[發明專利]消除電容式交流分壓器中直流電壓分量的方法

無效

• 申請號: 86100363.2
• 申請日: 1986-01-21
• 公開（公告）號: CN1009310B
• 公開（公告）日: 1990-08-22
• 發明（設計）人: 羅伯特·施密特;彼得·斯蒂芬斯
• 申請（專利權）人: MWB傳感器制造股份公司
• 主分類號: G01R15/06
• 分類號: G01R15/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 陳景峻

本發明涉及一種消除電容式交流分壓器中直流電壓分量的方法，特別是對中高壓的分壓器，以及實現這種方法的電路與用這種電路構成的裝置。

這種方法以及這種結構都已經在DE-OS????26????34????595中分別進行了闡述。在這個先有技術中，由一個開關和一個低歐姆電阻組成的串聯電路作為開關器件與一個接地的電容式分壓器的電容器相并聯，與其并聯的還有一個控制器件。在交流電壓重新接上后，在第一次過零后大約經過一毫秒的延時后，控制器件便將開關打開。因此在正常工作條件下，在重新接到電源上后不大于半個周波，就達到正常工作條件，而在這段時間內輸入是短路的。

然而，目前對高電壓的測量多半要用電感式電壓測量互感器。電壓越高，這些設備也就越貴。

因此，過去力圖用電容式高電壓分壓器和跟隨測量放大器來測量高壓。

于是在電容分壓器中的直流電壓項就成了問題。當某一瞬間在高電壓分壓器上的電壓不為零時將分壓器脫開的話，就產生直流電壓。于是在放大器的輸入端就保持著一個直流電壓，即便是這個直流電壓被放大器的輸入電阻有所消弱的話，在上端電壓電容器上所貯存的電苛，在重新接入高壓時也要作為直流電壓分量出現，這個直流電壓分 量就加在交流電壓上。這就使輸出電壓的過零點移動，這對于保護裝置來說這是很重要的，同時還使電位浮動互感器的輸出飽和。

為了改進上述結構，在DE-OS????28????46????285中提出了一種電路，在這種電路中如果確定了存在直流電壓分量，就接入放電阻抗，在經過幾個周波后再將它斷開，如上所述，這種方法只在很短的一段時間內有不良的影響。

在那篇資料中提出了加上第二個高電壓分壓器，它將信號送給對直流電壓封鎖的第二個放大器的輸入端，分壓器包含幾個測量電容器或控制電容器，以對不同的輸入電壓作不同的處理，并作出邏輯決定，將測量直流電壓的輸入端處某個可變阻抗元件交替地接上與斷開幾個半周波的時間，直到直流電壓消失。

最簡單情況可變阻抗元件是一個電阻和一個與其串聯的開關。然而也可以是一個其電阻可調的半導體器件或一個開關寄存器，后者所帶電阻與接數模轉換器時相同或不同。

此外還有帶純電子濾波器的放大器，它將直流電壓分量從測量信號中濾去。然而它對目前在幅值和相位精度方面的要求，對頻率響應和暫態特性方面的要求，很難得到一個可使人接受的折衷的結果。還有，對這種方案的運行可靠性也難以控制，通常會產生所謂的前后偏差，因為由于存在變換時間而使輸出電壓不等于輸入電壓。

現在的快速保護裝置已經要求在幾毫秒后就得到放大器的輸出電壓，該電壓應準確反映高電壓，而且沒有導致產生錯誤或誤切斷的位移。

在根據DE-OS28????46????285和DE-OS????26????34????595的先有技術中對此任務提出了解決的辦法。與DE-OS????28????46????285相反，DE-OS26????34????595 的基本原理是：直流電壓分量不是分幾步逐漸消除的，而是在經過短時間后，在盡可能早的時刻瞬時地從簡單的高電壓分壓器中全部消除。

先有技術在中高壓范圍內的短路措施，總要使被測交流電壓失真。

相反，本發明盡快地消除了交流測量電壓中的直流電壓分量。而且在最大可能的范圍內在重新產生中高壓被測電壓時沒有失真，從而解決了這些根本的問題，避免使用了那些昂貴的大部件，例如電感式電壓變換器、短路開關或類似的部件。

按照本發明，這些基本問題是這樣解決的：交流測量電壓通過一個電容與兩條平行線路被送到一個測量放大器，交流測量電壓是通過這兩條線路中的一條被直接送至該放大器的，而交流測量電壓的直流電壓分量則是在這兩條線路的另一條中被確定的，確定的方法是這樣的：將交流測量電壓分成許多小時間段，每個周波或是每半個周波中的時間段數量相等，對交流測量電壓連續地按照時間段的頻率進行一個周波的積分，以此決定的相應的直流電壓值與原值反相地被送至測量放大器，并通過后者將信號傳至測量互感器。

由于在放大器的一條平聯支路中將交流測量電壓數字化，并對所得的直流分量按交流測量電壓的一個周波進行積分，并將它反相后送到測量放大器，就可完全避免任何對交流測量電壓的影響，同時直流電壓分量在很短的時間內完全得到了補償。由于對一個周波進行積分，也就消除了較高頻的干擾電壓或噪音電壓，所以實際上得到的只是純直流電壓分量，因而可以作到精確補償。