一種基于高斯求積算法的光學(xué)電壓互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種基于高斯求積算法的光學(xué)電壓互感器，設(shè)及電力系統(tǒng)測量領(lǐng)域，用于 對(duì)變電站中線路電壓的實(shí)時(shí)測量。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高和容量的不斷增加，繼電保護(hù)裝置對(duì)測量設(shè)備的要 求越來越高，傳統(tǒng)的電壓互感器日益表現(xiàn)出絕緣難度大、鐵忍磁飽和、易爆炸、測量頻帶窄 等缺陷，已不能滿足測量的需要。為了彌補(bǔ)W上不足，電子式互感器得到了很快的發(fā)展，電 容分壓型、電阻分壓型電子式電壓互感器在電力系統(tǒng)中得到一定的應(yīng)用。但由于電容分壓 型電子式電壓互感器對(duì)被測電壓的響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，且在線路重合閩時(shí)有電荷滯留現(xiàn)象， 溫度的變化會(huì)使分壓器的電容發(fā)生改變等，運(yùn)些都會(huì)對(duì)電容分壓型電子式電壓互感器的測 量造成影響。電阻分壓型電子式電壓互感器的分壓電阻會(huì)隨著電壓的升高和溫度的變化而 會(huì)發(fā)生改變，因此電阻分壓型電子式電壓互感器一般只用在中低壓配電網(wǎng)中。
[0003] 純光學(xué)的電壓互感器由于其結(jié)構(gòu)簡單、絕緣性能好、體積小、重量輕、頻帶寬、不受 電磁干擾、無諧振等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)今電壓互感器發(fā)展的主流方向。但由于光學(xué)電壓互 感器受環(huán)境的影響比較大，特別是溫度和外界電磁場的干擾。同時(shí)由于光學(xué)晶體的制造工 藝存在不足，使得光學(xué)電壓互感器長期運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性得不到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)目前光學(xué)電壓互感器BG0晶體內(nèi)部存在干擾雙折射、半波電壓隨環(huán)境溫度的 變化而產(chǎn)生漂移、外界電磁場的干擾等使其測量精度、長期運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性得不到 保證。本發(fā)明提供了一種基于高斯求積算法的光學(xué)電壓互感器，該光學(xué)電壓互感器電場傳 感器采用BG0雙晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并使用五個(gè)運(yùn)樣的電場傳感器，通過高斯求積算法來獲得測 量電壓值。運(yùn)種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)算原理大大減小了溫度和外界電磁場對(duì)該光學(xué)電壓互感器的 影響，提高了該光學(xué)電壓互感器測量地準(zhǔn)確性和運(yùn)行地穩(wěn)定性。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種基于高斯求積算法的光學(xué)電壓互感器，包括均壓環(huán)、高壓側(cè)電極、低壓接地側(cè) 電極、屏蔽管、底座、傳輸單元、高壓接線端子、空屯、絕緣子、電場傳感器、SLD光源、信號(hào)采集 處理單元。均壓環(huán)位于空屯、絕緣子頂端的外部，高壓接線端子在空屯、絕緣子最頂端、且與高 壓側(cè)電極相連。所述高壓側(cè)電極、低壓接地側(cè)電極在空屯、絕緣子內(nèi)部，高壓側(cè)電極、低壓接 地側(cè)電極分別位于空屯、絕緣子頂部、底部。屏蔽管位于空屯、絕緣子中、且與空屯、絕緣子同軸 屯、，屏蔽管兩端接于空屯、絕緣子的兩端，并且密封。傳輸單元、電場傳感器位于屏蔽管中，傳 輸單元連接電場傳感器。SLD光源、信號(hào)采集處理單元位于底座中。電場傳感器通過傳輸單 元分別與化D光源、信號(hào)采集處理單元相連接，從電場傳感器傳出的帶有相位差的偏振光， 直接傳至信號(hào)采集處理單元進(jìn)行信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理。
[0007] 所述高壓側(cè)電極、低壓接地側(cè)電極為圓形電極，電極半徑小于屏蔽管的內(nèi)徑。
[0008] 所述屏蔽管內(nèi)部分布著多個(gè)電場傳感器，多個(gè)電場傳感器在屏蔽管的位置由高 斯-勒讓德公式來確定。
[0009] 所述信號(hào)采集處理單元包括依次連接的信號(hào)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模 塊。
[0010] 所述屏蔽管為屏蔽玻璃管，其內(nèi)充有氮?dú)猓瑢⒏邏簜?cè)電極、低壓接地側(cè)電極分開。
[0011] 所述電壓互感器的電場傳感器采用BG0雙晶體。
[0012] 本發(fā)明一種基于高斯求積算法的光學(xué)電壓互感器，技術(shù)效果如下：
[0013] 1:屏蔽管可W屏蔽外界的電磁場，保證傳感器不受外界電磁場的干擾，強(qiáng)了該光 學(xué)電壓互感器抗外界干擾的能力。使該互感器達(dá)到IEC0.2級(jí)準(zhǔn)確度，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
[0014] 2:均壓環(huán)使高壓側(cè)電極上的電壓分布均勻，有助于保持互感器內(nèi)部電場的穩(wěn)定。 接線端子與系統(tǒng)和高壓側(cè)電極相連，高壓側(cè)電極、低壓接地側(cè)電極間產(chǎn)生較為穩(wěn)定的電場。
[0015] 3:底座和空屯、絕緣子對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)起支撐和保護(hù)的作用。
[0016] 4:把5個(gè)電壓互感器放在中空絕緣子內(nèi)的屏蔽玻璃管中，且玻璃管內(nèi)充有氮?dú)猓?兩電極安全分開。測量電壓值可W用高低壓電極之間的電場強(qiáng)度在兩電極之間的線積分得 出，由于外電場的影響和兩電極之間的電場強(qiáng)度存在不平行電壓互感器的中軸線方向的電 場分量，所W對(duì)此積分采用高斯求積算法。運(yùn)用高斯一勒讓德求積算法5點(diǎn)公式確定5個(gè)電 場傳感器在屏蔽管內(nèi)的位置，測出5個(gè)點(diǎn)的電場強(qiáng)度值，然后代入高斯一勒讓德五點(diǎn)公式算 出測量電壓值。
[0017] -種高壓側(cè)電壓的測量方法，對(duì)高壓側(cè)電極和接地側(cè)電極之間的電場進(jìn)行積分， 然后對(duì)此積分運(yùn)用高斯-勒讓德五點(diǎn)公式求出積分值，即高壓側(cè)電壓值。
[001引所述的高斯求積算法基本原理如下：
[0019] 步驟1)、對(duì)在[a，b]區(qū)間上的積分，可先用變量替換5￡ == ^^奪^至6將[a，b]轉(zhuǎn)化為 區(qū)間[-1,1]上的積分，即：
[0021 ]步驟2)、高斯-勒讓德五點(diǎn)公式：[0022]
[0020] 公或（1〉
[0023] ，其中[a,b]積分區(qū)間為互感器中軸線上下極板到上極板之間的坐標(biāo)區(qū)間，在此積 分中f(x) =E(x);通過公式（1)和公式(2)來確定xi、X2、X3、X4、X5的值，xi = 0.107893177m，X2 = 0.530771793m，X3 = 1.15m，X4=l.769228207m，^ = 2.192106823m，再通過五個(gè) BGO 雙晶體 電場傳感器測量五點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的值6佔(zhàn)）、6佔(zhàn)）、6佔(zhàn)）、6片4)、6估），代入公式(1)求出 電場強(qiáng)度在互感器中軸線上的線積分的值，得到高壓側(cè)電壓的測量值。
[0024] 5:該電壓互感器使用五個(gè)電場傳感器，與只使用一個(gè)電場傳感器的電壓互感器相 比，可W避免外界環(huán)境對(duì)測量電壓值造成偶然性誤差，增強(qiáng)了電壓互感器的抗干擾能力，保 證了電壓互感器測量的準(zhǔn)確性。因?yàn)橹皇褂靡粋€(gè)電場傳感器的電壓互感器在受到環(huán)境的影 響時(shí)，電場傳感器所在位置的電場強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)電場傳感器內(nèi)的BGO晶體也會(huì)受到 干擾雙折射的影響，導(dǎo)致測量產(chǎn)生較大誤差。而使用五個(gè)電場傳感器，當(dāng)互感器受到外界環(huán) 境的影響時(shí)，測量值是通過高斯求積算法一一高斯-勒讓德五點(diǎn)公式將五個(gè)點(diǎn)的電場測量 值代入來求得電壓測量值得，并不是由一個(gè)點(diǎn)的電場強(qiáng)度值來確定最后的測量電壓值。因 此，比只使用一個(gè)電場傳感器直接測出電壓值的互感器抗干擾能力強(qiáng)，測量準(zhǔn)確性高。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明光學(xué)電壓互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2是本發(fā)明光學(xué)電壓互感器的信號(hào)采集處理單元連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 如圖1所示，一種基于高斯求積算法的光學(xué)電壓互感器，包括均壓環(huán)1、高壓側(cè)電極 2、低壓接地側(cè)電極3、屏蔽管4、底座5、傳輸單元6、高壓接線端子7、空屯、絕緣子8、電場傳感 器9、SLD光源10、信號(hào)采集處理單元11。
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