基于逆压电效应的无源光栅电压传感器及其多点传感系统研究

发布时间：2025-05-12 23:21

　　电网关键节点信息的监测、控制和判断,对电力系统的安全运行具有重要作用。基于传感器件对电网关键节点处的状态信息进行测量、采集和传递,在布置宽频、可靠性高的传感器网络时,建立互联互通的大容量、可靠的传感器网络是实现“泛在电力物联网”中各节点信息信号监测、采集的物理基础。在相关的电网关键节点信息中,电压是决定和影响电网运行状态的最重要关键参数之一,直接与设备安全与运行状态挂钩。实现电网中关键节点的实时电压监测,对电网运行状态控制、电网故障状态反馈及电网运行策略制定具有实际意义,同时也是电网智能化、数字化进程的有效助力。现有电网电压监测装置一般体积较大,抗电磁干扰能力弱,非站内的电压测量节点数据传输量小,可靠性低,不利于全电网大数据互联、实时数据更新的新时代电网发展要求。利用光纤类器件进行电压信号的监测,可直接耦合光纤进行信息传输,具有传输数据量大、可靠性高、抗电磁干扰能力强、体积小且重量轻等优点。因此,研究基于光纤类器件的电压传感器及相关传感系统对加速电网智能化、数字化进程具有重要意义。本文基于电-形变-光物理量的能量耦合机理,建立基于逆压电材料和光纤光栅的电压传感模型。为降低附加解调仪器和环...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1国家电网有限公司《泛在物联网建设大纲》中的能源互联网组成及泛在电力物联网的功能结构

重庆大学博士学位论文2性，有利于后续传感器网络实现互联互通、数据实时交换等高级功能。光纤类器件大多所具有的无源特性，则能够提升相关传感器安装于输电线路时的工作可靠性，在电网自动化和进一步建立多点/分布式传感系统中具有明显优势。作为在传感领域应用最广泛的光纤类无源器件之一的光纤光栅....

图1.2初步选择光纤光栅作为传感器件之一的原因Fig.1.2ReasonsforPreliminarySelectionofFiberBraggGratingasOneofSensors

1绪论3更重要的是，目前传统的电压传感方式中存在诸多问题，制约了电压传感器在电网电站和输电线路上的分布式应用以构建智能传感系统、实现良好绝缘配合的研究进展。1.2国内外研究现状本节主要从基于逆压电效应和光纤光栅的光学电压传感器研究现状，多点光学电压传感系统研究，及相关传感器关键参....

图1.3基于长方体型压电陶瓷和光纤光栅的电压传感单元示意图[39]

重庆大学博士学位论文6直接粘接，如图1.3所示，基于压电陶瓷的逆压电效应，外加电压使得压电陶瓷产生位移，从而使得与之直接粘接的光纤光栅受到轴向应力，从而使得光纤光栅的中心波长发生变化。试验中所使用FBG沿着极化方向粘接在压电陶瓷材料PZT-5上，保证压电陶瓷的位移方向与光纤光栅的....

图1.4基于圆柱管型压电陶瓷和光纤光栅的电压传感单元示意图[40]

重庆大学博士学位论文6直接粘接，如图1.3所示，基于压电陶瓷的逆压电效应，外加电压使得压电陶瓷产生位移，从而使得与之直接粘接的光纤光栅受到轴向应力，从而使得光纤光栅的中心波长发生变化。试验中所使用FBG沿着极化方向粘接在压电陶瓷材料PZT-5上，保证压电陶瓷的位移方向与光纤光栅的....

本文编号：4045382