无线光电电压传感器设计

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1、上海大学硕士学位论文无线光电电压传感器4)抗电磁干扰能力强。5)频响特性好，工作带宽高，有利于检测电网谐波及浪涌电压。6)过压时不存在危险，抗高压，抗冲击能力强。因此，光纤电压传感器将成为新一代的具有极强的生命力和竞争力的电压检测装置。由于电压传感器一般是用于超高压环境中，因此安全性也是相当重要的一个考虑因素。当无线传输技术运用到光电电压传感器上之后，可以将传感器的布线问题得以解决。由于采用了无线传输技术，因此传感器和后端用于存储和处理数据的PC机之间无需通过复杂的连线进行传输。对于现代电网的三相电压而言可以省

2、略相当多的连线。在安全程度上有进一步的提高，在布线成本上也有进一步的提高。综合以上各项优点，无线光电电压传感器能更好的满足现代电网的测量要求，并消除了电网数字化的重大障碍。1．2研究现状1．2．1光电电压传感器的研究现状光电电压传感器的研究开始于20世纪70年代，在多年的发展中，人们提出了关于光纤电压传感器的多种模型理论，但以基于Pockels电光效应制成的光纤电压传感器的模型和理论较为成熟。从目前的情况看，各国的研究和实验室产品均集中于此种电压传感器。下面就光电电压传感器的国内外研究情况和成果进行简要的综述【

3、”01。1979．1980年，日本政府制定了“光应用计划控制系统"七年计划，要求光纤传感器解决大型工矿业存在的电磁干扰、易燃易爆等恶劣环境中的信息测量、传输和生产过程控制。1987年Sumitomo电子公司的T．Mitsui根据气体绝缘开关设备的电压测量要求，研制出光纤电压传感器和光纤磁场传感器，并成功地安装在体绝缘开关设备系统并进行了现场试验。他还根据瞬态电压持续时间短、电压高的特点，研制出Pockels光纤电压传感器，并提出瞬态电压的测量方案。1988年东京电力株式会社研究所研制的光纤电压传感器，曾通过了2

4、57KV变电站的长期试验。1990年AichiChubu电力电子公司的EiyaAikawa根据测量系统中测2上海大学硕士学位论文无线光电电压传感器量设备的不可靠问题，研制出零序电流／电压故障检测的光纤传感器。根据应用情况，提出了传感器的安装结构，并进行了现场测试。该传感器可用于测量负载电流及线电压，测量和分析高次谐波电流，以及配电系统故障检测。1992年Kobayashi报道了用BGO晶体作为传感元件的光纤电压传感器，测量误差为±1％。80年代末，美国的TennsseeValleyAuthority'sChic

5、kamaugaDam配电站研究人员提出了长期目标：实施适合各种传输水平(计费测量、保护中继、监视控制与数据采集)要求的电流电压传感器。1986年，在该配电厂安装了光纤电流传感器之后，开始了针对单向计费测量系统的光纤电压传感器的研制。并提出了下一阶段的研究计划：在全部三相测量系统中实施光纤电压传感器。1993年，美国国家航空和宇宙航行局喷气推动研究室Allan设计了用于电力配备系统的自动控制的光纤电压Pockels型电压传感器，用于测量10．20kV的高压测量系统，传感器的最小探测电压为lmV。目前光电电压传感器

6、的研究已经出现的了几大主流趋势：用于SF6气体绝缘高压开关的光纤电压传感器、频率调制型光纤电压传感器、光控灵敏度的光纤电压传感器、以单片机为信号处理芯片的光纤电压传感器等。1．2．2短距离无线技术的发展与现状Ⅲ，随着移动通信需求和远程数据采集量的增加，加之有线传输的费用日益增长，人们正逐渐认识到在许多检测领域采用无线传输的必要性。在过去的几年中，无线通讯领域取得了很大的进展，这其中包括数字电路和射频电路制作工艺的进步、低功耗电路、高能电池以及微电子技术的采用。以上诸多方面的发展使移动通信设备更加灵巧、经济、可靠

7、。人们开发了能够取代电缆的短距离无线连接技术来解决目前存在的问题。其中，最流行的关于短距离无线数据通信有蓝牙技术，802．1l(Wi．Fi)、IrDA、UWB、ZigBee和近年来开始流行的微功率短距离无线通信技术。随着大规模集成电路技术的发展，短距离无线通信系统的大部分功能都可以集成到一块芯片内部，一般使用单片数字信号射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块，所有高频元件包括电感、振荡器等己上海大学硕士学位论文无线光电电压传感器经全部集成在芯片内部，一致性良好，性能稳定且不受外界影响

8、。许多射频芯片工作于ISM频段(IndustrialScientificMedicalBand，即工业、科学和医用频段)，一般包含简单透明的数据传输协议。发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成，用户不用对无线通信原理和工作机制有较深的了解，只要依据命令字进行操作即可实现基本的数据无线传输功能。新一代短距离无线数据通信系统具有体积小、功耗低、稳定性好、抗干扰能力强等优点，而