應(yīng)用于帶電校驗的高精度電容分壓器及中間電壓測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于帶電校驗的高精度電容分壓器及中間電壓測量方法，屬于電容分壓器【技術(shù)領(lǐng)域】。該電容分壓器包括高壓臂電容C1、低壓臂電容C2、低壓電容引線、高壓側(cè)屏蔽套和低壓側(cè)屏蔽套。該電容分壓器由于引入了屏蔽，可以有效的降低外界干擾對電容分壓器中間電壓值的影響，提高測量的精度和穩(wěn)定性。該中間電壓測量方法首先利用溫度傳感器得到溫度誤差，再根據(jù)溫度誤差對由電容分壓器實際測量得到的中間電壓進行修正，得到中間電壓真值。該方法降低了溫度的影響，提高了分壓比的穩(wěn)定性。
【專利說明】應(yīng)用于帶電校驗的高精度電容分壓器及中間電壓測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電容分壓器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種應(yīng)用于帶電校驗的高精度電容分壓器及中間電壓測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電容式電壓互感器(capacitor voltage transformer)主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)高壓等級電路中，簡稱CVT。CVT的主要結(jié)構(gòu)包括標準電容分壓器、中間電壓測量互感器和后續(xù)電路。其中間電壓測量互感器和后續(xù)電路可以認為是一臺低電壓的電磁式電壓互感器，它的測量精度在現(xiàn)在的生產(chǎn)條件下可以做到很高，因而在正常工作狀態(tài)下，影響CVT測量精度的因素主要集中在標準電容分壓器上。
[0003]標準電容分壓器一般由高壓臂主電容和低壓臂主電容串聯(lián)而成，由于高壓臂的主電容量較大，也可以在高壓臂采用將幾個低容量電容串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，在低壓臂也可以采用將幾個電容并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)在理想的電容器兩端加上電壓時，電容器中只存在位移電流。但是在實際的電容器兩端加上電壓時，電容的絕緣材料中多少會有一部分泄漏電流流過，這部分泄漏電流會改變標準電容分壓器的分壓比，使測量出現(xiàn)誤差。為了得到高精度的標準電容分壓器，需要盡可能的減小標準電容分壓器的泄漏電流。
[0004]標準電容分壓器應(yīng)用在高電壓的場合，由于自身的體積較大，會和周圍的設(shè)備以及大地間產(chǎn)生雜散電容。在正常工作的狀態(tài)下，這些雜散電容會導(dǎo)致在標準電容分壓器中流過雜散電流。這些雜散電流同樣會改變標準電容分壓器的分壓比，影響測量精度。特別是在應(yīng)用于在線校正中的電容式電壓互感器，現(xiàn)場的工作環(huán)境復(fù)雜多變，周圍環(huán)境的改變也會對雜散電容產(chǎn)生影響。因此，為了得到高精度的標準電容分壓器，需要采取措施來降低標準電容分壓器和周圍環(huán)境間的雜散電容，降低臨近設(shè)備帶電狀態(tài)對標準電容分壓器測量精度的影響。
[0005]由于CVT在高電壓等級線路中表現(xiàn)出來的很多優(yōu)點，國內(nèi)外學(xué)者和公司對電容式電壓互感器進行了大量的研究。研究的方向有分析穩(wěn)態(tài)情況下誤差產(chǎn)生的原因并提高測量精度、關(guān)于暫態(tài)特性的研究以及改善暫態(tài)響應(yīng)和削弱鐵磁諧振等。但外界電磁環(huán)境和臨近設(shè)備對標準電容分壓器的影響依然很突出。
[0006]電容式電壓互感器的主要組成部包括兩級標準電容分壓器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示輸出模塊，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
[0007]電容式電子式電壓互感器在測量電壓時，首先是通過兩級標準電容分壓器將母線上的高電壓降低為低壓臂電容器兩端的中間電壓，然后通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將中間電壓模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在二次側(cè)的數(shù)據(jù)處理模塊中對信號數(shù)據(jù)進行處理，得到一次側(cè)的電壓信號，并計算出其幅值和相位，最后通過數(shù)據(jù)顯示輸出模塊進行輸出。
[0008]在CVT的基本結(jié)構(gòu)中，標準電容分壓器的精度和穩(wěn)定性對CVT的測量精度有著很重要的影響，本章的內(nèi)容主要著眼于標準電容分壓器的屏蔽措施。
[0009]標準電容分壓器理想情況下的結(jié)構(gòu)電路圖如圖2 Ca)所示，理想情況下的電容中只有位移電流流過，低壓臂和高壓臂的電壓關(guān)系如公式(I)所示。但是在實際的運行中，由于標準電容中存在泄漏電流，將泄漏電流等效為一個與標準電容并聯(lián)的電阻，則實際運行的標準電容分壓器結(jié)構(gòu)如圖2 (b)所示。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于帶電校驗的高精度電容分壓器，其特征在于，包括高壓臂電容C1、低壓臂電容C2、低壓電容引線、高壓側(cè)屏蔽套和低壓側(cè)屏蔽套，所述高壓臂電容C1為同軸圓柱電容，所述低壓臂電容C2為平行板電容，所述高壓臂電容C1通過低壓電容引線連接于低壓臂電容C2,所述高壓側(cè)屏蔽套包覆住所述高壓臂電容C1，所述低壓側(cè)屏蔽套包覆住所述低壓臂電容C2和低壓電容引線，所述高壓側(cè)屏蔽套和低壓側(cè)屏蔽套一起覆蓋了整個所述電容分壓器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述高壓臂電容C1進行過光滑處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述高壓臂電容C1電極之間填充SF6氣隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容分壓器，其特征在于，所述低壓臂電容C2填充介質(zhì)為膜紙復(fù)合介質(zhì)，介電常數(shù)3.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一所述的電容分壓器，其特征在于，所述電容分壓器還包括多個溫度傳感器，用于指示所述電容分壓器內(nèi)的溫度。
6.基于權(quán)利要求5所述的電容分壓器的中間電壓進行測量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 根據(jù)各所述溫度傳感器測得的溫度，在溫度誤差-溫度折線圖中采用插值法得到溫度誤差; 根據(jù)所述溫度誤差對由所述電容分壓器實際測量得到的中間電壓進行修正，得到中間電壓真值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述溫度誤差-溫度折線圖的獲得方法包括以下步驟: 將所述電容分壓器放入溫度控制室內(nèi)，在不同的溫度點對所述電容分壓器施加額定電壓，測量所述電容分壓器的溫度特性數(shù)據(jù)，所述電容分壓器溫度特性數(shù)據(jù)包括溫度值、試驗電壓值、中間電壓值和溫度誤差值； 根據(jù)所述溫度誤差值和所述溫度值繪制溫度誤差-溫度折線圖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述溫度控制室內(nèi)的溫度范圍是O?60。。。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述溫度點包括多個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述溫度點為5個。
【文檔編號】G01R35/02GK103728582SQ201310647847
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】徐占河, 章鹿華, 陳昌龍, 王黎明, 易忠林, 丁恒春, 趙林, 袁瑞銘, 鐘侃 申請人:國家電網(wǎng)公司, 冀北電力有限公司計量中心, 清華大學(xué)深圳研究生院