快速暂态过电压的光学测量方法的研究

作     者：张效 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张国庆

授予年度：2014年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：GIS VFTO Pockels 光学测量 

摘      要：在国家大力推广建设特高压电网背景下，气体绝缘变电站（Gas InsulatedSubstation，简称GIS）的电压等级越来越高，而中国特高压变电站普遍采用了GIS开关设备。由GIS中隔离开关操作引发的VFTO（Very Fast TransientOvervoltage，简称VFTO）对GIS及其附近二次设备的危害越来越大，威胁整个系统的安全运行。近年来，二次设备的安装位置离GIS越来越近，这一问题更加突出。综上所述，电力系统迫切研制一款测量频带宽，响应时间快，灵敏度高，抗干扰能力强的VFTO在线测量装置。针对以上情况，本文提出了基于Pockels效应的光学电压测量方法，将之用于测量具有高频特点的VFTO信号，并研制了在线测量装置。 本文首先从电子运动和磁链的角度解释VFTO现象，并给出理论推导。然后应用该方法解释252kV GIS上的VFTO和VFTC现象，与测试数据相符，验证了本解释方法可行性。根据所测数据确定了VFTO的基本频率特征。 根据VFTO的基本特征，设计测量系统的光学部分。选择光学电压传感头材料。通过比较横向电光调制和纵向电光调制的优劣，选择电光调制方法。设计光学电压传感头结构。讨论光电检测器的电路模型并给出其性能参数。 根据VFTO的基本特征，设计VFTO光学测量信号检测系统。应用AdvancedDesign System2008仿真软件对中高频电路设计中的阻抗匹配问题进行仿真分析。提出单光路信号检测和双光路信号检测两种测量方法。通过仿真和实测两种手段比较两种方法的优劣，最终选择双光路信号检测法。 最后搭建测试平台，试制样机。设计实验方案和实测方法，对样机进行评估。本文用高频光信号代替被VFTO调制后的光信号来对采集系统进行评估。本文作者自行研制了一个高频光源，并对其性能进行测试。应用LabView程序编制显示界面，搭建整套VFTO在线测量系统。实测表明，在做好阻抗匹配的条件下，本系统的频带范围为0Hz0MHz，满足测量需求。