ES2964017T3 - Transductor de voltaje fotónico - Google Patents

Abstract

La invención permite que un sensor de voltaje óptico, que comprende un actuador piezoeléctrico acoplado mecánicamente a un sensor de tensión óptico (tal como una rejilla de Bragg de fibra), resista impulsos de rayos, cuyos efectos de otro modo serían dañinos o destructivos para el actuador piezoeléctrico y/o otros componentes sensibles. Como tal, el sensor de voltaje óptico, comprendido dentro de un transductor de voltaje fotónico que también comprende un atenuador de impulsos de rayo, puede cumplir con los estándares relevantes y usarse para aplicaciones en redes eléctricas y equipos expuestos a los voltajes más altos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Transductor de voltaje fotónico

La presente invención se refiere al campo de la transmisión y distribución de energía. Más específicamente, la presente invención se refiere a mejoras en sensores de voltaje ópticos y disposiciones relacionadas que posibilitan que tales sensores se usen para aplicaciones en redes de distribución de energía y se expongan a los voltajes más altos para equipos. En una realización de la invención, un sensor de voltaje óptico se protege frente a impulsos de tipo rayo mediante un atenuador de impulsos de tipo rayo. Un transductor de voltaje fotónico, que comprende el sensor de voltaje óptico y el atenuador de impulsos de tipo rayo, se beneficia de la fibra óptica proporcionada habitualmente con una red de transmisión o distribución de energía y posibilita una medición fiable sin la necesidad de una inversión significativa en equipos e infraestructura.

Antecedentes de la invención

Desde una perspectiva de protección, control y supervisión, es deseable tener la capacidad de medir, en tiempo real, los voltajes y las corrientes en redes de transmisión o distribución que pueden estar compuestas por cables de distribución de energía o líneas de distribución de energía aéreas. Los puntos en los que es deseable realizar mediciones y/o supervisar el estado de la red de distribución de energía están a menudo a distancias muy largas (por ejemplo, > 50 km) de las subestaciones eléctricas o las estructuras civiles de la parte superior o, simplemente, el acceso a los mismos es difícil.

En particular, hasta la fecha no ha habido ningún método fiable mediante el cual puedan medirse tales voltajes a distancias largas sin requerir un sensor remoto, una fuente de alimentación local y los medios para comunicar datos de sensores a una distancia larga. En términos generales, los métodos para medir tales voltajes requieren un sensor que incorpore electrónica activa. Proporcionar alimentación a los sensores en ubicaciones remotas y garantizar la fiabilidad de la fuente de alimentación es un problema significativo.

Algunos enfoques utilizan hilos piloto de cobre alojados dentro del cable de distribución de energía para suministrar energía a sensores. Estos sensores pueden comunicar los voltajes medidos de vuelta a lo largo de una fibra óptica alojada también dentro del cable de distribución de energía. Sin embargo, aunque la fibra óptica permite una comunicación de larga distancia de datos de medición, la integración de hilos dentro del cable es una complicación añadida (y aumenta el coste) y no es aplicable a las líneas de transmisión aéreas. En consecuencia, pueden ser necesarios equipos de telecomunicaciones para transmitir los datos de medición.

Como alternativa, se conoce la instalación de transformadores que transforman el voltaje de línea de primario, que puede ser de 10 a 30 kV, a un voltaje bajo, por ejemplo, 24 a 240 V, para accionar el sistema de sensor. Este enfoque es extremadamente costoso debido a que los transformadores son caros. Asimismo, el sistema de sensor alimentado por tales medios dejará de funcionar cuando un defecto en el sistema del primario corte la energía al sensor. Puede proporcionarse una batería de respaldo, pero esto aumenta, de nuevo, el coste y la complejidad y reduce la fiabilidad del sistema. Por último, pueden utilizarse diversos métodos de captación de energía, pero estos son inferiores por las mismas razones. Un enfoque que utiliza un sensor pasivo, al no requerir una fuente de alimentación local, sería, comprensiblemente, beneficioso y superior a cualquiera de las técnicas mencionadas anteriormente.

Desafortunadamente, hasta la fecha, los sensores pasivos que (por ejemplo) se comunican y/o se interrogan a través de fibras ópticas son poco adecuados para este tipo de aplicaciones debido a su sensibilidad a los impulsos de tipo rayo, que pueden destruirlos físicamente. Puede ser posible conectar un explosor de sobrevoltaje (o un tubo de descarga de gas) en paralelo con un sensor de este tipo, pero tales dispositivos pueden ser prohibitivamente caros, especialmente cuando se contempla el despliegue de sensores a una escala amplia por toda una red de distribución de energía. Además, los explosores de sobrevoltaje tienen una vida útil limitada debido a que su activación puede conducir a unas corrientes de nivel de kA y contienen el elemento radiactivo Kr85. Adicionalmente, un explosor solo protegerá frente a un nivel de voltaje, no frente a la gran limitación de velocidad de respuesta del voltaje, que puede seguir conduciendo a daño del sensor. Además, tales dispositivos no se prestan a las clases de encapsulados discretos y compactos deseables para facilitar la instalación.

En consecuencia, un objeto de al menos un aspecto de la presente invención es obviar y/o mitigar una o más desventajas de disposiciones conocidas/anteriores, por ejemplo, la dependencia de infraestructura de soporte, tal como fuentes de alimentación y equipos de telecomunicaciones.

"Single-Ended Differential Protection in MTDC Networks Using Optical Sensors"a nombre de Tzelepis Dimitrios y col.(IEEE Transactions on Power Delivery,vol. 32, n.° 3, 1 de junio de 2017, págs. 1605-1615) divulga un transductor de voltaje fotónico que comprende un sensor de voltaje óptico y un atenuador de pulsos de tipo rayo de acuerdo con la técnica anterior."Optical voltage sensor for MVnetworks"a nombre de Fusiek G y col.(2017 IEEe Sensors,IEEE, 29 de octubre de 2017, págs. 1-3) y"An optical fiber Bragg grating and piezoelectric ceramic voltage sensor'a nombre de Yang Qing y col.(Reviewof Scientific Instruments,vol. 88, n.° 10, 23 de octubre de 2017) también divulgan sensores de voltaje ópticos de acuerdo con la técnica anterior, pero ninguno de los dos divulga un atenuador de impulsos de tipo rayo ni, de hecho, ningún dispositivo de protección.

Objetos y objetivos adicionales de la invención se harán evidentes a partir de la lectura de la siguiente descripción.

Sumario de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un transductor de voltaje fotónico que comprende: un sensor de voltaje óptico; y

un atenuador de impulsos de tipo rayo;

en donde el atenuador de impulsos de tipo rayo se conecta eléctricamente en serie con el sensor de voltaje óptico para atenuar el voltaje detectado por el sensor de voltaje óptico;

en donde el atenuador de impulsos de tipo rayo comprende al menos una resistencia y al menos una inductancia conectadas en paralelo;

en donde la al menos una inductancia comprende al menos una bobina; y

en donde el sensor de voltaje óptico comprende una rejilla de Bragg de fibra acoplada mecánicamente a un accionador piezoeléctrico que se expande y se contrae en respuesta a un voltaje detectado.

La provisión de un atenuador de impulsos de tipo rayo en serie con el sensor de voltaje óptico protege el sensor de voltaje óptico frente a impulsos de amplitud alta tales como los que pueden ser causados por la caída de un rayo sobre un conductor al que se conecta el transductor de voltaje fotónico.

En combinación con el sensor de voltaje óptico, se proporciona un circuito de RLC. En este sentido, la provisión de al menos una resistencia y al menos una inductancia, preferentemente en paralelo, permite que la frecuencia, los armónicos y la fase de la potencia se transfieran al sensor de voltaje óptico prácticamente sin cambios. Preferentemente, la resistencia y la inductancia se seleccionan para optimizar la transferencia de frecuencia, armónicos y/o fase de la potencia al sensor de voltaje óptico.

El atenuador de impulsos de tipo rayo puede comprender además uno o más núcleos de ferrita ubicados dentro de la al menos una bobina. Puede proporcionarse una pluralidad de núcleos de ferrita, preferentemente en una pila. Preferentemente, la provisión de uno o más núcleos de ferrita aumenta la inductancia de la al menos una inductancia. Preferentemente, la al menos una resistencia se ubica dentro de la bobina y, en donde sea aplicable, dentro de los uno o más núcleos de ferrita.

Opcionalmente, la bobina comprende una pluralidad de secciones de bobina. Opcionalmente, las secciones de bobina están definidas y/o separadas por una pluralidad de separadores dieléctricos. Opcionalmente, la bobina comprende un hilo que tiene un revestimiento dieléctrico. Opcionalmente, la bobina comprende además un relleno dieléctrico. Preferentemente, la constante dieléctrica de los separadores dieléctricos, el revestimiento dieléctrico y/o el relleno dieléctrico son sustancialmente iguales. Preferentemente, cada sección de bobina comprende una pluralidad de espiras de devanado. Preferentemente, cada sección de bobina comprende una pluralidad de capas de devanado. Preferentemente, se proporciona una conexión eléctrica entre secciones de bobina adyacentes. Opcionalmente, la conexión eléctrica comprende una unión de hilos que se extiende a través de un separador dieléctrico respectivo. Preferentemente, el accionador piezoeléctrico comprende uno o más elementos piezoeléctricos duros ferroeléctricos. Preferentemente, el accionador piezoeléctrico comprende una pila de elementos piezoeléctricos duros ferroeléctricos. Los uno o más elementos piezoeléctricos pueden estar en forma de discos. Estos pueden unirse usando una resina epoxídica eléctricamente conductora. El accionador piezoeléctrico puede estar compuesto por una serie de accionadores unidos físicamente. El espesor y el número de los accionadores pueden variarse para proporcionar un transductor para cualquier nivel de voltaje deseable.

Es posible usar material piezoeléctrico duro ferroeléctrico debido al atenuador de impulsos de tipo rayo; de lo contrario, tal material presenta un riesgo de daño o destrucción en el caso de un impulso significativo. Por supuesto, y para evitar dudas, también es posible usar elementos piezoeléctricos blandos ferroeléctricos en la misma forma y/o en las mismas disposiciones que en el caso de los elementos piezoeléctricos duros definidos anteriormente.

Preferentemente, el sensor de voltaje óptico comprende (al menos) dos electrodos ubicados en lados opuestos del accionador piezoeléctrico. Preferentemente, los al menos dos electrodos comprenden invar. Los electrodos pueden unirse al accionador piezoeléctrico usando una resina epoxídica eléctricamente conductora.

Preferentemente, la rejilla de Bragg de fibra se acopla mecánicamente al accionador piezoeléctrico fijando la rejilla de Bragg de fibra a los electrodos. Preferentemente, la rejilla de Bragg de fibra se conecta a los electrodos a través de uno o más puentes de amplificación de deformación, que pueden comprender cuarzo. Una sección de fibra que contiene la rejilla de Bragg de fibra puede unirse a los puentes de amplificación de deformación usando un adhesivo de resina epoxídica y un encapsulante.

Opcionalmente, el sensor de voltaje óptico comprende una pluralidad de rejillas de Bragg de fibra. Dos o más de la pluralidad de rejillas de Bragg de fibra pueden ubicarse en secciones de fibra separadas. Una FBG separada puede usarse para supervisar temperatura y puede acoplarse térmicamente pero no mecánicamente al accionador piezoeléctrico. Como alternativa o adicionalmente, dos o más de la pluralidad de rejillas de Bragg de fibra pueden ubicarse en una misma sección de fibra que se acopla mecánicamente al accionador piezoeléctrico, por ejemplo, como se ha descrito anteriormente. Como alternativa o adicionalmente, dos o más de la pluralidad de rejillas de Bragg de fibra pueden ubicarse en secciones de fibra separadas, cada sección de fibra acoplada mecánicamente al accionador piezoeléctrico, por ejemplo, como se ha descrito anteriormente. Preferentemente, todas las rejillas de Bragg de fibra están en comunicación óptica, preferentemente a través de una misma fibra, de tal modo que pueden interrogarse simultáneamente.

Opcionalmente, el transductor de voltaje fotónico está configurado para supervisar corriente. Opcionalmente, un accionador piezoeléctrico del sensor de voltaje óptico se conecta en paralelo con un transformador de corriente o una bobina de Rogowski y una resistencia de carga. Como alternativa, el transductor de voltaje fotónico comprende además al menos un sensor de corriente. Opcionalmente, el sensor de corriente comprende un sensor de voltaje óptico adicional, en donde un accionador piezoeléctrico del sensor de voltaje óptico adicional se conecta en paralelo con un transformador de corriente o una bobina de Rogowski y una resistencia de carga.

Preferentemente, el transductor de voltaje fotónico comprende un alojamiento que contiene el sensor de voltaje óptico y el atenuador de impulsos de tipo rayo. Preferentemente, el alojamiento comprende un cuerpo sustancialmente cilíndrico y hueco, que puede ser un aislante hueco o un pasante eléctrico. El cuerpo puede comprender porcelana, polímero, un material compuesto o híbrido, u cualquier otro material aislante adecuado. El alojamiento puede comprender una o más bridas en extremos opuestos del cuerpo. Una primera brida puede conectarse eléctricamente al atenuador de impulsos de tipo rayo y una segunda brida puede conectarse eléctricamente al sensor de voltaje óptico.

Opcionalmente, la primera brida comprende una abrazadera de conductor, para permitir la conexión del transductor de voltaje fotónico directamente a un conductor (tal como una línea de transmisión aérea).

Opcionalmente, el transductor de voltaje fotónico puede comprender una caja de conexiones, que puede proporcionar unos medios para conectar el transductor de voltaje fotónico a tierra, y/o puede proporcionar conexiones ópticas para permitir la interrogación remota del sensor de voltaje óptico.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un sistema de supervisión que comprende:

uno o más transductores de voltaje fotónicos de acuerdo con el primer aspecto; y

un interrogador en comunicación óptica con los uno o más transductores de voltaje fotónico a través de una fibra óptica.

Preferentemente, el interrogador comprende una fuente de luz de banda ancha para iluminar la fibra óptica. Como alternativa, el interrogador puede comprender un láser sintonizable o de exploración para iluminar la fibra óptica. La fibra óptica puede estar comprendida en un cable de distribución de energía, y los uno o más transductores de voltaje fotónicos pueden conectarse al cable de distribución de energía. Preferentemente, el sistema de supervisión comprende una pluralidad de transductores de voltaje fotónicos a través de la fibra óptica y recibe una pluralidad correspondiente de señales ópticas. Cada una de la pluralidad de señales puede comprender una longitud de onda singular del transductor de voltaje fotónico correspondiente.

Preferentemente, el interrogador está configurado para determinar el o cada voltaje detectado a partir de la señal óptica recibida. Preferentemente, el o cada voltaje detectado se determina a partir de una posición espectral de una longitud de onda de reflexión de pico a partir de la o cada rejilla de Bragg de fibra de unos transductores de voltaje fotónicos respectivos. Preferentemente, los cambios en el voltaje detectado se determinan a partir de cambios en la longitud de onda de reflexión de pico.

Preferentemente, la rejilla de Bragg de fibra del o de cada transductor de voltaje fotónico tiene una longitud de onda de reflexión de pico singular, y el interrogador puede comprender un multiplexor por división de longitud de onda. Como alternativa, el interrogador puede comprender un multiplexor por división de tiempo.

Las realizaciones del segundo aspecto de la invención pueden comprender características correspondientes a las características preferentes u opcionales del primer aspecto de la invención, o viceversa.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirán, solo a modo de ejemplo, realizaciones de aspectos de la invención con referencia a los dibujos (haciendo referencia números de referencia semejantes a características semejantes), de los que: la figura 1 ilustra un sensor de voltaje óptico de acuerdo con un aspecto de la invención, que comprende una rejilla de Bragg de fibra acoplada mecánicamente a un accionador piezoeléctrico;

la figura 2 ilustra, en sección transversal, una realización de un atenuador de impulsos de tipo rayo de acuerdo con un aspecto de la invención;

la figura 3 ilustra, en sección transversal, un transductor de voltaje fotónico de acuerdo con un aspecto de la invención;

la figura 4 ilustra, esquemáticamente, un sistema de supervisión de sensores de fibra óptica adecuado para interrogar al transductor de voltaje fotónico ilustrado en la figura 3; y

la figura 5 ilustra, en sección transversal, un atenuador de impulsos de tipo rayo alternativo de acuerdo con un aspecto de la invención.

Descripción detallada de realizaciones preferentes

Como se ha analizado en los antecedentes de la invención anteriormente, es deseable tener la capacidad de medir, en tiempo real, voltajes en redes de distribución de energía a distancias largas y sin la necesidad de fuentes de alimentación, la dependencia de satélites de GPS o redes de telecomunicaciones. Utilizando fibra óptica, ya sea autónoma, se enrolle alrededor de conductores aéreos, se proporcione dentro del conductor aéreo de tierra o se haya incorporado en cables de distribución de energía modernos o de otro modo, la invención permite la medición de voltajes altos a distancias muy largas (por ejemplo, hasta 100 km antes de que se requiera reforzar la señal), sin ningún requisito de fuentes de alimentación, acceso a satélites de GPS o, de hecho, a equipos de telecomunicaciones, en las ubicaciones de medición, mientras soporta impulsos de tipo rayo (u otras sobretensiones transitorias) que podrían, de lo contrario, dar como resultado un daño catastrófico.

A continuación se describirán partes componentes de un transductor de voltaje fotónico (PVT) ilustrativo, seguido de una descripción del PVT ensamblado y de algunos detalles del método de ensamblaje.

Sensor de voltaje óptico

El solicitante de la presente invención ha desarrollado un sensor de voltaje que combina un sensor de deformación óptico con un accionador piezoeléctrico para facilitar la medición de voltaje (y otros parámetros, tales como la temperatura) en una ubicación remota. El documento WO2005/029005 describe un sistema para mediciones remotas que comprende un sensor piezoeléctrico y un sensor de deformación óptico en contacto con el sensor piezoeléctrico.

El sensor de deformación óptico comprende una rejilla de Bragg de fibra (FBG) que puede inscribirse en el núcleo de una fibra óptica usando tecnologías de inscripción convencionales (tales como interferencia y enmascaramiento de UV). La FBG reflejará a la longitud de onda de Bragg, AB = 2nA, en donde n es el índice de refracción eficaz del núcleo y A es el período de la rejilla. En consecuencia, la FBG actúa en la práctica como un reflector específico de la longitud de onda en donde la longitud de onda de reflexión de pico depende del período de la rejilla.

El sensor piezoeléctrico está en contacto físico con (por ejemplo, unido a) la fibra óptica en la región de la FBG de tal modo que, a medida que el sensor piezoeléctrico se expande y se contrae bajo un voltaje aplicado, también se hace que la FBG se expanda y se contraiga, alterando de este modo el período de la rejilla y, por lo tanto, la longitud de onda de Bragg. La posición espectral instantánea de la longitud de onda de reflexión de pico de la FBG es, por lo tanto, indicativa del voltaje aplicado al elemento piezoeléctrico. En consecuencia, un sistema de supervisión puede configurarse para determinar el voltaje aplicado al elemento piezoeléctrico usando la posición espectral instantánea de la longitud de onda de reflexión de pico.

Sin embargo, los sensores piezoeléctricos son frágiles y las pruebas llevadas a cabo por el solicitante de la presente invención han revelado que la exposición a una prueba de tipo de impulso de tipo rayo convencional, tal como la definida por la Norma Internacional IEC 60044-7, puede dar como resultado la desintegración física de un accionador piezoeléctrico debido a las aceleraciones extremas que experimenta el mismo debido a la forma y la magnitud del impulso de tipo rayo.

Aunque los fabricantes de transductores piezoeléctricos podrían recomendar un pretensado para evitar esfuerzos internos excesivos dentro del material debido a una contracción rápida, esto sería extremadamente difícil de lograr dentro de las clases de encapsulados compactos que son posibilitados por la metodología de sensores mencionada anteriormente. Como alternativa, como se ha observado anteriormente, un explosor de sobrevoltaje (o tubo de descarga de gas) podría conectarse en paralelo con el elemento piezoeléctrico, pero esto sería, de nuevo, difícil de lograr dentro de un encapsulado compacto, y protegería frente al nivel de voltaje, pero no frente a las grandes limitaciones de velocidad de respuesta que siguen conduciendo a unas aceleraciones excesivas. Además, los explosores de sobrevoltaje pueden ser prohibitivamente caros y pueden contener elementos radiactivos.

La figura 1 ilustra un sensor de voltaje óptico 1, de acuerdo con un aspecto de la invención, que se basa en el mismo principio que el sensor de voltaje basado en FBG descrito anteriormente pero con una configuración y una selección específicas de componentes que son adecuados para la medición de alto voltaje, tal como en aplicaciones de red de distribución de energía, en particular, en combinación con el atenuador de impulsos de tipo rayo descrito a continuación. El sensor de voltaje óptico 1 comprende dos discos piezoeléctricos 5A, 5B unidos entre sí (usando una resina epoxídica conductora térmica y eléctricamente) para formar un accionador piezoeléctrico 5. Los discos piezoeléctricos 5A, 5B se intercalan entre un par de electrodos 13A, 13B, y se unen al mismo (usando de nuevo una resina epoxídica conductora térmica y eléctricamente).

En esta realización, los discos piezoeléctricos 5A, 5B comprenden un material piezoeléctrico duro ferroeléctrico que (en comparación con el material piezoeléctrico blando ferroeléctrico) es adecuado para mediciones de alto voltaje y exhibe características superiores que contribuyen a un dispositivo de precisión alta que puede usarse para aplicaciones tales como la supervisión de ingresos. Sin embargo, se prevé que pudiera emplearse, en su lugar, un material piezoeléctrico blando ferroeléctrico, caso en el que puede ser ventajoso emplear un divisor de voltaje capacitivo para detectar voltajes altos. Asimismo, en esta realización, los electrodos comprenden invar (seleccionado por su coeficiente de expansión térmica bajo y, por lo tanto, por su estabilidad dimensional alta), aunque puede emplearse cualquier material de electrodo adecuado. Generalmente, esto incluiría materiales que tengan coeficientes de expansión térmica muy similares a los de los elementos piezoeléctricos y la fibra para evitar o al menos reducir los esfuerzos inducidos térmicamente durante la fabricación y el accionamiento de dispositivos.

El sensor de deformación óptico, que comprende una rejilla de Bragg de fibra (FBG) 3 inscrita en el núcleo de la fibra óptica 7, se acopla mecánicamente al accionador piezoeléctrico 5 a través de unos puentes de amplificación de deformación de cuarzo 8A, 8B que se unen (usando, de nuevo, una resina epoxídica conductora) a los electrodos 13A, 13B correspondientes. Cada uno de los puentes de cuarzo 8A, 8B comprende un surco a través del cual discurre la fibra 7, y la fibra 7 se une a los puentes (usando un adhesivo de resina epoxídica y un encapsulante, que puede ser curable por UV). El fin de los puentes 8A, 8B es limitar la longitud de la fibra 7 que está sometiéndose a deformación al área en la que se inscribe la FBG 3 para maximizar el efecto del movimiento de los electrodos que, de otro modo, sometería a deformación innecesariamente una parte mayor de la fibra y daría como resultado unos desplazamientos de longitud de onda más pequeños. Esto, en efecto, amplifica la deformación impartida sobre la FBG 3.

En esta realización, el sensor de voltaje óptico 1 se dota de una única FBG, pero se prevé que se pueda proporcionarse más de una FBG para medir otros parámetros (o proporcionar redundancias). Por ejemplo, puede proporcionarse una segunda FBG para medir la temperatura. La segunda FBG (y cualquier FBG adicional) puede acoplarse al accionador piezoeléctrico de una forma similar a la de la FBG 3 descrita anteriormente, o acoplarse térmicamente pero no mecánicamente al accionador piezoeléctrico. Como alternativa, una segunda FBG (y cualquier FBG adicional) puede inscribirse en la fibra óptica dispuesta entre los puentes 8A, 8B pero con una separación espacial predeterminada. También se prevé que los puentes pudieran comprender un material adecuado que no sea cuarzo. De nuevo, esto incluiría materiales que tengan coeficientes de expansión térmica muy similares a los de los elementos piezoeléctricos y la fibra para evitar o al menos reducir los esfuerzos inducidos térmicamente durante la fabricación y el accionamiento de dispositivos. Lo más preferente es que todas las FBG puedan interrogarse (simultáneamente) a lo largo de una única fibra; en este sentido, todas las f Bg pueden formarse en una única fibra o al menos empalmarse entre sí para formar en la práctica una única fibra.

Como se ha observado anteriormente, la longitud de onda de reflexión de pico de la FBG 3 depende del período de la rejilla. A medida que el accionador piezoeléctrico 5 se expande y se contrae bajo un voltaje aplicado (a través de los terminales 9), también se hace que la FBG 3 se expanda y se contraiga, alterando de este modo el período de la rejilla y, por lo tanto, la longitud de onda de Bragg. La posición espectral instantánea de la longitud de onda de reflexión de pico de la FBG 3 es, por lo tanto, indicativa del voltaje aplicado al accionador piezoeléctrico 5. En consecuencia, un sistema de supervisión (véase a continuación) puede configurarse para determinar el voltaje aplicado al accionador piezoeléctrico 5 usando la posición espectral instantánea de la longitud de onda de reflexión de pico.

En un ejemplo alternativo, la FBG puede fijarse directamente a los electrodos o directamente al propio accionador piezoeléctrico. Tales disposiciones pueden hacer que sea más difícil (cuando se construye el sensor) igualar la deformación a lo largo de la rejilla, pueden hacer que sea más difícil pretensar la fibra y pueden reducir la transferencia de deformación mecánica, dando como resultado un rendimiento reducido en comparación con la disposición de fijación de puente descrita anteriormente. Sin embargo, tales disposiciones de fijación podrían ser adecuadas en algunos casos; por ejemplo, si se requiere un encapsulado compacto en donde el espacio es escaso y/o está disponible una disposición de fijación equivalente.

Además, en lugar de dos discos piezoeléctricos, el accionador piezoeléctrico podría comprender un único disco o una pila de varios discos o, de hecho, ser de una forma o un factor de forma diferente (por ejemplo, un anillo) según sea apropiado en cada circunstancia; por ejemplo, para encajar en una aplicación o encapsulado específico.

Un sensor de este tipo también puede emplearse como un sensor de corriente conectando el sensor de voltaje óptico 1 en paralelo con un transformador de corriente (CT) y una resistencia de carga. Supervisar la corriente de secundario del CT, transformada en voltaje a través de la resistencia de carga, proporcionaría una medida de la corriente de primario en un cable encerrado por el TC. Y puede usarse una bobina de Rogowski, que tiene un núcleo dieléctrico, en lugar del TC. Un transductor de voltaje fotónico como se describe a continuación puede modificarse así para supervisar corriente o, como alternativa, dotarse de sensores de voltaje ópticos separados; uno para supervisar voltaje y uno empleado como un sensor de corriente.

Atenuador de impulsos de tipo rayo

La figura 2 ilustra, en una forma esquemática y que no está a escala, un atenuador de impulsos de tipo rayo 31, de acuerdo con un aspecto de la invención, que comprende una bobina 33, un núcleo de ferrita 35 y una resistencia 37. En esta realización, la inductancia de la bobina 33 es de 13 H, y esta se aumenta a 18 H ubicando el núcleo de ferrita 35 dentro de la bobina 33. La resistencia 37, que en esta realización es una resistencia de 150 kü, se ubica dentro del núcleo de ferrita 35 por conveniencia y en pro de un dispositivo compacto, aunque puede ubicarse fuera del núcleo 35 y/o de la bobina 33. La resistencia 37 y la bobina 33 se conectan eléctricamente en paralelo.

Aunque se muestra una única resistencia 37, la resistencia deseada puede lograrse mediante dos o más resistencias conectadas en serie; por ejemplo, dos resistencias de 75 kü. Además, aunque el núcleo de ferrita 35 se muestra como un único cuerpo anular, este puede comprender, en su lugar, una pluralidad de toroides de ferrita dispuestos en una pila. Estos pueden unirse entre sí (por ejemplo, usando una resina epoxídica aislante eléctrica y térmicamente) y, opcionalmente, cubrirse con una funda termorretráctil para mantener la alineación y posibilitar la facilidad de inserción dentro de la bobina 33 durante la fabricación.

El atenuador de impulsos de tipo rayo 31 puede conectarse en un extremo a (por ejemplo) la brida superior de un transductor de voltaje fotónico como se describe a continuación y, en el otro extremo (el extremo inferior), al electrodo superior de un sensor de voltaje óptico (dentro de un transductor de voltaje fotónico de este tipo) como se ha descrito anteriormente, para reducir tanto el nivel de voltaje como la limitación de velocidad de respuesta a la que está expuesto el sensor de voltaje óptico 1 y, en particular, el accionador piezoeléctrico 5. En este sentido, mediante una conexión en serie del atenuador de impulsos de tipo rayo 31 al sensor de voltaje óptico 1, se evita el daño mecánico al accionador piezoeléctrico 5, y al sensor de voltaje óptico 1 en general.

Se prefiere que el accionador piezoeléctrico 5 comprenda un material piezoeléctrico duro debido a que este tiene unas cualidades superiores en términos de histéresis y estabilidad. Sin embargo, se entenderá que puede emplearse, en su lugar, material piezoeléctrico blando. La protección frente a impulsos proporcionada por el atenuador de impulsos de tipo rayo 31 evitará que se destroce cualquiera de esos dos tipos de accionador. Esta construcción permite el uso de "elementos piezoeléctricos duros" que tienen cualidades muy superiores a los elementos piezoeléctricos blandos para la estabilidad a largo plazo o la precisión alta de una medición de voltaje.

Otro beneficio significativo de la disposición descrita anteriormente es que la resistencia 37, la bobina 33 y el sensor de voltaje óptico 1, respectivamente, forman un circuito de RLC que permite que la frecuencia (y los armónicos) de la potencia pase(n) a su través hasta el sensor de voltaje óptico 1 prácticamente sin cambios (incluyendo sin ningún cambio de fase significativo). En este sentido, pueden seguir realizándose mediciones sobre un conductor al que (por ejemplo) se conecta el transductor de voltaje fotónico descrito a continuación, con una fidelidad alta usando el sensor de voltaje óptico a pesar de la presencia de un atenuador capaz de soportar un impulso de tipo rayo.

El experto puede dibujar funciones de transferencia de fase y de amplitud de Bode y afinar los valores de componentes para la capacidad dada del sensor de tal modo que el dispositivo cumple con las especificaciones de precisión para el transformador de voltaje electrónico conforme a la norma de la IEC o del IEEE pero ofrece una atenuación significativa de las componentes de frecuencia de la forma de onda entre los terminales del sensor que están por encima de los armónicos más altos especificados en la norma y que se requiere que sean medidas por el sensor. El experto puede idear un algoritmo que optimice los valores de RLC. De lo contrario, el proceso de afinado puede lograrse calculando la amplitud y la fase para la frecuencia dada, por ejemplo, usando un ordenador, representando gráficamente las funciones de transferencia y cambiando manualmente las componentes para lograr un rendimiento deseable, es decir, cumplir con normas de la IEC pero seguir proporcionando una atenuación apreciable a unas frecuencias mucho más altas asociadas con la forma de onda de impulso de tipo rayo de subida/bajada rápida.

Aunque el atenuador de pulsos de tipo rayo anterior hace uso un núcleo de ferrita ubicado dentro de una bobina para aumentar la inductancia de la bobina, puede ser que el núcleo de ferrita (u otra pieza insertada de potenciación de inductancia) pueda omitirse si la bobina exhibe una inductancia suficiente sin el mismo y/o si se desea un dispositivo más compacto.

T ransductor de voltaje fotónico

Como se ha dado a entender anteriormente, un transductor de voltaje fotónico (PVT) 51, de acuerdo con un aspecto de la invención y adecuado para su despliegue en una red de distribución de energía, puede comprender un sensor de voltaje óptico 1 conectado en serie con un atenuador de impulsos de tipo rayo 31, como se ilustra en la figura 3.

El PVT 51 comprende un alojamiento que contiene el sensor de voltaje óptico 1 y el atenuador de impulsos de tipo rayo 31. El alojamiento se define mediante una primera brida o brida superior 53 que se conecta eléctricamente al extremo superior del atenuador de impulsos de tipo rayo 31, una segunda brida o brida inferior 55 que se conecta eléctricamente al segundo electrodo o electrodo inferior 13B del sensor de voltaje óptico 1, y una carcasa aislante 57 que comprende un cuerpo sustancialmente cilíndrico y hueco con una pluralidad de aletas radiales 57A (tales carcasas pueden denominarse "vertientes" en la técnica). La carcasa aislante 57 puede ser un aislante hueco o un pasante eléctrico como se usa ampliamente en las redes de distribución de energía, líneas de transmisión aéreas y similares, y puede comprender porcelana, polímero, un material compuesto o híbrido, u cualquier otro material aislante adecuado.

La segunda brida o brida inferior 55 tiene una pluralidad de orificios pasantes para permitir que el segundo electrodo o electrodo inferior 13B se conecte a tierra (indicada esquemáticamente mediante el número de referencia 99) a través de la caja de conexiones 61 a la que se conecta la segunda brida o brida inferior 55. La caja de conexiones 61 también comprende unos accesos ópticos de entrada y de salida 63A, 63B para permitir la interrogación óptica de la FBG 3 (por ejemplo, como se describe a continuación en relación con la figura 4). Obsérvese que, en la figura 3, la fibra óptica 7 que se dispone entre los accesos de entrada y de salida 63A, 63B se muestra en una línea de trazo discontinuo para facilitar la referencia y para distinguir la misma de las conexiones eléctricas que se muestran en líneas de trazo continuo.

Para permitir que el PVT 51 mida o supervise el voltaje en un conductor, por ejemplo, un cable de distribución de energía aéreo, el PVT 51 se dota de una abrazadera de conductor 65 (opcional) que se conecta a la primera brida o brida superior 53 (y que está, por lo tanto, en comunicación eléctrica con el primer electrodo o electrodo superior 13A del sensor de voltaje óptico 1 a través del atenuador de impulsos de tipo rayo 31. Como se ha descrito anteriormente, el accionador piezoeléctrico 5 se expande y se contrae en respuesta al voltaje detectado, dando como resultado una expansión y una contracción correspondientes de la fibra 7 entre los puentes 8A, 8B y, por lo tanto, de la FBG 3, con el beneficio de que el atenuador de impulsos de tipo rayo 31 también permite que la frecuencia, los armónicos y la fase de la potencia pasen al accionador piezoeléctrico 5 y, por lo tanto, a la FBG 3 prácticamente sin cambios.

En el caso de que cayera un rayo sobre el conductor al que se conecta el PVT 51 (o de que el conductor fuera sometido a otro impulso significativo), el atenuador de impulsos de tipo rayo 31 (por medio del circuito de RLC formado por la resistencia 37, la bobina 33 y el sensor de voltaje óptico 1, respectivamente) atenuará significativamente el impulso rápido de subida y bajada, evitando de este modo el daño al accionador piezoeléctrico 5.

Puede ser ventajoso llenar el volumen interno 59 del PVT con un aceite sintético o un gel de encapsulado dieléctrico; esto puede realizarse como una última etapa en la construcción o el ensamblaje del PVT 51, con una desgasificación opcional llevada a cabo antes de aplicar la primera brida o brida superior 53 que sella entonces en la práctica el PVT 51 de forma estanca.

En la realización anterior, los accesos ópticos de entrada y de salida comprenden unos adaptadores de SC/APC de mamparo, aunque podría proporcionarse cualquier otra conexión adecuada. También se prevé que en lugar de tener una caja de conexiones, los accesos ópticos de entrada y de salida podrían proporcionarse directamente sobre la segunda brida o brida inferior del PVT. Además, como alternativa, se prevé que se pueda prescindir por completo de accesos de salida y que las salidas de fibra simplemente se empalmen o se acoplen de otro modo a una fibra óptica de interrogación, aunque esta opción puede no ser la más práctica. De forma similar, la caja de conexiones o la segunda brida o brida inferior del propio PVT pueden conectarse directamente a tierra o conectarse a un conducto de tierra. Obsérvese que, en una aplicación en la que es deseable medir voltaje de fase a fase, la brida inferior no se conectaría a tierra sino que se conectaría a otro conducto.

Sistema de supervisión de sensores de fibra óptica

La figura 4 ilustra en forma esquemática un sistema de supervisión 21 adecuado para supervisar una pluralidad (n) de FBG 3 en una fibra óptica 11. Cada FBG 3, que puede asociarse con un transductor de voltaje fotónico (PVT) específico como se ha descrito anteriormente, es sensible a una longitud de onda de luz diferente (A1, A2, A3, A4, ... , An) mediante la selección apropiada de la periodicidad de la variación en el índice de refracción del núcleo de fibra (es decir, el período de la rejilla - véase anteriormente).

El sistema comprende una fuente de luz de banda ancha 23 para iluminar la fibra óptica 11 con una señal de interrogación que tiene un rango de longitud de onda que cubre las longitudes de onda de reflexión de todas las FBG 3 ubicadas a lo largo de la fibra óptica 11. La luz pasa a lo largo de la fibra 11 y la luz reflejada desde cada una de las FBG 3 se alimenta simultánea y continuamente a un multiplexor por división de longitud de onda gruesa (CWDM) 27 (a través de un acoplador 26) que separa la luz recibida de la fibra óptica 11 en una pluralidad de longitudes de onda (y fibras asociadas), correspondiendo cada una de las mismas con una de las FBG 3. Un conmutador de trayectoria óptica rápida 28, accionado por la unidad de ADC/procesador 29, guía la señal reflejada desde cada FBG 3 por turno a una plataforma de desmodulación e interferómetro 25. Obsérvese que, en una realización alternativa, se prevé que una pluralidad de FBG pudiera ser interrogada por un sistema que usa un filtro de exploración o un láser sintonizable.

La unidad de ADC/procesador 29 procesa entonces la salida desde la plataforma de desmodulación e interferómetro 25 para determinar la longitud de onda de la luz reflejada en cada canal y determinar de ese modo el voltaje instantáneo que se aplica al elemento piezoeléctrico asociado con la FBG 3 respectiva. Esto puede hacerse, por ejemplo, comparando la posición espectral instantánea del pico de reflexión con datos de calibración o una tabla de consulta.

Como alternativa, puede usarse un multiplexor por división de tiempo (no mostrado) para separar la luz recibida desde la fibra óptica 11 en una serie separada en el tiempo. En una disposición de este tipo, no se requiere que las FBG 3 exhiban unas longitudes de onda de reflexión de pico singulares. Puede usarse una combinación de técnicas de multiplexación por división de tiempo y por división de longitud de onda para interrogar matrices muy grandes de FBG.

El número de referencia 31 indica generalmente un interrogador que comprende la fuente de luz de banda ancha 23, el multiplexor por división de longitud de onda 27 y el conmutador de trayectoria óptica rápida 28 accionado por la unidad de ADC/procesador 29 (que podría sustituirse con o complementarse mediante un multiplexor por división de tiempo), y la plataforma de desmodulación e interferómetro 25.

En una realización alternativa (no mostrada), puede emplearse un filtro de exploración de Fabry-Perot en lugar de los componentes de conmutador y de multiplexor por división de longitud de onda gruesa y un único detector en lugar de la plataforma de desmodulación e interferómetro. En una realización alternativa adicional (que tampoco se muestra), puede emplearse un prisma o multiplexor por división de longitud de onda en lugar del multiplexor por división de longitud de onda gruesa, y puede emplearse una matriz lineal de fotodetectores (por ejemplo, 256 o 512) para lograr la descomposición espectral y la multiplexación por división de longitud de onda. Para evitar dudas, estos ejemplos no son limitantes, y un sistema de supervisión de sensores de fibra óptica puede interrogar a los PVT de cualquier forma adecuada sin apartarse del alcance de la invención definido por las reivindicaciones adjuntas.

Atenuador de impulsos de tipo rayo alternativo

La figura 5 ilustra, en una forma esquemática y que no está a escala, un atenuador de impulsos de tipo rayo alternativo 131, de acuerdo con un aspecto de la invención, que comprende una bobina 133, un núcleo de ferrita 135 y un número de resistencias de alto voltaje 137 (tres, en este caso). Al igual que en la realización descrita previamente, la inductancia de la bobina 133 se aumenta ubicando el núcleo de ferrita 135 dentro de la bobina 133. Las resistencias 137 se conectan en serie y se ubican dentro del núcleo de ferrita 135 por conveniencia y en pro de un dispositivo compacto, aunque pueden ubicarse fuera del núcleo 135 y/o de la bobina 133. Al igual que con el atenuador de impulsos de tipo rayo de la figura 2, las resistencias 137 y la bobina 133 se conectan eléctricamente en paralelo.

En esta realización del atenuador de impulsos de tipo rayo 131, la bobina 133 se devana específicamente de una forma tal que se evita el contorneo. Esto incluye la provisión de una serie de separadores 132 que dividen la bobina 133 en una serie deNsecciones de bobina 134. Obsérvese que el diagrama es esquemático, no está a escala y los diámetros de devanado se exageran para facilitar el entendimiento. Cada sección de devanado 134 comprendeLespiras y estas se disponen enMcapas. Como se ilustra, la bobina 133 se devana hacia atrás y hacia delante en capas dentro de cada sección 134, y se hace una conexión eléctrica a través de cada uno de los separadores 132 en las uniones de hilos 136.

Obsérvese que la separación de devanado se define mediante el espesor del aislamiento o esmalte proporcionado sobre el hilo respectivo. Esta separación debería ser suficiente para evitar una descarga eléctrica cuando se expone a un diferencial de voltaje de2Vl(siendoVlla caída de voltaje a lo largo de una capa de devanado). Como se ha descrito anteriormente, se usa la provisión de un relleno dieléctrico para desplazar el aire entre los devanados para evitar unos gradientes de campo eléctrico altos que, de otro modo, podrían conducir a una disrupción dieléctrica. Idealmente, la constante dieléctrica del relleno debería coincidir con o ser sustancialmente igual que la del aislamiento o esmalte sobre el hilo respectivo.

De forma similar, los separadores 132 deberían evitar una descarga eléctrica cuando se expone a un diferencial de voltaje de 2V<lm>(siendoVlmel voltaje acumulado dentro de una sección). Idealmente, la constante dieléctrica del separador debería coincidir con o ser sustancialmente igual que la del aislamiento o esmalte sobre el hilo respectivo y el relleno dieléctrico, para evitar de nuevo unos gradientes de campo eléctrico altos.

Un atenuador de impulsos dispuesto como anteriormente anula el riesgo de contorneo entre devanados.

El atenuador de impulsos de tipo rayo 131 puede conectarse a través de un terminal 139A en un extremo a la brida superior de un transductor de voltaje fotónico como se ha descrito anteriormente, y a través de un terminal 139B en el otro extremo al electrodo superior de un sensor de voltaje óptico (dentro de un transductor de voltaje fotónico de este tipo) como también se ha descrito anteriormente, para reducir tanto el nivel de voltaje como la limitación de velocidad de respuesta a la que está expuesto el sensor de voltaje óptico 1 y, en particular, el accionador piezoeléctrico 5. En este sentido, mediante una conexión en serie del atenuador de impulsos de tipo rayo 131 al sensor de voltaje óptico 1, se evita el daño mecánico al accionador piezoeléctrico 5, y al sensor de voltaje óptico 1 en general. Como se ha expuesto anteriormente, es esta protección frente a impulsos la que posibilita que el accionador piezoeléctrico 5 se forme de un material piezoeléctrico duro ferroeléctrico (que se destrozaría de lo contrario), con los beneficios mencionados anteriormente que esto conlleva.

Como se ha descrito anteriormente, la resistencia 137, la bobina 133 y el sensor de voltaje óptico 1 formarían, respectivamente, un circuito de RLC que permite que la frecuencia (y los armónicos) de la potencia pase(n) a su través hasta el sensor de voltaje óptico 1 prácticamente sin cambios (incluyendo sin ningún cambio de fase significativo). En este sentido, pueden seguir realizándose mediciones sobre un conductor al que se conecta un transductor de voltaje fotónico de este tipo, con una fidelidad alta usando el sensor de voltaje óptico a pesar de la presencia de un atenuador capaz de soportar un impulso de tipo rayo.

Los enfoques descritos anteriormente (en relación con el atenuador de impulsos de tipo rayo ilustrado en la figura 2) para optimizar los valores de RLC son aplicables de igual modo a esta realización del atenuador de impulsos de tipo rayo.

Norma Internacional IEC 61869

Un transductor de voltaje fotónico correspondiente al PVT 51 descrito anteriormente se ha construido y sometido a una prueba de voltaje de impulso de tipo rayo convencional. El PVT se sometió a prueba con un voltaje soportado de 60 kV de acuerdo con la norma IEC 61869-1, que requiere 15 aplicaciones de voltaje de onda completa de polaridad negativa y 15 aplicaciones de voltaje de onda completa de polaridad positiva.

El tiempo de frente de los impulsos aplicados fue de 1,2 ps y el tiempo hasta el valor mitad de los impulsos aplicados fue de 50 ps, de acuerdo con la norma IEC 60060-1.

De acuerdo con la norma IEC 61869-1, el PVT pasó la prueba de voltaje de impulso de tipo rayo, debido a que no se produjeron descargas disruptivas durante ninguna aplicación de voltaje de impulso, ni para impulsos de voltaje de onda completa de polaridad negativa ni para impulsos de voltaje de onda completa de polaridad positiva. En todos los casos, el PVT soportó la aplicación de voltaje de prueba completa de 60 kV.

La invención posibilita que un sensor de voltaje óptico, que comprende un accionador piezoeléctrico acoplado mecánicamente a un sensor de deformación óptico (tal como una rejilla de Bragg de fibra), soporte impulsos de tipo rayo, cuyos efectos serían, de lo contrario, perjudiciales o destructivos para el accionador piezoeléctrico y/u otros componentes sensibles. En este sentido, el sensor de voltaje óptico, comprendido dentro de un transductor de voltaje fotónico que también comprende un atenuador de impulsos de tipo rayo, tiene la capacidad de cumplir con normas pertinentes y de usarse para aplicaciones en redes de distribución de energía y exponerse a los voltajes más altos para equipos.

A lo largo de toda la memoria descriptiva, a menos que el contexto exija lo contrario, se entenderá que los términos "comprender" o "incluir", o variaciones tales como "comprende" o "comprendiendo/que comprende", "incluye" o "incluyendo/que incluye" implican la inclusión de un elemento integrante o grupo de elementos integrantes expuesto, pero no la exclusión de ningún otro elemento integrante o grupo de elementos integrantes.

Pueden hacerse diversas modificaciones a las realizaciones descritas anteriormente dentro del alcance de la invención que se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Un transductor de voltaje fotónico (51) que comprende:

un sensor de voltaje óptico (1); y

un atenuador de impulsos de tipo rayo (31);

en donde el atenuador de impulsos de tipo rayo se conecta eléctricamente en serie con el sensor de voltaje óptico para atenuar el voltaje detectado por el sensor de voltaje óptico;

y

en donde el sensor de voltaje óptico comprende una rejilla de Bragg de fibra (3) acoplada mecánicamente a un accionador piezoeléctrico (5) que se expande y se contrae en respuesta a un voltaje detectado;

caracterizado por que:

el atenuador de impulsos de tipo rayo comprende al menos una resistencia (37) y al menos una inductancia conectadas en paralelo;

en donde la al menos una inductancia comprende al menos una bobina (33).

2. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 1, en donde la al menos una resistencia y la al menos una inductancia se seleccionan para optimizar la transferencia de frecuencia, armónicos y/o fase de la potencia al sensor de voltaje óptico.

3. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el atenuador de impulsos de tipo rayo puede comprender uno o más núcleos de ferrita (35) ubicados dentro de la al menos una bobina.

4. El transductor de voltaje fotónico de cualquier reivindicación anterior, en donde la al menos una resistencia se ubica dentro de la bobina y, en donde sea aplicable, dentro de los uno o más núcleos de ferrita.

5. El transductor de voltaje fotónico de cualquier reivindicación anterior, en donde la bobina (133) comprende una pluralidad de secciones de bobina (134) definidas y/o separadas por una pluralidad de separadores dieléctricos (132).

6. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 5, en donde la bobina comprende un hilo que tiene un revestimiento dieléctrico, en donde la bobina comprende además un relleno dieléctrico, y en donde la constante dieléctrica de los separadores dieléctricos, el revestimiento dieléctrico y el relleno dieléctrico son sustancialmente iguales.

7. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en donde cada sección de bobina comprende una pluralidad de espiras de devanado y una pluralidad de capas de devanado.

8. El transductor de voltaje fotónico de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde la bobina comprende una conexión eléctrica entre secciones de bobina adyacentes.

9. El transductor de voltaje fotónico de cualquier reivindicación anterior, en donde el accionador piezoeléctrico comprende una pila de uno o más elementos piezoeléctricos duros ferroeléctricos (5A, 5B).

10. El transductor de voltaje fotónico de cualquier reivindicación anterior, en donde el sensor de voltaje óptico comprende dos electrodos (13A, 13B) ubicados en lados opuestos del accionador piezoeléctrico, en donde la rejilla de Bragg de fibra se acopla mecánicamente al accionador piezoeléctrico fijando la rejilla de Bragg de fibra a los electrodos.

11. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 10, en donde la rejilla de Bragg de fibra se conecta a los electrodos a través de uno o más puentes de amplificación de deformación (8A, 8B).

12. El transductor de voltaje fotónico de cualquier reivindicación anterior, en donde el sensor de voltaje óptico comprende además una rejilla de Bragg de fibra acoplada térmicamente al accionador piezoeléctrico.

13. El transductor de voltaje fotónico de cualquier reivindicación anterior, en donde el transductor de voltaje fotónico comprende un alojamiento que contiene el sensor de voltaje óptico y el atenuador de impulsos de tipo rayo.

14. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 13, en donde el alojamiento comprende un cuerpo (57) sustancialmente cilíndrico y hueco, que puede ser un aislante hueco o un pasante eléctrico, y que puede comprender porcelana, polímero, un material compuesto o híbrido, u otro material aislante adecuado.

15. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 14, en donde el alojamiento comprende bridas en extremos opuestos del cuerpo, en donde una primera brida (53) se conecta eléctricamente al atenuador de impulsos de tipo rayo y una segunda brida (55) se conecta eléctricamente al sensor de voltaje óptico.

16. El transductor de voltaje fotónico de la reivindicación 15, en donde la primera brida comprende una abrazadera de conductor (65), para permitir la conexión del transductor de voltaje fotónico directamente a un conductor, tal como una línea de transmisión aérea.

17. El transductor de voltaje fotónico de cualquier reivindicación anterior, en donde el transductor de voltaje fotónico comprende una caja de conexiones (61) para conectar el transductor de voltaje fotónico a tierra (99) y/o proporcionar unas conexiones ópticas (63A, 63B) para permitir la interrogación remota del sensor de voltaje óptico.

18. Un sistema de supervisión (21) que comprende:

uno o más transductores de voltaje fotónicos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17; y un interrogador (31) en comunicación óptica con los uno o más transductores de voltaje fotónico a través de una fibra óptica (11).

19. El sistema de supervisión de la reivindicación 18, en donde el interrogador comprende una fuente de luz de banda ancha (23) o un láser sintonizable para iluminar la fibra óptica.