[发明专利]一种感应电光式电网设备电压陡增监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种感应电光式电网设备电压陡增监测装置及方法，该装置包括括场‑电感应多级监测模块和线性电‑光效应双路传输模块；其中，场‑电感应多级监测模块包括场‑电感应面板以及多级串联分压电容组，多级串联分压电容组一端与场‑电感应面板相连，另一端接地；线性电‑光效应双路传输模块的输入端和多级串联分压电容组的抽头相连，输出端输出电压陡增值信号。本装置结构简单，便于推广应用。通过多级串联分压电容组实现了对不同电压等级下电压陡增的高精度量测。采用双光路干涉设计提升了电‑光信号转换中的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及电压监测技术领域，具体涉及一种感应电光式电网设备电压陡增监测装置及方法。

背景技术

为了满足大容量电能远距离传输的需要，我国正在加速建设特高压输电网，而随着电压等级的升高，电网容量的增大，诸如特快速瞬态过电压等电压陡增现象对输变电设备的影响将会越来越大，严重危及电力系统的安全稳定运行。输变电设备是电力系统的关键设备，其内绝缘大多没有恢复能力，一旦遭受高幅值电压而引起损坏，修复起来十分困难，势必造成严重后果。国内外学者就电压陡增防护这一课题开展了大量研究，提出了很多防护模型与方法。然而，能否准确有效地对电压陡增情况进行监测从而获取实时电压数据，直接制约着这些防护方法的实际应用效果。

目前，对于电压陡增的监测主要借助于传感器来实现，具体地可划分为以下几个类别：(1)与被测设备间存在直接电气连接的接触式电压互感器，包括电阻分压器、电容分压器、阻容式分压器等用于35kV及以下电压等级的高压分压器，以及用于110kV及以上电压等级的套管末屏电压传感器。此类监测方法虽然具有较高的精度及良好的暂态响应特性，但由于其需要长期接入系统，不仅会增加系统一次设备的投入成本，同时也可能存在发热问题，给系统的稳定运行带来潜在风险；(2)与被测设备无直接电气连接的非接触式电容分压器。该类传监测方法具备更宽的频带以及更高的测量精度，但其存在诸多应用的限制条件，无法对不同电压等级下的监测需求进行全覆盖，同时监测信号抗干扰能力也存在一定的不足；(3)基于电光效应的光纤电压传感器(OVS)，包括有源型OVS、无源型OVS、全光纤OVS、基于电致伸缩原理的OVS、集成光波导等，随着新材料的不断应用，此类监测方法可测的电压幅值以及测量精度也随之提升，但其抗干扰能力尚未得到很好的改善。此外，此类监测技术是通过晶体的电光效应实现对电压的反推计算，由于晶体所能耐受的电压范围有限，因此该类监测技术应用于高电压等级时还需借助与一次系统相连的分压器。

发明内容

针对现有监测技术无法满足所有电压等级下的监测需求的问题，本发明提供了一种感应电光式电网设备电压陡增监测装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种感应电光式电网设备电压陡增监测装置，包括括场-电感应多级监测模块和线性电-光效应双路传输模块；其中，

所述场-电感应多级监测模块包括场-电感应面板以及多级串联分压电容组，多级串联分压电容组一端与场-电感应面板相连，另一端接地；

所述线性电-光效应双路传输模块的输入端和多级串联分压电容组的抽头相连，输出端输出电压陡增值信号。

在所述多级串联分压电容组的两端配置有受控高速旁路开关。

所述多级串联分压电容组由n个串联的定值电容构成，每一级定值电容均有对应的抽头；n为整数且大于1。

所述线性电-光效应双路传输模块包括按照光路传输方向依次设置的光源发生器、第一准直透镜、起偏器、磷酸二氢钾晶片、光波长波片、检偏器、第二准直透镜以及双路信号接收器；其中，多级串联分压电容组的抽头与磷酸二氢钾晶片垂直方向的接口相连接；双路信号接收器包含起偏器方向垂直于检偏器方向的y轴信号I₁以及起偏器方向平行于检偏器方向的x轴信号I₂。

所述光波长波片为0.25倍的光波长波片。