CN103558440A - 一种智能化电子式电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化电子式电压互感器，该智能化电子式电压互感器包括：远端模块、非晶铁芯、光纤复合绝缘子、绝缘油层、阻容分压器、光纤、合并单元；本发明通过采用非晶材料做铁芯，以阻容分压原理为设计原理，由非晶铁芯、一次绕组与二次绕组用绝缘硅橡胶浇注成互感器主体。本发明采用非晶合金做铁芯，具有高饱和磁感、低损耗，可大大减轻设备重量、体积和提高效率。此外，本发明噪音低，安装使用简单方便，运行不需维护，重量轻、精度高、线性好、测量范围宽，克服了传统电磁式电压互感器的频带窄、响应慢等缺点，对现有电气设备的改造与提高具有现实意义，增强了抗电磁干扰的能力。

Description

一种智能化电子式电压互感器

技术领域

本发明属于数字式智能化变电站自动化技术领域，尤其涉及一种智能化电子式电压互感器。

背景技术

电压互感器是一次侧跨接于高压电网母线与地间，二次侧接在功率表、电度表以及机电保护设备上，为机电保护设备和电能计量提供母线电压信号的装置，由于高压电网电压很高，对电压互感器的绝缘要求也很高；而且对测量精度要求也很高(一般要求0.2级，3P)，传统的以电磁感应理论为基础的电压互感器，其原理是变压器原理，其结构犹如小容量的变压器，一次侧线圈跨接于高压电网母线与地间，二次侧线圈输出电压为机电保护设备和电能计量提供信号，高压电网电压很高，就要求变压器的铁芯截面积足够大和线圈匝数非常大，结构复杂；体积庞大；重量大，且电压等级越高成本越高，使得传统的互感器体积庞大，重量大，成本高，绝缘性能也很难做的很高，且模拟量输出，不能满足数字化变电站的要求。

非晶材料制作铁芯而成的电子式电压互感器，它比硅钢片作铁芯互感器的空载损耗(指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗)下降80%左右，空载电流(变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流)下降约85%，是目前节能效果较理想的电子式电压互感器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。非晶做成的电子式电压互感器二次短路时不会产生大电流，从根本上消除了电力系统运行中的重大故障隐患，最大程度地保障了人员和设备的安全。

传统的互感器体积庞大，重量大，成本高，绝缘性能也很难做的很高，且模拟量输出，不能满足数字化变电站的要求。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种智能化电子式电压互感器，旨在解决传统的互感器体积庞大，重量大，成本高，绝缘性能也很难做的很高，且模拟量输出，不能满足数字化变电站的要求的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种智能化电子式电压互感器，该智能化电子式电压互感器包括：远端模块、非晶铁芯、光纤复合绝缘子、绝缘油层、阻容分压器、光纤、合并单元；

远端模块安装在电子式电压互感器主体的顶部，用于负责采集、调理一次侧电压电流并转换为数字信号；

非晶铁芯设置在电子式电压互感器主体的中间，位于远端模块的下方，用于提供磁通路径,为提高磁路的导磁系数和降低铁芯的涡流损耗；

光纤复合绝缘子安装在电子式电压互感器主体的下方，与互感器主体相连接，用于增加爬电距离和防止电流回地；

绝缘油层填充在光纤复合绝缘子和阻容分压器之间，用于绝缘和散热；

阻容分压器设置在光纤复合绝缘子内被绝缘油层包覆着，用于测定和显示电压；

光纤连接阻容分压器和合并单元，用于传递电压脉冲信号；

合并单元安装在电子式电压互感器的尾部，通过光纤与电子式电压互感器连接，用于对各相远端传来的信号做同步合并处理。

进一步，非晶铁芯外部设置有二次绕组，二次绕组上绕有一次绕组，并用环氧树脂浇注成互感器主体。

进一步，阻容分压器还包括高压测量部分和低压显示仪表，工作时高压部分和低压仪表分开，阻容分压器由高压分压器上端均压罩为高压端，可直接接入被测高压，下端有专用接地端，供接地使用，用专用电缆连接高压分压器和低压显示仪表，并选择相应的电压和量限即可开始测量，读数即为kV数。

进一步，合并单元还包括PIN、数据处理、驱动电路、激光器，将PIN进行数据处理，一部分处理后的数据进行合并，用于计量保护和测控，另一部分处理后的数据通过驱动电路和激光器。

进一步，智能化电子式电压互感器可直接与仪表、继电保护装置接口，实现计量、控制、测量、保护的功能。

进一步，阻容分压器通过在电容分压的基本测量原理的等效接地电容上并联一个小电阻R，构成新的电压测量电路，即阻容分压，电阻上的电压Uo即为电压传感头的输出信号：

e(t)=RC1du/dt，R<<1/(ωC2)。

本发明提供的智能化电子式电压互感器，通过采用非晶材料做铁芯，以阻容分压原理为设计原理，由非晶铁芯、一次绕组与二次绕组用绝缘硅橡胶浇注成互感器主体。本发明采用非晶合金做铁芯，具有高饱和磁感、低损耗，可大大减轻设备重量、体积和提高效率。此外，本发明噪音低，安装使用简单方便，运行不需维护，重量轻、精度高、线性好、测量范围宽，克服了传统电磁式电压互感器的频带窄、响应慢等缺点，对现有电气设备的改造与提高具有现实意义，增强了抗电磁干扰的能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能化电子式电压互感器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的阻容分压型电子式电压互感器的电路图。

图中：1、远端模块；2、非晶铁芯；3、光纤复合绝缘子；4、绝缘油层；5、阻容分压器；6、光纤；7、合并单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的智能化电子式电压互感器结构。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。

本发明实施例的智能化电子式电压互感器，该智能化电子式电压互感器包括：远端模块、非晶铁芯、光纤复合绝缘子、绝缘油层、阻容分压器、光纤、合并单元；

远端模块安装在电子式电压互感器主体的顶部，用于负责采集、调理一次侧电压电流并转换为数字信号；

非晶铁芯设置在电子式电压互感器主体的中间，位于远端模块的下方，用于提供磁通路径,为提高磁路的导磁系数和降低铁芯的涡流损耗；

光纤复合绝缘子安装在电子式电压互感器主体的下方，与互感器主体相连接，用于增加爬电距离和防止电流回地；

绝缘油层填充在光纤复合绝缘子和阻容分压器之间，用于绝缘和散热；

阻容分压器设置在光纤复合绝缘子内被绝缘油层包覆着，用于测定和显示电压；

光纤连接阻容分压器和合并单元，用于传递电压脉冲信号；

合并单元安装在电子式电压互感器的尾部，通过光纤与电子式电压互感器连接，用于对各相远端传来的信号做同步合并处理。

作为本发明实施例的一优化方案，非晶铁芯外部设置有二次绕组，二次绕组上绕有一次绕组，并用环氧树脂浇注成互感器主体。

作为本发明实施例的一优化方案，阻容分压器还包括高压测量部分和低压显示仪表，工作时高压部分和低压仪表分开，阻容分压器由高压分压器上端均压罩为高压端，可直接接入被测高压，下端有专用接地端，供接地使用，用专用电缆连接高压分压器和低压显示仪表，并选择相应的电压和量限即可开始测量，读数即为kV数。

作为本发明实施例的一优化方案，合并单元还包括PIN、数据处理、驱动电路、激光器，PIN进行数据处理，一部分处理后的数据进行合并，用于计量保护和测控，另一部分处理后的数据通过驱动电路和激光器。

作为本发明实施例的一优化方案，智能化电子式电压互感器可直接与仪表、继电保护装置接口，实现计量、控制、测量、保护的功能。

作为本发明实施例的一优化方案，阻容分压器通过在电容分压的基本测量原理的等效接地电容上并联一个小电阻R，构成新的电压测量电路，即阻容分压，电阻上的电压Uo即为电压传感头的输出信号：

e(t)=RC1du/dt，R<<1/(ωC2)。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的智能化电子式电压互感器主要由远端模块1、非晶铁芯2、光纤复合绝缘子3、绝缘油层4、阻容分压器5、光纤6、合并单元7组成；远端模块1安装电子式电压互感器主体的顶部，连接高压的一侧，用于负责采集、调理一次侧电压电流并转换为数字信号；

非晶铁芯2设置在互感器主体的中间，位于远端模块1的下方，用于提供磁通路径,为提高磁路的导磁系数和降低铁芯的涡流损耗；

光纤复合绝缘子3安装在电子式电压互感器主体的下方，与互感器主体相接，用于增加爬电距离和防止电流回地；

绝缘油层4填充在光纤复合绝缘子3和阻容分压器5之间，用于绝缘和散热；

阻容分压器5设计在光纤复合绝缘子3内被绝缘油层4包覆着，用于测定和显示电压；

光纤6连接阻容分压器5和合并单元7，用于传递电压脉冲信号；

合并单元7安装在电子式电压互感器的尾部，与光纤相连，用于对各相远端传来的信号做同步合并处理。

非晶铁芯2外部绕有二次绕组，二次绕组上绕有一次绕组，并用环氧树脂浇注成互感器主体；阻容分压器5是由高压测量部分和低压显示仪表构成。工作时高压部分和低压仪表分开，阻容分压器由高压分压器上端均压罩为高压端，可直接接入被测高压，下端有专用接地端，供接地使用，用专用电缆连接高压分压器和低压显示仪表，并选择相应的电压和量限即可开始测量，读数即为kV数；合并单元7包括将PIN进行数据处理，一部分处理后的数据进行合并，用于计量保护和测控，另一部分处理后的数据通过驱动电路和激光器。

阻容分压型电子式电压互感器是在电容分压型电压互感器的基础上，对低压电容C2并联一个电阻R，使线路出现短路或断路故障时，存储在分压电容中的能量可以通过该电阻来快速释放，从而实现了对输电线路上的电压变化快速响应跟踪测量。这种传感头的设计方案是对目前已生产的电容式电压互感器所进行的局部改进，设计选型要遵从电容分压型电压互感器的构架，不但可以继承电容分压器的原有优点，而且降低了研发的成本。图2是阻容分压型电子式电压互感器的工作原理电路图。

本发明的智能化电子式电压互感器采用了阻容分压的原理电容分压是通过将柱状电容环套在导电线路外面来实现的，柱状电容环及其等效接地电容构成了电容分压的基本回路，考虑到系统短路后，若电容环的等效接地电容上积聚的电荷在重合闸时还未完全释放，将在系统工作电压上叠加一个误差分量，严重时会影响到测量结果的正确性以及继电保护装置的正确动作，长期工作时等效接地电容也会因温度等因素的影响而变得不够稳定，所以对电容分压的基本测量原理进行了改进，在等效接地电容上并联一个小电阻R以消除上述影响，从而构成新的电压测量电路（阻容分压），电阻上的电压Uo即为电压传感头的输出信号：e(t)=RC1du/dt，R<<1/(ωC2)，新型电子式电压互感器将电压通过一次电压传感器后，在互感器主体内进行一次电压转换器，经过光纤的传输系统后进行二次转换器，二次输出符合IEC60044-7：1999及GB/T20840·7-2007《电子式电压互感器》标准的额定二次输出电压，采用以上原理生产出的智能化电子式电压互感器可直接与仪表、继电保护装置接口，从而实现计量、控制、测量、保护的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能化电子式电压互感器，其特征在于，该智能化电子式电压互感器包括：远端模块、非晶铁芯、光纤复合绝缘子、绝缘油层、阻容分压器、光纤、合并单元；

远端模块安装在电子式电压互感器主体的顶部，用于负责采集、调理一次侧电压电流并转换为数字信号；

非晶铁芯设置在电子式电压互感器主体的中间，位于远端模块的下方，用于提供磁通路径,为提高磁路的导磁系数和降低铁芯的涡流损耗；

光纤复合绝缘子安装在电子式电压互感器主体的下方，与互感器主体相连接，用于增加爬电距离和防止电流回地；

绝缘油层填充在光纤复合绝缘子和阻容分压器之间，用于绝缘和散热；

阻容分压器设置在光纤复合绝缘子内被绝缘油层包覆着，用于测定和显示电压；

光纤连接阻容分压器和合并单元，用于传递电压脉冲信号；

合并单元安装在电子式电压互感器的尾部，通过光纤与电子式电压互感器连接，用于对各相远端传来的信号做同步合并处理。

2.如权利要求1所述的智能化电子式电压互感器，其特征在于，非晶铁芯外部设置有二次绕组，二次绕组上绕有一次绕组，并用环氧树脂浇注成互感器主体。

3.如权利要求1所述的智能化电子式电压互感器，其特征在于，阻容分压器还包括高压测量部分和低压显示仪表，工作时高压部分和低压仪表分开，阻容分压器由高压分压器上端均压罩为高压端，可直接接入被测高压，下端有专用接地端，供接地使用，用专用电缆连接高压分压器和低压显示仪表，并选择相应的电压和量限即可开始测量，读数即为kV数。

4.如权利要求1所述的智能化电子式电压互感器，其特征在于，合并单元还包括PIN、数据处理、驱动电路、激光器，将PIN进行数据处理，一部分处理后的数据进行合并，用于计量保护和测控，另一部分处理后的数据通过驱动电路和激光器。

5.如权利要求1所述的智能化电子式电压互感器，其特征在于，智能化电子式电压互感器可直接与仪表、继电保护装置接口，实现计量、控制、测量、保护的功能。

6.如权利要求1所述的智能化电子式电压互感器，其特征在于，阻容分压器通过在电容分压的基本测量原理的等效接地电容上并联一个小电阻R，构成新的电压测量电路，即阻容分压，电阻上的电压Uo即为电压传感头的输出信号：

e(t)=RC1du/dt，R<<1/(ωC2)。

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