[實用新型]一種電壓電流微分信號在線測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520769088.3
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN204945237U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設計）人: 李振華;胡蔚中;鄒家惠;鄭雯慧;金永盛;李振興
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本實用新型一種電壓電流微分信號在線測量裝置，用于測量電力系統(tǒng)中電壓電流的一次微分信號。

背景技術

目前的電力系統(tǒng)中測量與保護裝置的前端主要是互感器，用以測量電壓電流信號，供給繼保或者測量系統(tǒng)使用。作為得到逐步推廣的電子式互感器，基于空心線圈的電子式電流互感器(ECT)和基于電容電流型原理的電子式電壓互感器(EVT)傳感頭輸出的信號為一次側被測信號的微分值，為還原出被測電壓電流信號，電子式互感器中普遍加入了積分環(huán)節(jié)，由此帶來一定的時間延遲和相位偏移，并且會降低頻響帶寬和增加高壓側功耗。另外，無論是模擬積分還是數(shù)字積分，當前都存在著一定的缺陷。對于模擬積分技術，傳統(tǒng)的模擬器件與理論值存在誤差，運放的漂移、電容的泄露與損耗、時漂、溫漂等問題都會影響著最后的精度，對模擬器件的研究是無法從根本上克服這些問題的。對于數(shù)字積分技術，當前的缺陷是高頻響應較差，因此多用于工頻信號短時測量。

空心線圈和電容傳感器的輸出均為微分信號，如果不加積分環(huán)節(jié)，直接利用其微分輸出進行測控和保護，則可以在很大程度上提高測量精度和繼電保護的準確性。目前有部分學者進行了相關方向的研究：其中，中國專利CN201210049142.8提出《一種基于微分信號的改進型R-L模型距離保護算法》，利用電壓電流的一次微分值與電流的二次微分值即可實現(xiàn)精準的故障測距與距離保護功能。類似的微分信號用途也逐漸被廣泛研究，如徐巖、王增平等人所提出的基于變壓器電壓電流微分波形特性的變壓器保護，用作高壓直流輸電新路主保護的微分欠壓保護依靠檢測電壓、電流微分值和電壓幅值水平實現(xiàn)保護。對于基于微分方程的阻抗算法來說，直接獲得微分信號可以省去重復迭代或者積分求解，既可以節(jié)省時間也可以提高測量精度，增加繼保裝置的靈敏性與準確性。

雖然對于微分信號的研究在逐步推廣，但目前在工程中所需的微分信號du/dt，通常采用差值做商的原理，利用電壓采樣值做差，再與采樣間隔時間做商，雖然可以通過降低采樣間隔增加采樣點數(shù)提高測量精度，但這種(u1-u2)/(t1-t2)的方式顯然沒有電子式互感器傳感頭輸出的微分信號準確，精確度也受制于采樣時間間隔，所以當前急需一種電壓電流微分信號高精度在線測量裝置。

發(fā)明內容

針對目前電壓電流微分信號測量中存在的問題，包括缺乏一種可直接獲取微分信號的高精度測量系統(tǒng)、采用差值做商法準確度較差、差值做商精度受采樣時間間隔限制、用于保護算法的信號在測量中經過了積分環(huán)節(jié)存在誤差等問題。本實用新型提供了一種電壓電流微分信號在線測量裝置，該裝置測量后輸出電路中的電壓電流的一次微分信號，供給PC機進行故障測距或者求解過渡電阻，以進行保護動作，比傳統(tǒng)的差值做商求微分的方法的準確度要高，也無需考慮積分環(huán)節(jié)帶來的誤差。所提供的微分信號可以有效的簡化一些使用微分方程的故障測距或者距離保護算法，提高了繼保裝置的靈敏性與準確性；相比測量電壓電流信號的電子式互感器結構要簡單。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種電壓電流微分信號在線測量裝置，包括空心線圈、電壓傳感器，所述空心線圈通過低通濾波電路連接A/D轉換器，空心線圈采集信號后輸出母線電流的一次微分信號，該一次微分信號經過低通濾波電路消除高頻干擾后，輸送至A/D轉換器。

所述電壓傳感器通過低通濾波電路連接A/D轉換器，電壓傳感器采集信號后輸出母線電壓的一次微分信號，該一次微分信號經過低通濾波電路消除高頻干擾后，輸送至A/D轉換器。A/D轉換器連接溫度傳感器。所述A/D轉換器連接微處理器，微處理器連接合并單元，合并單元連接PC機。

A/D轉換器用于把模擬信號轉為數(shù)字信號，經過光纖送至微處理器中，微處理器用于調整信號大小，根據(jù)溫度傳感器進行誤差補償，最后送至合并單元，由合并單元送至PC機使用。

所述微處理器由合并單元控制，微處理器連接一根同步光纖，用于接收同步信號；微處理器連接一根數(shù)據(jù)光纖，用于送出采集到的電壓電流微分信號；微處理器連接一根電纜，由合并單元提供工作電源。

所述空心線圈為Rogowski線圈，具有測量范圍寬，頻率帶寬高，體積小等優(yōu)點。

所述電壓傳感器等效電路為：電容C₁串聯(lián)電阻R接地，電阻R的阻值大小相對于電容C₁可以忽略，設母線L中的電壓為u(t)，則電容C₁中流過的電流相當于電壓u(t)的一次微分信號。

所述低通濾波電路的帶寬設計為400Hz，在輸入信號上疊加了直流電平，在濾波網(wǎng)絡前加衰減網(wǎng)絡，增加了A/D轉換器的輸入范圍。