發(fā)布時(shí)間：2021-06-24 08:55

　　堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保的智能電網(wǎng)是中國(guó)乃至世界電網(wǎng)的必然發(fā)展趨勢(shì)。智能電網(wǎng)在電源構(gòu)成、負(fù)荷種類、信息傳輸?shù)雀鱾�(gè)環(huán)節(jié)均呈現(xiàn)顯著的多樣性,實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)除了構(gòu)建靈活、穩(wěn)定和安全的能源網(wǎng)絡(luò),更加重要的在于對(duì)發(fā)電、輸電、配電、用電側(cè)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)狀態(tài)量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量反饋與動(dòng)態(tài)調(diào)整,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息智能感知和故障智能自愈。目前,電流/磁場(chǎng)傳感技術(shù)相對(duì)豐富和成熟,而電壓/電場(chǎng)傳感方案相比較少,亟需拓展電壓/電場(chǎng)傳感技術(shù),研制出具有動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大、頻帶范圍寬、精度高的電壓/電場(chǎng)傳感器,實(shí)現(xiàn)廣域分布式測(cè)量和傳輸關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)狀態(tài),為電網(wǎng)控制決策提供信息支撐。本論文針對(duì)寬頻率測(cè)量范圍、大動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍和高穩(wěn)定的強(qiáng)電場(chǎng)傳感技術(shù)需求,提出了基于鈮酸鋰電光效應(yīng)干涉式光學(xué)強(qiáng)電場(chǎng)傳感器。針對(duì)電場(chǎng)傳感器小型化需求,提出共路鈮酸鋰電場(chǎng)傳感方案,試驗(yàn)獲取了共路傳感器基本特性,同時(shí)校準(zhǔn)了電場(chǎng)傳感器時(shí)域響應(yīng)和頻域響應(yīng)特性。針對(duì)電場(chǎng)傳感器在寬溫濕區(qū)長(zhǎng)期使用的需求,通過(guò)分析溫度對(duì)傳感器精度的影響機(jī)制,提出了雙晶補(bǔ)償電場(chǎng)傳感器和Z軸通光電場(chǎng)傳感器,開(kāi)展溫度試驗(yàn)獲取了傳感器寬溫區(qū)適應(yīng)性,同時(shí)開(kāi)展?jié)穸仍囼?yàn)獲取了傳感器寬濕區(qū)適應(yīng)性。最后將溫濕度穩(wěn)... 

【文章來(lái)源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

具有水平電極結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱M-Z干涉儀示意圖

1緒論7研究人員Choi等組合外置平行板天線和M-Z光波導(dǎo)研制了強(qiáng)電場(chǎng)傳感器[50]，通過(guò)在不同等勢(shì)面上的導(dǎo)體平板獲取電壓，施加在鈮酸鋰光波導(dǎo)兩側(cè)電極，獲取電光響應(yīng)，如圖1.5所示。該電場(chǎng)傳感器幅值測(cè)量范圍為10V/m6kV/m，頻率測(cè)量范圍為60Hz100kHz，并具有良好輸入輸出特性，但存在最大可測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度低和外置平板天線的劣勢(shì)。平板天線電極光波導(dǎo)光纖圖1.5利用平板天線測(cè)量低頻電場(chǎng)Fig.1.5Measuringlowfrequencyelectricfieldusingpanelantenna清華大學(xué)學(xué)者曾嶸等研制了高場(chǎng)強(qiáng)M-Z干涉結(jié)構(gòu)電場(chǎng)傳感器。采用鈮酸鋰材料作為基底，通過(guò)鈦離子擴(kuò)散技術(shù)在基底上刻蝕非對(duì)稱光波導(dǎo)，在光波導(dǎo)周圍沉積金屬電極，用于感應(yīng)待測(cè)電場(chǎng)并作用于光波導(dǎo)上產(chǎn)生電光響應(yīng)[51,52]。如圖1.6所示，激光通過(guò)光纖輸入/輸出光波導(dǎo)，在Y型輸入端將激光按50/50等比例分配進(jìn)入非對(duì)稱光波導(dǎo)兩臂，當(dāng)外施電場(chǎng)為0時(shí)，光波沿長(zhǎng)度不等的分支光波導(dǎo)傳播產(chǎn)生固定相位差，在Y型輸出端干涉輸出；當(dāng)增加外施電場(chǎng)E時(shí)，偶極子天線感應(yīng)電場(chǎng)并作用于分支光波導(dǎo)，Pockels效應(yīng)使得光波相位差改變，在Y型輸出端干涉產(chǎn)生與外施電場(chǎng)有關(guān)的光強(qiáng)信號(hào)。通過(guò)調(diào)整偶極子天線方向設(shè)計(jì)了垂直和水平兩種偶極子電極結(jié)構(gòu)的M-Z集成式電場(chǎng)傳感器（圖1.7），半波電場(chǎng)分別為70kV/m和600kV/m[53]，保證測(cè)量誤差小于5%時(shí)，最大線性測(cè)量電場(chǎng)分別為12.5kV/m和89kV/m，傳感器在1MHz100MHz范圍內(nèi)具有平坦的頻率響應(yīng)特性。電極光波導(dǎo)Y分叉X切鈮酸鋰晶體zy圖1.6集成式強(qiáng)電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1.6Structurediagramofintegratedintenseelectric-fieldsensor

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文8天線電極波導(dǎo)波導(dǎo)天線與電極（a）半波電場(chǎng)為600kV/m（b）半波電場(chǎng)為70kV/m圖1.7使用偶極子電極的M-Z電場(chǎng)傳感器Fig.1.7M-Zelectric-fieldsensorwithdipoleelectrodes電子科技大學(xué)學(xué)者陳福深等人研制了分段電極結(jié)構(gòu)M-Z電場(chǎng)傳感，如圖1.8所示，該傳感器能夠響應(yīng)工頻電場(chǎng)，脈沖電場(chǎng)和雷電沖擊電場(chǎng)，電場(chǎng)測(cè)量范圍為75kV/m245kV/m[54]。圖1.8分段電極結(jié)構(gòu)M-Z電場(chǎng)傳感器Fig.1.8M-Zelectric-fieldsensorwiththesegmentedelectrodestructure2)基于單屏蔽電極M-Z干涉式電場(chǎng)傳感器通過(guò)增加偶極子電極之間的距離可以提高最大可測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度，但隨著間隙增加使得Y型分支角度增加，可能導(dǎo)致Y型波導(dǎo)耦合處損耗成倍增加。曾嶸等人提出采用單屏蔽電極結(jié)構(gòu)研制強(qiáng)電場(chǎng)傳感器[55]，在一分支光波導(dǎo)上刻蝕籌反轉(zhuǎn)區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)鈮酸鋰電光系數(shù)與正常區(qū)域的幅值相同，但符號(hào)相反，在兩個(gè)分支波導(dǎo)上產(chǎn)生推挽結(jié)構(gòu)，增大了半波電場(chǎng)，結(jié)構(gòu)如圖1.9所示，該電場(chǎng)傳感器半波電場(chǎng)接近1555kV/m，最大線性測(cè)量范圍為242kV/m。輸入輸出單屏蔽電極波導(dǎo)2波導(dǎo)1yz圖1.9單屏蔽電極M-Z電場(chǎng)傳感器Fig.1.9M-Zelectric-fieldsensorwithoneshieldelectrode

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于巨磁阻效應(yīng)的高壓寬頻大電流傳感器及其抗干擾設(shè)計(jì)[J]. 王善祥,王中旭,胡軍,歐陽(yáng)勇,袁智勇,何金良.  高電壓技術(shù). 2016(06)
[2]用于寬頻帶時(shí)域電場(chǎng)測(cè)量的光電集成電場(chǎng)傳感器[J]. 曾嶸,俞俊杰,牛犇,王博,李嬋虓,汪海,陳未遠(yuǎn).  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(29)
[3]智能電網(wǎng)態(tài)勢(shì)圖建模及態(tài)勢(shì)感知可視化的概念設(shè)計(jì)[J]. 章堅(jiān)民,陳昊,陳建,周明磊,莊曉丹,陳耀軍.  電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2014(09)
[4]鈮酸鋰電光調(diào)制器的溫度特性研究[J]. 陳新睿,韓敬華,牛瑞華,李鴻儒,胡麗荔,宋敏,孫年春.  激光雜志. 2014(02)
[5]220kV自愈式光學(xué)電壓互感器研制[J]. 趙一男,張國(guó)慶,王貴忠,郭志忠,申巖,李深旺.  高電壓技術(shù). 2013(05)
[6]長(zhǎng)空氣間隙放電過(guò)程的試驗(yàn)觀測(cè)技術(shù)[J]. 陳維江,谷山強(qiáng),謝施君,孫豹,賀恒鑫,陳家宏,何俊佳,錢(qián)冠軍,向念文.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(10)
[7]光學(xué)電壓互感器中采用高斯算法的誤差分析[J]. 趙一男,張國(guó)慶,郭志忠,申巖,于文斌,程嵩.  高電壓技術(shù). 2012(03)
[8]KDP/DKDP晶體生長(zhǎng)的研究進(jìn)展[J]. 王波,房昌水,王圣來(lái),孫洵,顧慶天,許心光,李義平,劉冰,牟曉明.  人工晶體學(xué)報(bào). 2007(02)
[9]溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)對(duì)光學(xué)電壓傳感器影響的分析[J]. 肖霞,徐雁,葉妙元.  壓電與聲光. 2006(05)
[10]光電集成強(qiáng)電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)及其應(yīng)用研究[J]. 曾嶸,陳未遠(yuǎn),何金良,梁曦東,牛犇,耿毅楠.  高電壓技術(shù). 2006(07)

博士論文
[1]集成光學(xué)電磁場(chǎng)傳感器研究[D]. 孫豹.電子科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于一次電光效應(yīng)的非接觸式過(guò)電壓監(jiān)測(cè)傳感器研究[D]. 董恒.重慶大學(xué) 2014
[2]基于Pockels效應(yīng)的大氣電場(chǎng)測(cè)量傳感器研究[D]. 周龍.南京信息工程大學(xué) 2013
[3]高壓絕緣子電場(chǎng)計(jì)算與均壓環(huán)參數(shù)優(yōu)化[D]. 曹龍威.華中科技大學(xué) 2013
[4]球型電場(chǎng)傳感器測(cè)量系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[D]. 胡平.重慶大學(xué) 2011



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