[实用新型]一种用于变电站GIS中的光电式电压传感器

说明书

技术领域

一种用于变电站GIS中的光电式电压传感器属电力设备领域。

背景技术

变电站的GIS是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成的组合电器的简称，这些设备、部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF₆绝缘气体，也称SF₆全封闭组合电器。GIS运行安全可靠、配置灵活、环境适应能力强、检修间隔时间长、安装方便。在我国电力系统中，GIS的应用已相当广泛。目前，对供电质量的要求越来越高，即使短暂的停电也是现代工业生产和人民生活所难以接受的，因此对供电设备的监控及电网管理的自动化要求就显得越来越重要，变电站的GIS实现智能化监控势在必行。要使GIS监控智能化，就要应用由各种传感器组成的GIS运行状态信息采集系统，这就要开发可靠性高、寿命长的信息传感器，包括电压传感器。电压传感器在电力系统控制保护和监控中起枢纽作用，现有的电磁式电压传感器需要大的功率输入，功率损耗大，又大又重，结构复杂，铁磁饱和使输出特性恶化，电网参数突变时由于其存在而产生铁磁谐振。高频谐振不仅使测量精度降低，严重时谐振过电压还会危及GIS和电网其它电器的绝缘安全，因此，迫切需要开发一种新的电压传感器。

发明内容

本实用新型的目的就是克服现有电磁式电压传感器的弊端，创新研制一种用于变电站GIS 中的光电式电压传感器。

本实用新型的技术方案是：光电式电压传感器的高压电极与GIS母线连接，高压电极下固定着绝缘子和绝缘筒，外装屏蔽罩，绝缘子下固定有光电传感头，外装地电位屏蔽罩；光电传感头的全反射棱镜固定着锗酸铋晶棒和支撑套管，锗酸铋晶棒下一侧装有起偏器、准直透镜和输入光纤，另一侧装有分束棱镜、λ/4 波片、检偏器和输出光纤；锗酸铋晶棒与支撑套管之间充有SF₆气体。

本实用新型的有益效果是：适应了电力系统数字化、智能化、网络化的需要，高低压之间彻底隔离，绝缘性能好、测量频带宽、动态范围大、响应速度快、抗电磁干扰能力强，体积小、重量轻，性价比高，便于安装，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中光电传感头5的结构示意图。

具体实施方式

结合图1、图2详细说明本实用新型的细节和工作过程。光电式电压传感器的高压电极1与GIS母线7连接，高压电极1下固定着绝缘子3和绝缘筒4，外装屏蔽罩2，绝缘子3下固定有光电传感头5，外装地电位屏蔽罩6；光电传感头5的全反射棱镜①下固定着锗酸铋晶棒②和支撑套管③，锗酸铋晶棒②下一侧装有起偏器⑩、准直透镜⑨和输入光纤⑧，另一侧装有分束棱镜④、λ/4 波片⑤、检偏器⑥和输出光纤⑦。传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件，要使GIS监控智能化，就要应用由各种传感器组成的GIS运行状态信息采集系统，电压传感器在电力系统控制保护和监控中起枢纽作用。外加电场引起介质折射率改变的现象称电光效应，锗酸铋晶棒②是由具有光电效应的无色透明锗酸铋晶体制成。锗酸铋，分子式Bi₄Ge₃O₁₂，简称BGO。BGO晶体已在辐射探测领域广泛应用，BGO晶体在没有外电场作用时各向同性，在外电场作用下，各向同性的晶体变成了各向异性的双折射晶体，由于BGO晶体中光的双折射率随电场强度而变化，因此可以根据其输出电压来确定施加于BGO晶体上的电场强度亦即电压的大小。GIS母线7将GIS的电场经高压电极1施加到光电传感头5，绝缘子3和绝缘筒4将高低压完全隔离，并由屏蔽罩2、地电位屏蔽罩6加以屏蔽。光电传感头5是本实用新型的核心元件，输入光纤⑧将光源发出的光经准直透镜⑨发送到锗酸铋晶棒②，经全反射棱镜①反射，锗酸铋晶棒②将反射光转变为受外施电压/电场调制的光，再经分束棱镜④由输出光纤⑦传送给光电转换电路，将载有被测电压/电场信息的调制光解调、处理后复现被测信号，传输到变电站的微机保护单元。λ为光波波长，锗酸铋晶棒②两侧所加的起偏器⑩、λ/4 波片⑤和检偏器⑥用于将非线性的光电响应变为线性的光电响应。光纤作为传输介质，具有良好的传光性能，对光的损耗极低，传输光信号的频带非常宽，并且使电网与测量电路有效隔离，从而避免二次短路的危险。光电式电压传感器的体积、重量仅仅是传统电磁式电压传感器的1/3、1/5，对于GIS的小型化是很有利的。本实用新型适应了电力系统数字化、智能化、网络化的需要，高低压之间彻底隔离，绝缘性能好、测量频带宽、动态范围大、响应速度快、抗电磁干扰能力强，体积小、重量轻，性价比高，便于安装，安全可靠。