簡介
基於電學測量的電壓互感器相比，光學電壓互感器(optical valtage transformer, OVT)具有頻寬寬、動態範圍大、安全性高、成本低、尺寸小和重量輕、可輸出數位訊號等一系列優點，因此近年來得到了廣泛關注並獲得大量研究成果。理想情況下，基於Pockels電光效應的光學電壓互感器可實現對一次側電壓的精確復現，但是研究表明在實際套用中由於感測材料結構和屬性隨環境溫度的變化而變化，從而降低了光學電壓互感器的測量精度，導致光學電壓互感器難以實用化。
國內外的專家學者對光學電壓互感器的溫度穩定性問題進行了大量研究，制定了一些有價值的溫度補償措施，如反饋實時監測的溫度、利用感測通道結構的互補性消除溫度影響等葉比。上述方法在某種程度上取得了一定的補償效果，但僅僅是針對局部溫度影響，對於感測頭整體溫漂問題作用不大.
感測系統自愈原理
自愈思想
理想的光學電壓感測系統為線性時不變系統， 理想感測系統的靈敏度與初始誤差項均與時間無關。但在實際套用中，感測光路受到溫度等環境因素的影響，且環境因素是隨著時間不斷變化的，這就導致系統靈敏度和初始誤差不再是常數，而是隨時間不斷變化的。
可見，在實際環境溫度實時變化的情況下，感測系統的數學模型為線性時變系統，欲對待測電壓進行準確測量，必須消除環境溫度對感測參數的影響，因此，引入了“自愈”的概念:光學電壓感測系統的“自愈”是指在外界環境因素髮生變化時，通過採取一定的措施或手段，引入外部獨立量，將獨立量的測量特性反饋給測量通道，從而消除或削弱外界環境因素的影響。
自愈措施
所採取的自愈手段為:在原有光學電壓感測光路結構基礎上，構建同載光路結構，引入新的獨立變數一基準源電壓，利用基準源測量光路(參考光路)感測參數的已知性對測量光路進行實時校正，從而使得感測器獲得與環境因素無關的輸出。同載光路為由同一塊電光晶體感測的兩路光路，其具有相同的實時靈敏度和初始誤差，一路為測量光路，另一路為對測量光路進行實時校正的參考光路。可見，只需得到參考光路的實時感測參數，即可。
自愈過程
220kV自愈式光學電壓互感器在進行測量時，利用兩個感測光路對電網電壓和基準源電壓進行平行測量，並在自校正環節利用參考光路感測參數對測量光路進行校正。具體校正如圖：
結構設計
自愈式光學電壓互感器包括電容分壓器和光學電壓感測頭兩個部分:電容分壓器用於對電網電壓進行適當的分壓，以保證光學感測系統線性度的要求.光學電壓感測部分用於實現對待測電壓的精確測量。
電容分壓器
光學電壓互感器用電容分壓器與電容式電壓互感器中的電容分壓器作用相同，均為分壓作用，但是對光學電壓互感器用電容分壓器有更高的精度和穩定性要求，因此對電容分壓器進行了更為精細的最佳化設計，主要是通過雜散電容的仿真和計算分析雜散電容引起的比差和角差來進行額定電容的選取。
設計的電容分壓器共包含176個電容元件，由上下兩節組成，上節由88個高壓電容串聯組成，下節由86個高壓電容串聯後再與並聯後的2個低壓電容元件串聯組成，其加工後整體結構尺寸為:絕緣子根部直徑215 mm，大傘群外徑為336，小傘裙外徑為281，法蘭直徑350 mm。
電容分壓器高壓端額定電壓為220萬kV，工作頻率為50 Hz，低壓端額定電壓360 V，完全滿足感測器回響度和線性度的要求。
自愈式感測系統
自愈式感測系統包括基準源測量系統、光學感測系統以及自愈處理系統。基準源測量系統包括基準電壓源與電壓採集單元。基準電壓源是一個輸出電壓有效值為10 V，輸出電壓頻率為800 Hz(經測試，頻率選為800 Hz可以有效避免同載光路兩路信號之間的相互干擾)的電壓源模組，在實際套用中，其工作電源取自互感器套用現場的220 V工頻電壓。電壓採集單元為一個電光轉換器，將基準源電壓轉換為光強信號，再通過光纖傳輸到自愈處理單元。
光學感測系統即同載光路系統，包括參考感測光路與測量感測光路，兩套光路平行排列，其相應光學元件的尺寸與結構完全一致，保證了環境溫度對光學元件的影響程度一致，同時為了避免由於加工等因素造成的電光晶體材料對溫度敏感性不同，兩個感測通道採用同一塊電光晶體。
自愈處理系統包括光電轉換裝置、電子電路部分及數位訊號處理(digital signal process, DSP)運算單元。自愈處理系統主要完成光信號到電信號的轉換、信號放大和處理、輸出所需電壓信號等。
討論
理想情況下，基於Pockels電光效應的光學電壓互感器可實現對一次側電壓的精確復現，但是在實際套用中，由於感測材料結構和屬性隨環境溫度的變化而變化，從而降低了光學電壓互感器的測量精度，導致光學電壓互感器難以實用化。
儘可能地改善溫度對互感器測量精度的影響是光學電壓互感器的一個重要研究方向。以前的研究多是通過對溫度進行測量或禁止降低其對互感器的影響，方法較為粗略。採用的自愈方法實現了對感測參數的實時校準，理想情況下，在自愈互感器中，溫度會影響感測材料結構和屬性，但對電壓測量精度無影響。
總結
1)引入自愈概念，闡明運用自愈方法改善溫度穩定性的原理和措施，並 了同載光路概念。
2)闡明互感器結構設計，包括高精度電容分壓器及感測系統的實現方案。
3)對互感器進行了相關試驗，試驗結果表明研製的自愈式光學電壓互感器達到0. 2級測量用和3P級保護用光學電壓互感器使用要求。
4)自愈式感測方案極大地削弱了溫度對光學電壓感測頭整體的影響，改善了光學電壓互感器的溫度穩定性。
