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随着电力系统传输容量和电压等级的不断提升,以往的电压互感器暴露出了一些原理性的不足,例如绝缘性能差、体积庞大、电磁谐振、易磁饱和等问题,难以满足智能电网发展的需求。光学电压互感器(Optical Voltage Transducer,简称OVT)采用光学传感技术,可以克服上述缺陷,更符合我国智能电网的发展需求,具有良好的发展前景。但OVT仍有许多问题没有得到解决,例如应力线性双折射、温度漂移、光学器件连接的稳定性和内电场分布不均匀等,都会对测量结果造成影响,降低长时间运行的稳定性,制约了 OVT的实用化。针对OVT测量准确性和长时间运行的稳定性问题,本文以光学器件连接的稳定性和内电场分布不均匀问题为分析研究的重点,以现有的OVT结构为研究对象,全面系统地分析当OVT传感头内电场分布不均匀时,由于晶体和光路发生偏移时产生的测量误差,并针对两种不同的OVT结构分别提出了改善内电场分布和测量误差的方法。首先,本文全面分析了基于Pockels效应OVT的基本原理,讨论了常见结构优缺点,确定了以无容分压式多片晶体叠层纵向调制OVT结构为主要研究方向。本文着重分析了 J.C.Santos等人提出的多片晶体叠层的纵向调制OVT传感头内电场分布,分析了内电场的不均匀性对测量结果的影响,当BGO晶体和光路的角度发生微小偏移时,其通光路径上的电场积分电压误差分别为0.26%和0.18%,已超出或接近了 0.2准确级的要求。为了改善传感头内电场的分布,降低积分电压误差,提出了石英玻璃介质分层法,通过ANSYS Maxwell仿真和实验验证了方法的有效性,在继承原有结构优点的基础上,使积分电压误差分别降低至0.01%和0.04%,保证了 0.2准确级的要求。最后,本文介绍了课题组在研的一种基于会聚偏光干涉原理的新型无容分压式110kV电压等级OVT结构,通过ANSYS Maxwell仿真进行传感头内电场的分析,为了改善传感头内电场的分布,减小晶体偏移和光路偏移造成的通光路径上的电场积分电压误差,提出了电光晶体介质包裹法,以A1203陶瓷作为包裹介质,可以使积分电压误差满足0.2准确级的要求,充分保证了 OVT的测量准确度,提高了长期工作的可靠性。