一种基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，包括光纤激光源、电压感应单元、光电探测器、电信号检测器和分压装置，所述光纤激光源将原始光信号通过保偏光纤输入到电压感应单元，所述电压感应单元与光电探测器通过多模光纤连接，所述光电探测器与电信号检测器连接；所述电压感应单元与分压装置连接。本实用新型将测量现场的电压信号施加在电压感应单元，通过电压信号改变原始光信号的特性，改变后的光信号通过光纤传输至变电站内调控室进行信号的后处理实现对原电压信号的测量。电压感应单元体积小，安装于测量现场简易方便且无需电源供电，安装之后不改变输电线路或变电站内各电气设备或操作试验装置等电气连接机构。
【专利说明】一种基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电压检测器，特别涉及一种基于一次电光效应的光纤电压测
量试验装置。
【背景技术】
[0002]电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统 安全可靠地运行。当过电压幅值较高时将可能导致绝缘闪络设备击穿等事故，近年来随着我国电网容量的增大和大量特高压线路的开工建设，对电力系统的安全可靠运行提出了更高的要求，运行经验表明超高压电网中遭受过电压的幅值较高，对变电站和输电线路的绝缘结构造成严重威胁。所以对输电线路或是变电站母线电压进行实时准确测量，研究过电压的行为特征和绝缘配合设计具有重要的意义。电网中的高幅值电压通常需要转换为低电压信号进行分析和后处理，而传统测量方式的电信号需要有源才能实现长距离传输，同时传输过程中会受到较大的电磁干扰，影响测量结果。因此，设计一种基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，可以减小信号传输过程中电磁干扰，且测量现场无需电源供电，保证对电压信号的安全准确。
实用新型内容
[0003]有鉴于此，本实用新型提供一种基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，该装置可以减小信号传输过程中的电磁干扰，且测量现场无需电源供电，保证对电压信号的安全准确。
[0004]本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，包括光纤激光源3、电压感应单元4、光电探测器5、电信号检测器6和分压装置10，所述光纤激光源3将原始光信号通过保偏光纤7输入到电压感应单元4，所述电压感应单元4与光电探测器5通过多模光纤8连接，所述光电探测器5与电信号检测器6连接；所述电压感应单元4与分压装置10连接。
[0005]进一步，所述电压感应单元为电光调制器，所述电光调制器通过分压装置输施加电压。
[0006]进一步,所述电压感单兀还包括第一光纤准直透镜12、第一光纤准直透镜18、光学起偏器13、光学1/4波片14和检偏器17,所述保偏纤光纤输入的光信号依次经过第一光纤准直透镜、光学起偏器、光学1/4波片进入到电光调制器中，电光调制器输出的光信号依次经过检偏器、第二光纤准直透镜进入到多模光纤8中。
[0007]进一步，所述电光调制器包括两片电极(16)和设置在两片电极之间的铌酸锂晶体(19)，所述两片电极与铌酸锂晶体紧密接触；所述两片电极分别通过同轴电缆(9)与分
压装置连接。
[0008]进一步，所述电压感应单元还包括由绝缘树脂和金属材料共同制作的用于固定光学器件的圆形试验盒，所述第一光纤准直透镜和第二光纤准直透镜分别设置在试验盒相对的侧壁上。
[0009]由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点:
[0010]本实用新型将测量现场的电压信号施加在电压感应单元，通过电压信号改变原始光信号的特性，改变后的光信号通过光纤传输至变电站内调控室进行信号的后处理实现对原电压信号的测量。电压感应单元体积小，安装于测量现场简易方便且无需电源供电，安装之后不改变输电线路或变电站内各电气设备或操作试验装置等电气连接机构，测量过程安全可靠，且收到电磁干扰较小。因而，该发明具有很强的实际工程价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中:
[0012]图1为基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置的结构示意图；
[0013]图2为本发明中提出的电压感应单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
[0015]如图1所示，基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，主要包括光纤激光源
3、电压感应单元4、光电探测器5和电信号检测器6四部分。电压感应单元4位于测量现场I，光纤激光源3、光电探测器5和电信号检测器6等用电设备位于变电站内调控室2内。
[0016]所述电压感应单元与分压装置连接，分压装置10并联于输电线路或变电站母线11获取电压信号，通过同轴电缆9将低电压信号输出到电压感应单元4。在本实施例中所述电压感应单元为电光调制器，所述电光调制器包括两片电极16和设置在两片电极之间的铌酸锂晶体19，所述两片电极与铌酸锂晶体紧密接触；所述两片电极分别通过同轴电缆9与分压装置连接。
[0017]所述光纤激光源3将波长为1550_(也可以采用基它波长的信号，以适应不同幅值电压信号的准确测量)的原始光信号通过200m的保偏光纤7输入到电压感应单元4，电压感应单元将原始信号经过处理后再由200m的多模光纤8输出到光电探测器5，光电探测器5将光信号转换为电信号输出到电信号检测器6，最后得到被测电压。为了节约成本，本实施例中的保偏光纤也可以替换为单模光纤。
[0018]在本实施例中，光纤激光源的功率为20mW，当然在其它实施例中也可以采用不同功率的光纤激光源以满足试验现场与变电站调控室距离的需求。例如调控室与试验现场距离为500m，就可以将光纤激光源的功率增大为50mW。
[0019]电压感应单元4中包括两个光纤准直透镜(即第一光纤准直透镜12和第二光纤准直透镜18), 一个光学起偏器13, —个光学1/4波片14, 一个检偏器17, —块长方体LiNb03晶体19位于两片铜电极16之间，电压信号由电极引线15引入，所有光纤和准直器的接口均为选为FC/PC。本实施例中电压感应单元包括一个由绝缘树脂和金属材料共同制作的用于固定光学器件的试验盒，两个光纤准直透镜、光学起偏器、光学1/4波片、检偏器、LiNb03晶体和两片铜电极都设置在试验盒内，第一光纤准直透镜和第二光纤准直透镜分别设置在试验盒相对的侧壁上。
[0020]在本实施例中，所述试验盒的长为120mm，宽为30mm，高为30mm，光学起偏器、光学1/4波片和检偏器的直径为Ilmm ;银酸锂晶体的长为20mm,宽为6mm,高为4mm ;铜电极的长为2Ctam,宽为6臟，高为I臟。
[0021]试验装置的主要工艺加工对象为电压感应单元4，其外形为长方体绝缘树脂试验盒,加工工艺要保证保偏光纤7输入的光信号在依次经过第一光纤准直透镜12、光学起偏器13、光学1/4波片14、长方体LiNb03晶体19和检偏器17之后，能通过第二光纤准直镜18耦合进多模光纤8，最后将经过电压调制的光信号输送到光电探测器5，以实现测量电压的功能。
[0022]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，其特征在于:包括光纤激光源(3)、电压感应单元(4)、光电探测器(5)、电信号检测器(6)和分压装置(10)，所述光纤激光源(3)将原始光信号通过保偏光纤(7)输入到电压感应单元(4)，所述电压感应单元(4)与光电探测器(5)通过多模光纤(8)连接，所述光电探测器(5)与电信号检测器(6)连接；所述电压感应单元(4)与分压装置(10)连接。
2.根据权利要求1所述的基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，其特征在于:所述电压感应单元为电光调制器，所述电光调制器通过分压装置输施加电压。
3.根据权利要求2所述的基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，其特征在于:所述电压感单兀还包括第一光纤准直透镜(12)、第一光纤准直透镜(18)、光学起偏器(13)、光学1/4波片(14)和检偏器(17)，所述保纤光纤输入的光信号依次经过第一光纤准直透镜、光学起偏器、光学1/4波片进入到电光调制器中，电光调制器输出的光信号依次经过检偏器、第二光纤准直透镜进入到多模光纤(8)中。
4.根据权利要求2所述的基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，其特征在于:所述电光调制器包括两片电极(16)和设置在两片电极之间的铌酸锂晶体(19)，所述两片电极与铌酸锂晶体紧密接触；所述两片电极分别通过同轴电缆(9)与分压装置连接。
5.根据权利要求3所述的基于一次电光效应的光纤电压测量试验装置，其特征在于:所述电压感应单元还包括由绝缘树脂和金属材料共同制作的用于固定光学器件的圆形试验盒，所述第一光纤准直透镜和第二光纤准直透镜分别设置在试验盒相对的侧壁上。
【文档编号】G01R19/00GK203811669SQ201420216555
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】毕茂强, 王谦, 伏进, 吴高林, 郝建, 杨庆, 董恒 申请人:国家电网公司, 国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆大学