[其他]無接觸式電壓相位信號獲取方法及其應用

無效

• 申請號: 85107511
• 申請日: 1985-10-15
• 公開（公告）號: CN85107511A
• 公開（公告）日: 1986-10-15
• 發明（設計）人: 常世昌
• 申請（專利權）人: 常世昌
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;G01R15/00
• 代理公司: 首都專利代理事務所
• 代理人: 楊思東

本發明是關于電工測量儀表中無接觸式電壓相位信號的獲取方法，是一種簡單易行的測量方法。

在進行一個相線的電壓與該相線的電流之間的相位差的測量，或者一個相線與另一個相線電壓之間的相位差的測量都需要獲得被測相線的電壓相位信號，而且前世界上在測量工作中電壓相位信號的獲取均使用導線引入，給測量工作帶來許多不便。在1983年4月的Hannaver展覽會上（德）H.B公司（Hartmann????&????Braun公司）展出了COS????051????Z型數字式鉗形功率因數表和國內甘肅省天水市長城電工儀器廠生產的PS10三相單相數字功率電能表，都不同程度的存在電壓信號的獲取需用導線引入的缺陷，檢索各國專利也尚未發現有無接觸式獲取電壓相位信號的技術資料和使用實例。

發明的目的是針對目前電工測量儀表中獲得電壓相位信號方法的缺陷，利用被測相線周圍存在的電場，以感應方法獲得被測線路的初步電壓相位信號，送入相位信號處理電路，獲得經過濾波、放大的電壓相位信號，從而達到簡單、易行、快速的無接觸測量效果。

在零線接地的三相四線制供電回路的任一相線與地之間都存在一個與該相線電壓變化規律相同的電場，處在該電場中的任何接地的非絕緣體都會產生一種感應電流，該電流的強弱視該非絕緣體的大小、形狀、阻抗值，以及它在電場中的位置而變化。但該電流的相位與被測相線的電壓相位相關，所以可以用感應電流相位的變化反映被測相線電壓相位的變化。具體原理見圖1。圖1中（1）為被測相線;（2）為一種導電材料制成的電壓相位信號感應端，它可以是任意形狀的非絕緣物體;（3）、（4）分別是電壓相位信號處理電路（7）的等效輸入電阻和電容;（5）、（6）分別是使用測量裝置人員作測量工作時的等效接地電阻和電容。被測相線（1）與電壓相位信號感應端（2）形成一個電容，它使得電阻（3）、（5）和電容（4）、（6）至地的回路內產生一個微弱的電流，適當地選擇電壓相位信號感應端（2）的外形，以及與被測相線（1）之間的距離，使被測相線（1）與電壓相位信號感應端（2）組成電容的容抗遠大于電阻（3）、（5）和電容（4）、（6）的綜合阻抗值，則這一微弱電流的相位會比被測相線（1）的電壓相位約超前90°，將這微弱電流的相位信號作為初步電壓相位信號，由于這一初步電壓相位信號相當微弱，并可能包含很多高頻干擾信號，所以要將這一初步電壓信號送入電壓相位信號處理電路（7）進行濾波、放大處理，獲得與被測相線（1）相關的電壓相位信號。由于電壓相位信號處理電路（7）在實現上述處理時要產生相移，為了控制和利用這種相移，電壓相位信號處理電路（7）中應包含一種能方便地調整移相數值的移相電路。為達到理想的相位信號，電壓相位信號處理電路（7）還應有低通放大器，而當測量工作需要一個以上的電壓相位信號時，使用與所需電壓相位信號數目相同的電壓信號感應端（2），以及同樣數目的電壓信號處理電路（7），而在這些電壓信號處理電路中可以有一個電壓信號處理電路（7）中不包含能夠方便地調整移相數值的移相電路。

本發明使人們以簡單的方法，無接觸地快速測量電力系統二次回路中零線接地的三相四線制工頻供電網絡的各相線的電壓之間，以及某相線電壓與這一相線電流之間的相位角度差，利用本發明的無接觸式電壓相位信號獲取方法可以制成無接觸功率因數表、無接觸式電壓相位表（或相序表），或無接觸式能流方向指示器和其它包括上述功能的多用表。