光纤电压互感器温度补偿的方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2003年3月武汉职业技术学院学报Mar．2003第2卷第1期JournalofWuhanTechnicalCollegeVo1．2．NO．1·技术研究与实践·光纤电压互感器温度补偿的方法程军(武汉职业技术学院电信工程系，湖北武汉430074)[摘要]本文针对光纤电压传感器存在的温度稳定性问题，探讨了几种补偿的方法，并对温控法和双光路法提供了实验数据，做出了客观的评价。[关键词]光纤电压互感器；温度补偿中图分类号：TN929．1文献标识码：A文章编号：1671—931X

2、(2003)01—0040—03l引言然受温度的影响存在双折射效应，使OVT性能不光纤电压互感器的研究始于上世纪八十年代，稳定，但实验表明：BGO晶体在某确定的温度下，具在九十年代进入实用化阶段，它较传统的电磁式互有良好的稳定性和线性度。感器有着显著的优势，在电力系统有着广阔的前景。但无论理论还是实践都表明，光纤电压互感器一直存在着温度稳定性问题。如果不解决这一问题，就高压电极难以实现光纤电压互感器的真正实用化。影响光纤电压互感器温度稳定性的关键原因是BGO电光晶体存在实际上的温度双折射。理论上纯净的BGO晶体没有温

3、度双折射现象，但实际的BGO晶体提拉不纯，内含杂质，以及加工过程中存在残余应力。双折射在整个晶体内是随机分布的，并对温度敏感。当温度变化时，光纤电压传感器的输出就会发生变化，产生严重的非线性失真，使电压测量精度下降。因此，必须采取有效措施，抑制温度的影响。本文即针对这个问题提出了几种解决方图一温控法的试验原埋图法。因此，提出了控制温度的想法，其原理既简单，2温控法2．1温控法的措施又可行。如图一，即为温控法的实验箱。设计中电所谓温控法，它基于的原理就是：BGO晶体虽压传感头(采用单光路、电容分压结构)置于一密封收稿口

4、期：2002．10．10作者简介：程(1969)，女，湖北武汉人，武汉职业技术学院电信[程系讲师，坝』．，研究力向：电子技术’Jf0感器c40维普资讯http://www.cqvip.com隔热容器内，使容器内温度可调可控，在某一恒定输(A为与温度有关的量，一般值很小)入电压下，改变温度，测量输出电压随温度的变化，I1I+1-'j_～^‘131数据如下。Ymxt(v)上式说明，平行调制度I1Il和垂直调制度I1k都是温度的函数，而它们的平均值为调制度I1却与温度无关。为了检验双光路光纤电压互感器的温度补偿效果，对传感

5、器进行了温度补偿实验，其方法是，把传感头置于一温度可调控的精密恒温容器内，改变温度，测量传感器的信号输出(保持输入电压5kV不变)见图四。实验结果如图五、图六，其中曲线1代Tc℃：)表垂直调制度I1I，曲线2代表平行调制度I1上它二传感器输出j温度的关系们对应两光路的交流输出。曲线3是指补偿后的I1值，为两调制度之平均值。起偏嚣—：r偏报分光棱镜VIn(kv)图四双光路温度补偿原理框图图三温度T=40时传感器的线性度曲线3．2实验结果图二为输入电压保持5KV不变时，输出电压与温度的关系。由图可见，在30℃一40℃内，

6、输出电，／压受温度影响小，测量精度高。—图三为在恒定温度(T=40~(2)下，改变加在传，感器电极上的电压，传感器输出电压的变化曲线。、／系_~J2一曲线表明，传感器在某一温度下具有良好的线性度。／／<以上实验可知，将传感器的温度控制在一定的＼泰百“3范围，传感器能获得良好的稳定性和线性度，基本体-．I、现了温控法提出的思路。但温控法也存在三点缺陷：1．温控系统的220VT)工作电源被引入传感头，增加了外电场的干扰；2．高图五升温过程传感器捌制度曲线低压之间未实现真正安全有效的电气隔离；3．当外界温度较高(如超过40

7、12)时，传感器温控系统容易、失控，起不到恒温作用。、3双光路法3N3．1双光路温度补偿的原理双光路温度补偿的原理是指传感器输出两路电’／，2．．_，，场矢量互相垂直的线偏振光，分别用两路光纤传输、由二个光电探测器实现光电转换，然后对两路信号进行运算处理，从而消除温度的影响。双光路法所基于的原理是从偏振分光棱镜出射的两束线偏光之间的特殊关系。T)I1=I1m(1+A+A2+A3+A4+⋯)I1=I1(1一A+A一A+一⋯)图六降温过程传感器调制度曲线41维普资讯http://www.cqvip.com实验表明，随着温

8、度的升高，双光路两路调制度度以及其它无用双折射的影响。kyungShikLee曾有相反的变化趋势，即一路上升，一路下降见图五；用此方法对OVT进行温度补偿，在一2℃+65℃宽同样，随着温度下降，两路调制度亦有相反的变化趋温度范围内温度稳定性由±7．0％提高到±0．75％，势，见图六。然而两个调制度的平均值介于两调制补偿效果明显l8j。度之间，即