[實用新型]基于電容與阻容分壓器并聯的電子式電壓互感器

有效

• 申請號: 201520149074.1
• 申請日: 2015-03-16
• 公開（公告）號: CN204514990U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 謝岳
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01R15/06
• 分類號: G01R15/06;G01R19/25
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 沈孝敬

技術領域

本實用新型屬于電磁測量技術領域，尤其涉及一種可同時測量電網電壓基波和諧波的電子式電壓互感器，具體地說是一種基于電容與阻容分壓器并聯的電子式電壓互感器。

背景技術

電子式電壓互感器是一種電壓傳感器，主要用于電網電壓的測量。電子式電壓互感器是傳統的電磁式電壓互感器更新換代的產品，它的基本技術要求由國家標準GB/T20840.7-2007《互感器第7部分：電子式電壓互感器》規定。

電子式電壓互感器主要由一次電壓轉換器和信號處理與傳輸系統構成，一次電壓轉換器產生與電網高電壓相對應的信號，信號處理與傳輸系統將一次電壓轉換器的輸出信號轉換成適合傳輸系統的信號，并通過傳輸系統傳送給二次設備。電子式電壓互感器的一次電壓轉換器通常采用電阻分壓器、電容分壓器、阻容分壓器或光學裝置，其中電阻分壓器、電容分壓器及阻容分壓器結構簡單且易于實現，因而被廣泛采用。將這些一次電壓轉換器的低電壓輸出信號乘上相應的額定電阻分壓比、額定電容分壓比或額定阻容分壓比，就可以得到一次電壓的數值。但是電阻和電容的溫漂和標稱誤差嚴重影響著電阻分壓比、電容分壓比或阻容分壓比的準確性和穩定度，因此很難保證長期運行時一次電壓測量的準確度。雖然可以盡量使得電阻分壓器及電容分壓器的高壓元件和低壓元件具有相同的溫度特性，但是不能從根本上解決電阻和電容離散性的問題。另外，利用電阻分壓器、電容分壓器及阻容分壓器檢測電網電壓時無法對分壓器的高壓電阻和高壓電容進行準確的在線檢測，這不利于互感器的長期安全運行。本實用新型將電容與阻容分壓器并聯構成一種一次電壓轉換器。與電阻分壓器、電容分壓器及阻容分壓器等一次電壓轉換器的單個低電壓輸出信號不同，基于電容與阻容分壓器并聯的一次電壓轉換器具有兩個低電壓輸出信號，對這兩個低電壓輸出信號進行處理和計算，就可以得到一次電壓的測量值。這種基于電容與阻容分壓器并聯的電子式電壓互感器避免了電容和電阻的溫漂和標稱誤差對傳感準確度帶來的嚴重影響問題，并且可以對高壓電容進行在線檢測，提高了電子式電壓互感器長期運行的安全性，這樣的基于電容與阻容分壓器并聯的一次電壓轉換器的電子式電壓互感器未見有專利和其它文獻報道。

發明內容

本實用新型所要解決現有技術存在的上述技術問題，旨在提供一種基于電容與阻容分壓器并聯的電子式電壓互感器，它能實現對一次電壓基波分量和諧波分量的準確測量，并且能在線監測高壓電容，為互感器的長期安全運行提供保證。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：基于電容與阻容分壓器并聯的電子式電壓互感器，它包括第一電容、第二電容、二極氣體放電管、第一電力二極管、第二電力二極管、第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、信號調理電路、模數轉換器、微處理器和通訊接口；第一電容的一端分別與二極氣體放電管的一端、第一電力二極管的陽極、第二電力二極管的陰極、第一電阻的一端和第一運算放大器的反相輸入端相連接，二極氣體放電管的另一端、第一電力二極管的陰極、第二電力二極管的陽極以及第一運算放大器的同相輸入端分別與地相連接，第一電阻的另一端分別與第一運算放大器的輸出端和第四電阻的一端相連接，第一電容的另一端與第二電容的一端相連接，該連接端與地構成電子式電壓互感器的一次電壓輸入端口，第二電容的另一端分別與第二電阻的一端和第二運算放大器的同相輸入端相連接，第二電阻的另一端與地相連接，第二運算放大器的輸出端分別與第二運算放大器的反相輸入端、第三電阻的一端和信號調理電路的第一輸入端相連接，第三電阻的另一端分別與第五電阻的一端和第三運算放大器的反相輸入端相連接，第四電阻的另一端分別與第六電阻的一端和第三運算放大器的同相輸入端相連接，第六電阻的另一端與地相連接，第五電阻的另一端分別與第三運算放大器的輸出端和信號調理電路的第二輸入端相連接，信號調理電路的接地端與地相連接，信號調理電路的兩路相互獨立的信號調理通道分別將第一輸入端和第二輸入端輸入的兩個電壓信號進行信號調理，兩路信號調理通道的輸出端分別連接模數轉換器的兩個輸入端，微處理器接受來自模數轉換器的兩路數字信號，然后按設計的計算公式進行計算處理并將結果輸入通訊接口，通訊接口的輸出端口為電子式電壓互感器數字量輸出的二次端口。

下面對本技術方案的原理做進一步說明。