介电屏蔽体的光学电压互感器的电场仿真研究.pdf

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1、-92·科技论坛介电屏蔽体的光学电压瓦感器的电场仿真研究严向坤’潘峰黄亚志’何云板’(1、广州粤能电力科技开发有限公司，广东广州5100802、广东电网公司电力科学研究院，广东广州510080)摘要：光学电压互感器是电子式电压互感器的一种类型，它相比传统电压互感器具有体积小，价格低廉，绝缘易实现等优点。利用分布式光学传感器测量高电压是光学电压互感器的研究方向之一。本文通过电磁场仿真软件对基于分布式传感器和介电屏蔽体的光学电压互感器的模型进行了仿真。仿真结果表明：高介电常数的屏蔽体使互感器内部电场分布均匀，简化了互感器内部绝缘设计；屏蔽体能够减小外部杂散电场对电场测量的影响；

2、屏蔽体和高斯积分算法相结合，能够大大提高光学电压互感器的测量准确度。关键词：光学电压互感器；介电屏蔽体；杂散电场；高斯积分算法Abstract：Opticalvoltagetransformer，asakindofelectronicvoltagetransformer，hastheadvantagesofsmallvolume，lowprice，easytoachieveinsulationcomparedwiththetraditionalvohagetransformers．Themeasurementofhighvoltageusingthedistributedo

3、pti—calsensorisoneoftheresearchdirectionsofopticalvoltagetransformer．Inthispaper，thesimulationofopticalvoltagetransformermodelbasedondistributedsensoranddielectricshieldingiscarriedout．Theshieldingcanalsodecreasetheeffectofexternalstrayelectricfieldonelectricfieldmeasurement．Theshieldingan

4、dGaussintegralalgorithmcangreatlyimprovethemeasurementaccuracyofopticalvoltagetransformer．Keywords：opticalvoltagetransformer；dielectricshielding；strayelectricfield；Gaussintegralalgorithm。1概述ix!i电压互感器是电力系统最基本的测量设备之一。传统电压互感器主要包括电磁式电压互感器和电容式电压互感器，随着电压等级的升高，逐渐暴露出其固有缺陷：暂态响应差，频带窄，体积大，价格高，绝缘结构复杂，

5、输出为模拟量。光学电压互感器与传统电磁式和电容式电压互感器相比具有体积小，重量轻等优点，且传感头采用物理光学介质，并利用光纤进行信号传输，很好地解决了绝缘问题l】121。。’‘-‘⋯国内目前有多所高校和研究单位正在进行光学电压互感器的研究，主要是利用光学晶体的光学效应直接进行电压测量，而国外已出现采用分布式传感头进行电压测量的光学电压互感器，它是利用多个位于积分点的传感器的图1光学电压互感器的结构示意图测量值进行加权求和实现对高电压的图2无干扰情况下光学电压互感器的仿真模型测量，利用此种原理的光学电压互感器已经走上了实用化的道路_引。本文沿着分布式传感器的思路，建立了光学电

6、压互感器的仿真模型，利用电磁场仿真软件着重分析了介电屏蔽体对光学电压互感器性能的影响。2光学电压互感器的基本结构及测量原理图1所示为光学电压传感器的结构示意图，高压电极和地电位分别为a,b。中心轴x轴起点和终点分别为a、b，传感器安装在x轴不同位置上，被测电压为高压电极和地之间的电场沿路径ah的积分，即一一)i=1(1)v表示被测电压，E表示沿着X图3不同介电常数下x轴电场分布轴方向的电场，N表示传感器数目，X．通过电场仿真得到l4】【5】。p(x)为权函数，设q=／E(‘)，代入式(1)表示第i个传感器的位置，OL．表示对应第i个传感器的权值。得6另外两相互感器、临近电气

7、设备、互感器外表面的污秽等会影响互感器测量区域的电场分布，从而影响被测电压的准确度，将这一一()JD(触≈一p()(2)些外界干扰称为杂散电场，定义此时的电场强度为巨∽=乓㈨P∽，nI=I()为没有干扰时的电场强度，可以通过分析或试验得到，本文令p()为一系列次数递增的多项式来保证式(2)的计算结果的作者简介：严向坤(1984一)，男，助理工程师，本科，主要研究方向为数字化变电站电能计量方向。科技论坛·93·3光学电压互感器的电场仿真E[v／m]3．1无干扰情况下光学电压互感器的电场仿真2兽．26lle+0005．