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第 32 卷第 1 期电力自动化设备
2012 年 1 月 Electric Power Automation Equipment Jan. 2012
自愈光学电压传感器
王红星 1,张国庆 2,于文斌 2,郭志忠 2
(1. 广东电网公司电力科学研究院,广东广州 510600;
2. 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨 150001)
摘要: 为解决光学电压传感器测量精度的温漂问题,提出采用增加基准测量源的方法,根据对基准源的测量
结果来调整实际测试结果,从而实现了对传感参数的实时自动补偿。应用该方法设计了自愈光学电压传感
器,并进行了精度检测。检测结果表明:在常温下,自愈光学电压传感器的线性度可达 级;当环境温度引起工作
光强波动或传感参数漂移时,自愈光学电压传感器的测量精度比补偿前有大幅提高。该方法原理简洁,容易
实现,为高性能光学电压传感器的设计提供了新的解决思路。
关键词: 自愈光学电压传感器; 干扰双折射; 半波电压; 传感参数; 设计
中图分类号: TM 45 文献标识码: B 文章编号: 1006 - 6047(2012)01 - 0135- 04
测电压与环境温度等影响因素的综合反映,其传感
0 引言模型可表示为
基于 Pockels 电光效应的体调制型光学电压传 u=kP k0 U+b=kU+b (1)
感器普遍采用晶其中为被测电压为受干扰双折射影响的灵敏
OVS(Optical Voltage Sensor) BGO ,U ;kP
体作为传感元件这主要是由于晶体在理论上度因子为标定灵敏度为晶体材料
, BGO ;k0 ,k0 =π/ Uπ,Uπ
无自然双折射无旋光性无热释电性且稳定性好的半波电压为实时灵敏度且为由干扰
、、, , ;k , k=kP k0;b
双折射引起的误差项为的输出信号
是一种理想的电压传感材料[1-3]。然而有研究表明, ;u OVS 。
由式可知属于开环测量系统其高测
在实际应用中 BGO 晶体内部往往存在干扰双折射, (1) ,OVS ,
且晶体材料的干扰双折射和半波电压随环境温度量精度依赖于各部分参数的高稳定度,若传感参数
的变化而漂移,这使得 OVS 的测量精度不高[3-4]。另 k、b 受温度影响产生漂移,则这种开环结构测量系统
外,温度变化引起的工作光强波动也会影响 OVS 的的输出信号必然随之漂移,从而产生测量误差。因
测量精度[3,5] 可见测量精度的温漂是导致光
。,OVS 此,需要采取措施消弱或克服漂移。
学电压互感器难以实用化的一个重要因素
。 SHOVS 的传感原理
目前针对测量精度温漂的补偿方法有很
, OVS SHOVS 的基本思想:从 OVS 的系统结构入手,在
多[5-12] 根据所使用的补偿手段大致可以分为类
, 2 : 普通 OVS 的基础上,引入新的独立变量作为基准源,
一类是通过对环境温度的实时检测来进行温度补
构建具有参数自校正能力的光学电压传感系统,通
偿;另一类则是利用传感器结构或参数的互补性来过对独立变量进行自适应运算获取与温度等干扰量
实现温度补偿。换言之,现有的