[发明专利]一种基于高斯求积算法的光学电压互感器

说明书

技术领域

本发明一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，涉及电力系统测量领域，用于对 变电站中线路电压的实时测量。

背景技术

随着电力系统电压等级的升高和容量的不断增加，继电保护装置对测量设备的要求 越来越高，传统的电压互感器日益表现出绝缘难度大、铁芯磁饱和、易爆炸、测量频带窄 等缺陷，已不能满足测量的需要。为了弥补以上不足，电子式互感器得到了很快的发展， 电容分压型、电阻分压型电子式电压互感器在电力系统中得到一定的应用。但由于电容分 压型电子式电压互感器对被测电压的响应会产生延时，且在线路重合闸时有电荷滞留现 象，温度的变化会使分压器的电容发生改变等，这些都会对电容分压型电子式电压互感器 的测量造成影响。电阻分压型电子式电压互感器的分压电阻会随着电压的升高和温度的变 化而会发生改变，因此电阻分压型电子式电压互感器一般只用在中低压配电网中。

纯光学的电压互感器由于其结构简单、绝缘性能好、体积小、重量轻、频带宽、不 受电磁干扰、无谐振等诸多优点，已成为现今电压互感器发展的主流方向。但由于光学电 压互感器受环境的影响比较大，特别是温度和外界电磁场的干扰。同时由于光学晶体的制 造工艺存在不足，使得光学电压互感器长期运行的稳定性和可靠性得不到保证。

发明内容

针对目前光学电压互感器BGO晶体内部存在干扰双折射、半波电压随环境温度的变 化而产生漂移、外界电磁场的干扰等使其测量精度、长期运行的稳定性和可靠性得不到保 证。本发明提供了一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，该光学电压互感器电场传感 器采用BGO双晶体结构设计，并使用五个这样的电场传感器，通过高斯求积算法来获得测 量电压值。这种结构设计和运算原理大大减小了温度和外界电磁场对该光学电压互感器的 影响，提高了该光学电压互感器测量地准确性和运行地稳定性。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，包括均压环、高压侧电极、低压接地侧电 极、屏蔽管、底座、传输单元、高压接线端子、空心绝缘子、电场传感器、SLD光源、信 号采集处理单元。均压环位于空心绝缘子顶端的外部，高压接线端子在空心绝缘子最顶端、 且与高压侧电极相连。所述高压侧电极、低压接地侧电极在空心绝缘子内部，高压侧电极、 低压接地侧电极分别位于空心绝缘子顶部、底部。屏蔽管位于空心绝缘子中、且与空心绝 缘子同轴心，屏蔽管两端接于空心绝缘子的两端，并且密封。传输单元、电场传感器位于 屏蔽管中，传输单元连接电场传感器。SLD光源、信号采集处理单元位于底座中。电场传 感器通过传输单元分别与SLD光源、信号采集处理单元相连接，从电场传感器传出的带有 相位差的偏振光，直接传至信号采集处理单元进行信号采集和数据处理。

所述高压侧电极、低压接地侧电极为圆形电极，电极半径小于屏蔽管的内径。

所述屏蔽管内部分布着多个电场传感器，多个电场传感器在屏蔽管的位置由高斯-勒让德公 式来确定。

所述信号采集处理单元包括依次连接的信号采集模块、A/D转换模块、数据处理模块。

所述屏蔽管为屏蔽玻璃管，其内充有氮气，将高压侧电极、低压接地侧电极分开。

所述电压互感器的电场传感器采用BGO双晶体。

本发明一种基于高斯求积算法的光学电压互感器，技术效果如下：

1：屏蔽管可以屏蔽外界的电磁场，保证传感器不受外界电磁场的干扰，强了该光学电压 互感器抗外界干扰的能力。使该互感器达到IEC0.2级准确度，具有较强的实用性。

2：均压环使高压侧电极上的电压分布均匀，有助于保持互感器内部电场的稳定。接线端 子与系统和高压侧电极相连，高压侧电极、低压接地侧电极间产生较为稳定的电场。

3：底座和空心绝缘子对整个结构起支撑和保护的作用。

4：把5个电压互感器放在中空绝缘子内的屏蔽玻璃管中，且玻璃管内充有氮气，把两电 极安全分开。测量电压值可以用高低压电极之间的电场强度在两电极之间的线积分得出， 由于外电场的影响和两电极之间的电场强度存在不平行电压互感器的中轴线方向的电场 分量，所以对此积分采用高斯求积算法。运用高斯—勒让德求积算法5点公式确定5个电 场传感器在屏蔽管内的位置，测出5个点的电场强度值，然后代入高斯—勒让德五点公式 算出测量电压值。