由于当前的光学互感器大都利用sgo, sso等块状晶体的电光效应来实现的，其本身具有一定的局限性。因为，这种光学电压互感器产品需要自聚焦透镜、起偏器、波片、电光晶体等光学部件组合粘接而成，光学器件的加工和粘接工艺都比较复杂，不利于大规模生产，同时由于光学部件材料自身的原因，在安装、运输等过程中材料易损坏，给现场安装、运行和调试带来一定的困难。

为了进一步提高光学互感器的性能，克服以上的缺点，一种新型的光学电压互感器相继而产生。这种新型的传感器仅采用石英晶体和光纤作为敏感器件，通过光纤来检测和传输信号，不需要自聚焦透镜、起(检)偏器、波片、电光晶体等光学元件，加工工艺大大简化，同时由于石英材料自身的良好性能，使系统的抗外界干扰能力大大增强，而目‘这种传感器的结构更加简单，体积更小，重量更轻，能集成在气体绝缘开关等高压设备中，便于智能化。 基于石英晶体逆压电效应的光纤电压传感器是利用地与高电势间电场的线积分来测量高电压的，这种传感器可用于空气绝缘室外电力系统。利用电场线积分的方法求电压可防止邻近电场的干扰，以确保传感器信号不受电场分布的影响。

电压互感器采用全光纤干涉方案，它利用椭圆芯双模光纤中的低阶线性偏振模。电压互感器由二个干涉仪，即传感干涉仪和接收干涉仪构成，二个干涉仪都由椭圆芯双模光纤和压电晶体构成。

为了提高祸合效率用单模保偏光纤(起传光作用)把二个干涉仪连在一起，单模保偏光纤和椭圆芯双模光纤在熔焊时，要使两光纤轴心错开一定的横向偏移量，这样单模光纤中的LPo i模就可平均祸合到双模光纤的LPo i和LPl中。系统中光源为780 nm低相干多模激光二极管，输出功率为4 mw，实际工作波长为793 nm。系统由光源/检测(相位跟踪器)、光纤引线和传感头三部分组成。

光纤引线为连接光源/探测器和传感头部分，它处于控制室与现场之间。其作用一方面是将光源发出的光如实地传输到传感头部分，另一方面要将经传感头后被电压信号调制的光波如实地传输到检测部分，因而要求光纤引线对周围环境的扰动不敏感，所以采用单模保偏光纤作为光纤引线。

近年来，光学互感器在电力工业中的应用越来越广泛。相对于传统的互感器而言，目前的光学电压互感器产品有众多优点:具有较强的抗电磁干扰能力;能实现高、低电位之间的电隔离;而目测量频带很宽，能很好的与计算机、DsP等现代信号处理系统相兼容;体积小、重量轻 。

光学电压互感器就是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统电压测量的新型互感器。与传统的电磁式电压互感器和电容分压电压互感器相比较，光学电压互感器的突出优点是：

（1）高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能和优越的性价比光电互感器是将高压侧信号通过绝缘材料做成的光纤传输到二次设备，这使得其绝缘结构大大简化，而目‘随着电压等级的升高，其性价比的优势越明显。它是用光缆而不是电缆作为信号传输工具，实现了高压端和低压端的彻底隔离，不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次开路给设备和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。

（2）没有铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振等问题由于光学互感器在原理上与传统互感器有着本质的区别，一般不用铁芯作磁祸合，因此，消除了磁饱和及铁磁谐振现象，而使互感器运行暂态响应好，稳定性好，保证了系统运行的高可靠性。

(3)功能齐全，测量精度高光学互感器能同时用于电压/电流测量和保护两种功能，不必使用多个不同用途的铁芯线圈，便可同时满足计量和继电保护的需要，而目‘还可以将电压、电流组合在一起，构成组合式光学互感器，这对于传统互感器而言是不可能的。目前，光学互感器的测量精度最高可以达到0.2级。

(4)频率响应宽，动态范围大光学互感器传感头部分的频率响应取决于光在传感头上的渡越时间，实际能测量的频率范围主要决定于电子线路部分。光学传感部件已经用于测量高压电力线路上的谐波和脉冲暂态电压。

(5)没有因充油而潜在的易燃、易爆等危险由于光学互感器的绝缘结构相对简单，一般不采用油作为绝缘介质，不会引起火灾、爆炸等危险。

(6)体积小，重量轻，节约占地面积因无铁芯、及绝缘油等，光学互感器的重量一般只有电磁式互感器重量的1/10,体积小，占地面积小，便于运输和安装。

(7)无污染，无噪音，具有优越的环保性能由于光学互感器中信号是通过光来传输的，因此，其不会产生噪音、电磁波等污染源，同时，可采用硅橡胶绝缘子和气体作为绝缘介质，替代传统的磁套绝缘子和绝缘油，这样可大大降低这些配套设备生产过程中带来的环境污染，具有优越的环保性能。

(8)适应了电力系统数字化、智能化和网络化的需要光学互感器可以根据需要输出低压模拟量和数字量，这可直接用于微机保护和电子式计量设备，而且能实现在线检测和故障诊断，在变电站综合自动化中具有明显的应用优势。

由于OVT具有众多突出的优点，因此它在电力系统中有着十分广阔的应用前景 。

双模干涉式光学电压互感器的研究涉及到很多学科领域，例如激光原理、光波导理论和晶体物理学等，是一个跨学科的课题。这就需要清晰论述各相关领域的基础理论，还要将多学科的理论有机地结合到一起，从而形成关于双模干涉式光学电压互感器的系统理论。本章详细阐明这些理论，为双模干涉式光学电压互感器的研究提供理论基础，并给出双模干涉式光学电压互感器的设计。

1、光源 从双模干涉式光学电压互感器的基本原理可知要检测逆压电效应产生的相位差，需要采用白光干涉的办法将相位差信号转变为光强信号。白光干涉要求采用低相干长度的光源[85]。单纵模激光二极管相干长度一般为几米，因而不能满足要求;发光二极管(LED)属于低相干光源，但是它与光纤的祸合效率很低;相比而言，多模激光二极管既有较低的相干长度(只有几mm)，又能有效地与光纤祸合，所以是一种比较合适的光源}s},s}}

2、光纤 在双模干涉式光学电压互感器系统中使用了单模保偏光纤和椭圆芯双模光纤，而目‘要利用逆压电效应产生的双模光纤中LPo i和LPl模的相位差的变化来实现高电压的测量。

3、石英晶体与压电陶瓷 双模干涉式光学电压互感器系统的传感是基于石英晶体的逆压电效应，而主动零差相位跟踪是利用压电陶瓷的逆压电效应进行相位调制。因此我们论述石英晶体和压电陶瓷的性能特点，尤其是二者的压电效应 。

对双模干涉式光纤电压互感器的误差分析有利于系统参数的优化选择和误差的补偿，下面就是分析误差的影响因素，并给出解决办法。

环境温度是影响光纤电压互感器精度的最主要因素。在假定环境温度不变时当椭圆芯双模光纤的参数选择适当，使得归一化频率略低于LP 0dan模截止频率时，就能够保证有较大的光程差，残余可见度小到可以忽略不计，因此主动零差相位跟踪误差也几乎为零。但是当环境温度发生变化时，系统中很多参数都会发生变化，对系统的精度产生很大的影响。双模干涉式光纤电压互感器光源/检测部分位于控制室中，控制室中温度可以控制得较为稳定，因此温度对双模接收光纤、压电陶瓷、光源等处于控制室中的组件的影响可以忽略不计。 单模保偏光纤引线位于控制室与现场之间，在此忽略它对系统产生的误差。

双模传感光纤和石英晶体，即传感头部分位于测量现场，环境温度变化很大，因此温度对误差的影响主要是体现在对石英晶体和双模传感光纤的影响 。

双模的两个“模”有什么区别？有人认为我们家的机顶盒上电话线也能接、以太网也能接、电缆线也能接，是多模。这是不一样的概念，我们所说的“模”在技术专业上有很严格的分类。到目前为止，数字电视只有两种传输模式，一种是基于广播方式的传播，一种是基于IP的协议模式，两个模式各有优缺点。DVB最大的优点就是高码率，我们电视观众很幸运，可以共享几个G的带宽，是目前主要推广的模式。但DVB是一点对无穷点的广播方式，用户只是它的一个对象，自己无法控制内容，除非有双向的网络。

IP模式正好相反，是每个人独享带宽，但是速率不一定有那么高，IP最大的优势就是点对点。点对点为我们提供了一个前所未有的互动平台，让我们的使用者能非常自由的实现互动。

双模机顶盒既可以连接电脑，也可以连接电视，既可以连接电话线、ADSL，也可以连接有线电视线缆，而成本增加很小。

这两个模式实际上并不是对手，而是很好的合作伙伴。两种模式联合起来，广播的高码流弥补IP的低码流，IP的点对点取代广播的一点对多点，变成双模电视，既能够接收广播信号，又能够接收IP协议的流媒体信号。这样就可以在两个网络上同时享受音频和视频的服务。此外，还可以把许多IP的网络应用加入进去。

自愈式光学电压互感器包括电容分压器和光学电压传感头两个部分:电容分压器用于对电网电压进行适当的分压，以保证光学传感系统线性度的要求.光学电压传感部分用于实现对待测电压的精确测量。

电容分压器

光学电压互感器用电容分压器与电容式电压互感器中的电容分压器作用相同，均为分压作用，但是对光学电压互感器用电容分压器有更高的精度和稳定性要求，因此对电容分压器进行了更为精细的优化设计，主要是通过杂散电容的仿真和计算分析杂散电容引起的比差和角差来进行额定电容的选取。

设计的电容分压器共包含176个电容元件，由上下两节组成，上节由88个高压电容串联组成，下节由86个高压电容串联后再与并联后的2个低压电容元件串联组成，其加工后整体结构尺寸为:绝缘子根部直径215 mm，大伞群外径为336，小伞裙外径为281，法兰直径350 mm。

电容分压器高压端额定电压为220万kV，工作频率为50 Hz，低压端额定电压360 V，完全满足传感器响应度和线性度的要求。

自愈式传感系统

自愈式传感系统包括基准源测量系统、光学传感系统以及自愈处理系统。基准源测量系统包括基准电压源与电压采集单元。基准电压源是一个输出电压有效值为10 V，输出电压频率为800 Hz(经测试，频率选为800 Hz可以有效避免同载光路两路信号之间的相互干扰)的电压源模块，在实际应用中，其工作电源取自互感器应用现场的220 V工频电压。电压采集单元为一个电光转换器，将基准源电压转换为光强信号，再通过光纤传输到自愈处理单元。

光学传感系统即同载光路系统，包括参考传感光路与测量传感光路，两套光路平行排列，其相应光学元件的尺寸与结构完全一致，保证了环境温度对光学元件的影响程度一致，同时为了避免由于加工等因素造成的电光晶体材料对温度敏感性不同，两个传感通道采用同一块电光晶体。

自愈处理系统包括光电转换装置、电子电路部分及数字信号处理(digital signal process, DSP)运算单元。自愈处理系统主要完成光信号到电信号的转换、信号放大和处理、输出所需电压信号等。