[發明專利]一種用電容傳感器測量變壓器線圈暫態電壓的解耦方法

有效

• 申請號: 201410539091.6
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104267252B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 張喬根;王同磊;王喆;李少斌;倪鶴立;王磊;戴敏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/28
• 分類號: G01R19/28
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 張曉霞

1.一種用電容傳感器測量變壓器線圈暫態電壓的解耦方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟S100，對變壓器線圈首端施加脈沖電壓，使用電容傳感器陣列測量變壓器線圈不同線餅的電壓，其中，電容傳感器和對應的線餅共面，所述電容傳感器后端連接頻帶拓展電路，所述頻帶拓展電路由電壓跟隨器組成，用于拓展電容傳感器待測量回路的下限頻率，所述電壓跟隨器由高速運算放大器和電阻組成；

步驟S200，根據目標變壓器線圈的尺寸，搭建等效繞組模型確定電容傳感器陣列對變壓器線圈不同線餅的耦合系數，所述等效繞組模型由變壓器線匝、電容傳感器、安裝骨架和接地金屬板組成，所述等效繞組模型中的電容傳感器與變壓器線匝放置于同一安裝骨架上，同時在整個測量過程中保證兩者的相對距離不變，所述等效繞組模型中變壓器線匝使用包有絕緣紙的扁銅線制成，所述安裝骨架采用絕緣材料制成，對等效繞組模型中每根變壓器線匝依次施加1kV工頻交流電壓，利用電容傳感器測量相應的電壓幅值，測量的電壓幅值與施加電壓值的比值即為對應的變壓器線匝在傳感器上的耦合系數；對每根線匝都利用電容傳感器進行測量便得到耦合系數矩陣A；所得到的耦合系數矩陣為帶狀稀疏矩陣，且為對稱矩陣，等效繞組模型中所采用測量方法的絕對誤差為：其中Δu_k表示繞組第k餅電壓信號的絕對誤差，a′_ki表示逆矩陣A^-1中第k行第i列對應元素，Δa_ki表示逆矩陣A^-1中第k行第i列對應元素的絕對誤差，V_i表示第i個傳感器所測量的電壓信號，ΔV_i表示第i個傳感器所測量電壓信號的絕對誤差，N表示電容傳感器和繞組線餅的數目，

等效繞組模型中所采用測量方法的相對誤差為其中表示電壓信號u_k的相對誤差，表示由a′_ki造成的相對誤差，表示由V_i造成的相對誤差；

步驟S300，利用數學方法處理數據，獲得變壓器線圈不同線餅的電壓。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述電容傳感器陣列安裝在變壓器線圈的接地外殼上，電容傳感器陣列中電容傳感器的數目與被測變壓器線圈線餅的數目相同，且一一對應。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述變壓器線匝采用與待測變壓器線圈相同材料的線匝；

所述變壓器線匝位于同一豎直平面，所述變壓器線匝之間平行放置，同時相鄰線匝間距離與實際的待測變壓器線圈之間的距離相同。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于：所述等效繞組模型中的電容傳感器安裝于接地金屬板上，所述等效繞組模型中的電容傳感器包括有感應電極，所述感應電極一側朝向變壓器線匝。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S100中使用電容傳感器陣列測量變壓器線圈不同線餅的電壓組成電壓矩陣為V，繞組每個線餅電壓矩陣U可通過求解以下方程獲得：U＝A^-1V。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S300中的所述數學方法采用追趕法。