于根据所述参考光的光强和所述携带有电场信息的传感光的光强确定电场的信息。

本发明另一方面公开了一种利用以上所述的光学式电压传感系统的迭代解调方法，包括：利用以下公式计算被测电压V：

V=Vmsimωt=Vππarcsin(kba-1)---(1)]]>

其中，V_m为电压的最大幅值，ω为电压变化的角速度，V_π为所述传感晶体的半波电压；