CN103245824B - 非接触式D-dot电压互感器及其电压检测自校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接触式D-dot电压互感器，包括高压取电装置、差动放大单元、信号调理单元和采集传输单元；高压取电装置获取被测导线上的感应电压信号并依次传输到差动放大单元、信号调理单元和采集传输单元；高压取电装置上开设有用于容纳导线接入的卡口式结构的卡槽，当导线置入卡槽后，卡槽断开处再合拢固定；本发明提供的非接触D-dot电压传感器以及校正因素测量电路能校正由于地理环境的影响，能方便的接在被测电压线上，使得该卡口式D-dot电压互感器能使其在不同的工作环境中，能方便的测量出该地的校正因数，能准确的测量出该处的实际电压，使由地理环境变化对D-dot电压互感器测量精度的影响降到最低。

Description

非接触式D-dot电压互感器及其电压检测自校正方法
技术领域
本发明涉及智能电网电参量测量领域，特别涉及一种电子式电压互感器装置及其电压检测校正方法。
背景技术
D-dot传感器通过测量电位移矢量变化率的非接触的方式来实现对电压的间接测量。D-dot传感器具有结构简单的特点，在被测导体附近的电极会通过电场耦合感应电荷，当变化的感应电荷流过与电极相连接的测量电阻，电阻压降与被测导体电位在传感器测量点产生的电场的变化率成正比。
现有的D-dot传感器通过设计两个等效面积不同并且不通过电阻Rm接地的D-dot传感器所输出的差动电压作为输出。由于传感器并不接地也不与被测导体直接接触，输出为感应电荷所产生的浮动电位差，所以传感器可以减少绝缘结构体积。由于是差动结构对同一电位进行非接触测量，被测导体与传感器之间没有直接的能量传递，传感器发生绝缘击穿或是输出短路等故障时，也不会对输入侧产生影响。差动输出的电路结构也可以使传感器更容易在工频下达到自积分模式的条件。自积分D-dot传感器测量电路图如图1所示。
如图1所示整个互感器主要由高压取电装置、信号采集处理板以及无线模块组成。首先该电压传感器把电压信号ΔU传入测量电路中并在差分放大电路中进行初步处理；放大后的电压信号被送入放大、电平抬升电路，接着在单片机内进行AD转换并对数据进行综合处理；其次通过射频模块按照一定的标准规范实施传输。最后在地面接收端对接受到的电压信号ΔU乘以校正因数K，即为实际中电压的大小。
然而由于D-dot所处的实际工作环境复杂，其测量精度易受地形环境的影响，往往能给测量结果带来误差；并且实际电网中不允许线路带电操作，给D-dot电压互感器的校正提高了难度。
因此急需一种使用方便操作简单的D-dot电压互感器及其电压检测自校正方法。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种非接触D-dot电压传感器及其电压检测自校正方法。
本发明的目的之一是提出一种D-dot电压互感器；本发明的目的之二是提出一种D-dot电压互感器电压检测自校正方法。
本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的非接触式D-dot电压互感器，包括高压取电装置、信号采集处理板，所述信号采集处理板包括差动放大单元、信号调理单元、采集传输单元；
所述高压取电装置，用于获取被测导线上的感应电压信号；
所述高压取电装置通过导线与差动放大单元电连接；所述差动放大单元将放大后的信号输入到信号调理单元进行处理，经过信号调理单元进行处理后的所述信息通过采集传输单元输出；
所述高压取电装置上开设有用于容纳导线接入的卡口式结构的卡槽，当导线置入卡槽后再将卡槽处合拢。
进一步，所述高压取电装置包括环氧树脂绝缘中间层与分别设置于环氧树脂绝缘中间层两侧的顶层测量电极和底层测量电极；所述顶层测量电极、底层测量电极为设置有金属环的印刷电路板。
进一步，所述顶层测量电极、底层测量电极为覆盖同心铜圆环的pcb板。
进一步，所述采集传输单元中设置有无线模块，所述经过信号调理单元进行处理后的信息通过射频传输。
进一步，还包括标准高压信号发生器和长直铜棒；
所述标准高压信号发生器包括蓄电池、逆变器和升压器；
所述蓄电池与逆变器电连接，所逆变器与升压器连接，所述升压器与长直铜棒连接；所述长直铜棒置入高压取电装置的卡槽中，所述标准高压信号发生器产生的标准电压信号传输至长直铜棒，所述高压取电装置获取长直铜棒上的感应电压信号，所述感应电压信号输入到信号采集处理板。
本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的非接触式D-dot电压互感器电压检测自校正方法，包括以下步骤：
S1：在待测电压线的工作环境中搭建校正因素测量电路；
S2：利用标准高压信号给发生器产生标准电压信号并输入校正因素测量电路中从而获取安装线路的校正因素值；
S3：将带有卡槽的D-dot电压互感器置于被测电压线上并合拢卡槽；
S4：获取的被测电压的电压信息输出电压差ΔU；
S5：将输出电压差ΔU与校正因素值相乘得到并输出实际电压值。
进一步，所述校正因素测量电路包括D-dot电压互感器、标准高压信号给发生器、长直铜棒；
所述高压取电装置上开设有用于容纳导线接入的卡口式结构的卡槽，当导线置入卡槽后所述卡槽断开处再合拢固定。
所述标准高压信号发生器包括蓄电池、逆变器和升压器；所述蓄电池与逆变器电连接，所逆变器与升压器连接，所述升压器与长直铜棒连接；所述长直铜棒置入D-dot电压互感器的卡槽中，所述标准高压信号发生器产生的标准电压信号传输至长直铜棒，所述D-dot电压互感器的获取长直铜棒上的感应电压信号，通过计算所述升压器的输出电压与感应电压信号的比值来获取安装线路的校正因素值。
进一步，所述D-dot电压互感器包括高压取电装置、信号采集处理板，所述信号采集处理板包括差动放大单元、信号调理单元、采集传输单元；
所述高压取电装置，用于获取被测导线上的感应电压信号；
所述高压取电装置通过导线与差动放大单元电连接；所述差动放大单元将放大后的信号输入到信号调理单元进行处理，经过信号调理单元进行处理后的所述信息通过采集传输单元输出。
进一步，所述高压取电装置包括环氧树脂绝缘中间层与分别设置于环氧树脂绝缘中间层两侧的顶层测量电极和底层测量电极；所述顶层测量电极、底层测量电极为设置有金属环的印刷电路板。
所述顶层测量电极、底层测量电极为覆盖同心铜圆环的pcb板。
进一步，所述采集传输单元中设置有无线模块，该模块的主要功能为将所采集的输出电压差经过无线传输装置传送到地面接收装置；所述经过信号调理单元进行处理后的信息通过射频传输。
本发明的优点在于：本发明采用卡口式非接触D-dot电压传感器以及校正因素测量电路来校正由于地理环境的影响而对检测电路带来的误差，使得该卡口式D-dot电压互感器能使其在不同的工作环境中，能方便的测量出该地的校正因数，能准确的测量出该处的电压，使由地理环境变化对D-dot电压互感器测量精度的影响降到最低。而在以往的非接触式D-dot电压互感器，没有这个卡口式结构的卡槽，校正因数是在实验室等理想环境中测量得到的，然而在实际生产生活中，由于地理环境等因素的影响，校正因数会相应的变化，若再用实验室测得的校正因数，那么务必会给测量结果带来误差，影响测量精度。降低了线路带电操作的限制和测量误差。卡口式D-dot电压传感器通过卡槽能使其从电压线处安上或取下，能方便的接在被测电压线上。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明实施例提供的自积分D-dot传感器测量电路图；
图2为本发明实施例提供的卡口式D-dot电压传感器；
图3为本发明实施例提供的差分放大电路；
图4为本发明实施例提供的放大、电平抬升电路；
图5为本发明实施例提供的卡口式D-dot电压传感器校正原理图。
图中，高压取电装置1、信号采集处理板2、差动放大单元21、信号调理单元22、采集传输单元23、环氧树脂绝缘中间层3、顶层测量电极4、底层测量电极5、标准高压信号发生器6、长直铜棒7、被测导线8、卡槽9。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的自积分D-dot传感器测量电路图，图2为本发明实施例提供的卡口式D-dot电压传感器，图3为本发明实施例提供的差分放大电路，图4为本发明实施例提供的放大、电平抬升电路，图5为本发明实施例提供的卡口式D-dot电压传感器校正原理图，如图所示：本发明提供的非接触式D-dot电压互感器，包括高压取电装置1、信号采集处理板2，所述信号采集处理板2包括差动放大单元21、信号调理单元22和采集传输单元23；
所述高压取电装置1，用于获取被测导线上的感应电压信号；
所述高压取电装置1通过导线与差动放大单元21电连接；所述差动放大单元21将放大后的信号输入到信号调理单元22进行处理，经过信号调理单元22进行处理后的所述信息通过采集传输单元23输出；
所述高压取电装置1上开设有用于容纳导线接入的卡口式结构的卡槽9，当导线置入卡槽9后再用一绝缘机械手臂将卡口处合拢。在本实施例中所述高压取电装置1采用两个活动连接的半圆板状的电极组成，当被测导线置于卡槽9中后，通过活动的连接装置将两个半圆板状的电极合拢即可，也可以采用其他形成的板状电极通过活动连接来实现卡槽9合拢。
所述高压取电装置1包括环氧树脂绝缘中间层3与分别设置于环氧树脂绝缘中间层3两侧的顶层测量电极4和底层测量电极5；所述顶层测量电极4、底层测量电极5为设置有金属环的印刷电路板。
所述顶层测量电极4、底层测量电极5为覆盖同心铜圆环的pcb板。
所述采集传输单元23中设置有无线模块，所述经过信号调理单元22进行处理后的信息通过射频传输。
还包括标准高压信号发生器6和长直铜棒7；
所述标准高压信号发生器6包括蓄电池、逆变器和升压器；
所述蓄电池与逆变器电连接，所逆变器与升压器连接，所述升压器与长直铜棒连接；所述长直铜棒置入高压取电装置的卡槽中，所述标准高压信号发生器产生的标准电压信号传输至长直铜棒，所述高压取电装置获取长直铜棒上的感应电压信号，由升压器的输出电压与这个感应电压信号的比值，就可获得安装线路的校正因素值。
所述高压取电装置1获取长直铜棒7上的感应电压信号，所述感应电压信号输入到信号采集处理板2，所述信号采集处理板2中还设置有校正因素值计算模块，所述校正因素值计算模块用于计算升压器的输出电压与感应电压信号的比值，就可获得安装线路的校正因素值。
所述差动放大单元21包括型号为INA111的仪用放大器，对信号进行差分放大。
所述信号调理单元22包括型号为TLC072，对电压差ΔU进行电压的抬升，以满足单片机模数转换的要求。
所述采集传输单元23包括将电压差ΔU进行采集，并进行模数转换，并将转换之后的信号发送给无线传输模块。
本实施例还提供了一种利用该非接触式D-dot电压互感器来实现被测电压线的电压检测自校正方法，该方法通过获取被测电压线所处的工作环境对被测电压线造成的影响的校正因素值，所述自校正方法，包括以下步骤：
S1：在待测电压线的工作环境中搭建校正因素测量电路；
S2：利用标准高压信号给发生器产生标准电压信号并输入校正因素测量电路中从而获取安装线路的校正因素值；
S3：将带有卡槽的D-dot电压互感器置于被测电压线上并合拢卡槽；
S4：获取的被测电压的电压信息输出电压差ΔU；
S5：将输出电压差ΔU与校正因素值相乘得到并输出实际电压值。
所述校正因素测量电路包括D-dot电压互感器、标准高压信号给发生器、长直铜棒；
所述高压取电装置上开设有用于容纳导线接入的卡口式结构的卡槽，当导线置入卡槽后所述卡槽断开处再合拢固定。
所述标准高压信号发生器包括蓄电池、逆变器和升压器；所述蓄电池与逆变器电连接，所逆变器与升压器连接，所述升压器与长直铜棒连接；所述长直铜棒置入D-dot电压互感器的卡槽中，所述标准高压信号发生器产生的标准电压信号传输至长直铜棒，所述D-dot电压互感器的获取长直铜棒上的感应电压信号，由升压器的输出电压与这个感应电压信号的比值，就可获得安装线路的校正因素值。
所述D-dot电压互感器包括高压取电装置1、信号采集处理板2，所述信号采集处理板包括差动放大单元21、信号调理单元22和采集传输单元23；
所述高压取电装置1，用于获取被测导线上的感应电压信号；
所述高压取电装置1通过导线与差动放大单元21电连接；所述差动放大单元21将放大后的信号输入到信号调理单元22进行处理，经过信号调理单元22进行处理后的所述信息通过采集传输单元23输出。
所述高压取电装置1包括环氧树脂绝缘中间层3与分别设置于环氧树脂绝缘中间层3两侧的顶层测量电极4和底层测量电极5；所述顶层测量电极4、底层测量电极5为设置有金属环的印刷电路板。
所述顶层测量电极4、底层测量电极5为覆盖同心铜圆环的pcb板。
所述采集传输单元23中设置有无线模块，所述经过信号调理单元进行处理后的信息通过射频传输。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.非接触式D-dot电压互感器，其特征在于：包括高压取电装置、信号采集处理板，所述信号采集处理板包括差动放大单元、信号调理单元和采集传输单元；所述高压取电装置，用于获取被测导线上的感应电压信号；所述高压取电装置通过导线与差动放大单元电连接；所述差动放大单元将放大后的信号输入到信号调理单元进行处理，经过信号调理单元进行处理后的信息通过采集传输单元输出；所述高压取电装置上开设有用于容纳导线接入的卡口式结构的卡槽，当导线置入卡槽后所述卡槽再合拢；
所述非接触式D-dot电压互感器还包括标准高压信号发生器和长直铜棒；所述标准高压信号发生器包括蓄电池、逆变器和升压器；所述蓄电池与逆变器电连接，所述逆变器与升压器连接，所述升压器与长直铜棒连接；所述长直铜棒置入高压取电装置的卡槽中，所述标准高压信号发生器产生的标准电压信号传输至长直铜棒，所述高压取电装置获取长直铜棒上的感应电压信号，所述感应电压信号输入到信号采集处理板。
2.根据权利要求1所述的非接触式D-dot电压互感器，其特征在于：所述高压取电装置包括环氧树脂绝缘中间层与分别设置于环氧树脂绝缘中间层两侧的顶层测量电极和底层测量电极；所述顶层测量电极、底层测量电极为设置有金属环的印刷电路板。
3.根据权利要求2所述的非接触式D-dot电压互感器，其特征在于：所述顶层测量电极、底层测量电极为覆盖同心铜圆环的pcb板。
4.根据权利要求1所述的非接触式D-dot电压互感器，其特征在于：所述采集传输单元中设置有无线模块，所述经过信号调理单元进行处理后的信息通过射频传输。
5.利用权利要求1所述的非接触式D-dot电压互感器来实现被测电压线的电压检测自校正方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在待测电压线的工作环境中搭建校正因素测量电路；
S2：利用标准高压信号发生器产生标准电压信号并输入校正因素测量电路中从而获取安装线路的校正因素值；
S3：将带有卡槽的D-dot电压互感器置于被测电压线上并合拢卡槽；
S4：获取的被测电压的电压信息输出电压差ΔU；
S5：将输出电压差ΔU与校正因素值相乘得到并输出实际电压值。
6.根据权利要求5所述的电压检测自校正方法，其特征在于：所述校正因素测量电路包括D-dot电压互感器、标准高压信号发生器和长直铜棒；所述高压取电装置上开设有用于容纳导线接入的卡口式结构的卡槽，当导线置入卡槽后所述卡槽断开处再合拢固定；所述标准高压信号发生器包括蓄电池、逆变器和升压器；所述蓄电池与逆变器电连接，所述逆变器与升压器连接，所述升压器与长直铜棒连接；所述长直铜棒置入D-dot电压互感器的卡槽中，所述标准高压信号发生器产生的标准电压信号传输至长直铜棒，所述D-dot电压互感器的获取长直铜棒上的感应电压信号，通过计算所述升压器的输出电压与感应电压信号的比值来获取安装线路的校正因素值。
7.根据权利要求5所述的电压检测自校正方法，其特征在于：所述D-dot电压互感器包括高压取电装置和信号采集处理板，所述信号采集处理板包括差动放大单元、信号调理单元和采集传输单元；所述高压取电装置，用于获取被测导线上的感应电压信号；所述高压取电装置通过导线与差动放大单元电连接；所述差动放大单元将放大后的信号输入到信号调理单元进行处理，经过信号调理单元进行处理后的所述信息通过采集传输单元输出。
8.根据权利要求7所述的电压检测自校正方法，其特征在于：所述高压取电装置包括环氧树脂绝缘中间层与分别设置于环氧树脂绝缘中间层两侧的顶层测量电极和底层测量电极；所述顶层测量电极、底层测量电极为设置有金属环的印刷电路板，所述顶层测量电极、底层测量电极为覆盖同心铜圆环的pcb板。
9.根据权利要求7所述的电压检测自校正方法，其特征在于：所述采集传输单元中设置有无线模块，该模块的主要功能为将所采集的输出电压差经过无线传输装置传送到地面接收装置，经过信号调理单元进行处理后的信息通过射频传输。
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