[發明專利]不用電壓互感器測量系統電壓、電流角度的方法

在審

• 申請號: 201410268954.0
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104090162A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 張喜林;李國慶;龐丹;王振浩;韓曉娟;辛業春;張斌;張丹
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網吉林省電力有限公司長春供電公司;東北電力大學;華北電力大學
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;G01R31/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術領域

本發明涉及一種不用電壓互感器測量電壓、電流角度的方法，屬于在線監測、監控領域。?

背景技術

在電力系統中，測量電流電壓的相位角度是計量、監測、自動控制必須用到的技術，例如：功率測量監測、無功補償控制、避雷器在線監測等都必需測量電流電壓之間的角度才能計算。但目前的測量都要靠安裝電壓互感器才能測取電壓。在放射型、短線路的配網中只為一種監測而安裝大量的電壓互感器是不現實的，而且有的地方條件不允許安裝電壓互感器，致使監測不能進行。所以不用電壓互感器測量電流電壓角度的技術有著極為重要的作用。特別是在避雷器在線監測中采用此技術，解決了沒有電壓互感器測量提取、計算電容性和電阻性電流，排除電壓諧波影響，實現在線監測避雷器。國內有關避雷器監測研究及文獻很多，但都是需用電壓互感器測取電壓來計算角度，中國電機工程學報第29卷?增刊2009年12月10日發表的《氧化鋅避雷器阻性電流三相同時測量技術》文章編號:?0258一8013(2009)51一00?73一05?文獻標志碼:?A?學科分類號:?470?.40，電力建設第29卷第4期《金屬氧化鋅避雷器（ＭＯＡ）的在線監測及故障診斷》中圖分類號：TM862??文獻標志碼：Ａ文章編號：1000-7229（2008）04-0028-050。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種不用電壓互感器測量電壓、電流角度的方法，在電力系統中計量、監測、自動控制必須用到電壓電流之間的相位角，其解決了沒有電壓互感器或不能安裝電壓互感器的系統的功率測量、監控問題。?

本發明的技術方案是這樣實現的；一種不用電壓互感器測量電壓、電流角度的方法，其特征在于：在變電所采集母線電壓，首先對系統需要采用電壓角度的各接收點統一校時，保證整個系統（即采樣點和接收點）的時間保持高度一致，同時對電壓波形的過零點時刻記錄時間，接收點收到此過零時刻后與本身采集的電流波形過零時刻比較，得出兩者的時間差值就可以換算出電壓電流之間的夾角，換算公式Φ=?t?*360o?/T；電力系統發電機發出的電壓、電流是按正弦變化的（我國的電力系統的標準頻率f=50Hz，每秒變化50次），三相電流、電壓在空間上、時間上是對稱的，互差120度，按正弦變化一個周期是360o，每個周期?；?

由記錄的時間標簽序列，即電壓電流的過零時刻，可以得出電壓超前電流的時間t（如時刻4-時刻3），然后按換算公式Φ=?t?*360o?/T計算電壓電流之間的夾度；電壓、電流按正弦變化的周期是20ms,每個周期變化360o，那么1ms就是18o，也就是：1ms=18o；1o=0.05555555555556=55.6us；

其具體的步驟如下：

1）在裝有電壓互感器的地方如配網的變電所、風電場的中心變電所采集電壓，首先對整個系統通訊的點即各沒有或不能裝電壓互感器的監測點統一校時，用過零檢測的方法檢測電壓波形過零點的時間，檢測到過零時刻后與系統校時時間修正，保證整個系統時間、電壓過零檢測時間嚴格一致，通過無線方式或GPRS的方式向系統各通訊點（接收點）發射；

2）接收點就是沒有或不能安裝電壓互感器又需要檢測的短線路、避雷器安裝點、環網柜等，接收點可多個，即1-N個；接收點首先與發射點校時，保證接收點與發射點時間嚴格一致，檢測電流波形的的過零時刻，與接收到的系統電壓過靈時刻比較，經單片機處理器運算處理后，得出電壓與電流過零時刻的時間差值，換算出電流與電壓的角度，并得出電流是超前還是滯后；得出的電流電壓角度送給控制器，根據監控的不同進行不同的進步處理，如果要用于氧化鋅避雷器的檢測，將超前電壓90°的點容性電流除去，提取純點組性電流，作為監測避雷器絕緣老化的漏泄電流監測的依據上報主控室監測報警報警；

3）從電壓或電流變送器TV、TA將系統電壓電流變換成2.5V交流電壓接入輸入端，電壓經過電阻分壓和濾波，通過LM339構成的過零比較電路得到與電網輸入相電壓信號同步的方波信號；

電壓比較器的基本原理是對輸入端的兩個電壓進行比較，判斷出哪一個電壓大，在輸出端輸出比較結果。當放大器工作在開環狀態時，由于開環放大倍數極高，而因輸入端之間只有微小電壓，運算器進入非線性工作區域，是輸出電壓飽和，即當Usr<?Uj時，Usc?=?+Uom;??當Usr?>?Uj時，Usc?=?-Uom;??當基準電壓等于零時，稱為過零比較器，電阻R8、Rw1、R11組成分壓電路，由Rw1調整參考零電位，經輸入電壓Usr與零電位比較。