CN104749408A - 一种适用于谐波测量的电容式电压互感器 - Google Patents
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Abstract
随着大容量非线性用电设备特别是电力电子装置在交通、化工、冶金、钢铁、煤炭等部门的大量应用，因而很多用户希望能对它进行连续不间断地在线测试。本发明提出了一种改进的新型电容式电压互感器，这种新型的电容式电压互感器是在传统的电容式电压互感器的基础之上，加装电容分压器作为谐波测量的测量元件。改进的电容式电压互感器不仅具有常规的电容式电压互感器的功能，如电压计量、继电保护及载波通讯，还可用于测量高压及超高压上的谐波以及实时观测电网电压波形。另外，该电容式电压互感器可在大电网或变电站规划安装初期直接作为二次侧测量设备安装于电网母线，可在系统正常运行时实现实时观测。在很大程度上提高了安装以及运行的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统领域的新型电容式电压互感器。具体地说是可以测量系统谐波电压水平的新型电容式电压互感器。
背景技术
随着大容量非线性用电设备特别是电力电子装置在交通、化工、冶金、钢铁、煤炭等部门的大量应用，加之家用电器的日益增加普及电网中的谐波问题日益突出，恶化了电能质量，对电力系统和电力设备产生了极大的危害。因而很多用户对电网谐波越来越重视，希望能对它进行连续不间断地在线测试。
现有的电压互感器一般选用0.2级，进行基波电压测量时，频率允许偏差很小，电网频率在合格范围(50±0.5Hz)l内时测量的电压是最准确的。而电容式电压互感器的电抗都是和频率相关的，其中容抗和频率成反比，感抗和频率成正比，测量高于基波频率的谐波时，电容式电压互感器在不同频率下测出的电压的变比是不同的。
我国110kV、220kV及以上电压等级的电网中通常装设的电容式电压互感器(CVT)，大部分型号的CVT幅频特性和角频特性都较差，难以胜任含谐波的信号测量。
对于一个普遍使用的设备而言，如果只是起到无谐波电网的测量作用，从应用普遍适用性来考虑的话，是比较限制的。所以要充分利用电容式电压互感器的投资，对现有的传统电容式电压互感器进行一定的改进，使其在谐波电压水平的测量中能够发挥更重要的作用。
发明内容
本发明是针对目前的电容式电压互感器测量电网谐波信号出现畸变的问题，提出的一种改进。通过改进，该装置可以正确的测量高压以及超高压电网上的谐波信号，为电网的电压水平实时监测发挥更多重、更重要的作用。
本发明采用的技术方案是：将传统的电容式电压互感器与电容分压谐波测量装置相结合。这种改进的新型电容式电压互感器通过电容分压器实现谐波测量。该装置不仅具有常规的电容式电压互感器的功能，如电压计量、继电保护及载波通讯功能，还可用于测量高压及超高压上的谐波以及实时观测电网电压波形进行。
相比于其他的电压测量设备，电容式电压互感器，体积小，重量轻，维护工作量少，电场强度裕度大，绝缘可靠性高，且分压电容可兼作耦合电容器供高频载波通道使用，不会与开关端口电容形成铁磁谐振、价格便宜等优点。所以本发明是在传统电容式电压互感器的基础上进行改造的。
相比较其他电容式电压互感器，本装置采用速饱和型阻尼器抑制中间变压器铁磁谐振。速饱和型阻尼器在系统激发过电压时电抗器快速深度饱和，电感值下降，大电流通过串联电阻，产生很大的阻尼功率，能有效阻尼铁磁谐振。所以本发明采用了速饱和型阻尼器。
通过对电容式电压互感器中电容分压器改进，来达到测量谐波电压水平的目的。通过测量电容器两端的谐波分量就可以知道电网电压谐波分量。由电容分压器反映母线电压谐波水平。将电容器两端电压信号接入谐波分析仪，即可获得谐波含量。
附图说明
图1为改进的电容式电压互感器的原理图。
图2为改进的电容式电压互感器的等效电路简图。
图3为该改进的电容式电压互感器应用于电网的等效电路图。
具体实施方案
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照附图1，本发明专利所公开的是一种改进的电容式电压互感器装置。该装置是将传统的电容式电压互感器电网侧加装分压电容电容器，使该装置不仅能测量基波电压以及系统保护和自动装置的基波信号变换中完全能够满足系统的要求，还可用于测量高压及超高压上的谐波以及实时观测电网电压波形进行。
参照附图2，本发明中采用速饱和型阻尼器。速饱和型阻尼器在系统激发过电压时电抗器快速深度饱和，电感值下降，大电流通过串联电阻，产生很大的阻尼功率，能有效阻尼铁磁谐振；在正常运行条件下，阻尼器阻抗大消耗功率很小，对电容式电压互感器误差影响很小。与其它阻尼器比较速饱和型阻尼器主要优点是有较好的瞬变响应特性，当一次侧发生对地短路时，在20ms以内，可使二次电压降到额定值的5％以下。剩余电压值接近于0，能够很好地满足快速继电保护的要求。
参照附图3，本装置由改进电容器作为谐波测量元件，真实反映高压母线电压水平。本发明装置可在大电网或变电站规划安装初期直接作为二次侧测量设备安装于电网母线，可在系统正常运行时实现实时观测。无需为测试接线提前断开隔离开关、刀闸、断路器，更无需拆装套管或电压互感器末屏取电压信号。该谐波测量装置，充分考虑了现场工况，可直接用于现场测量。该电容式电压互感器充分考虑了安装以及运行的经济性。
本装置，可由开关装置直接控制。当需要测量电网谐波水平时，直接断开控制开关，由改进的电容分压器两端电压水平反映母线电压谐波水平。再将电容器两端电压信号接入谐波分析仪，由分析仪直接实现对电网电压水平的实时监控。
Claims (5)
1.本发明提出一种新型电容式电压互感器，其特征在于，具有基波电压测量、谐波电压测量、继电保护功能以及载波通讯功能。
2.根据权利要求1所述改进电容式电压互感器，其特征在于，针对目前的电容式电压互感器测量电网谐波信号出现畸变的问题，提出的一种改进。相比于其他的电压互感器设备，该装置可以正确的测量高压以及超高压电网上的谐波信号，为电网的电压水平实时监测发挥更多重、更重要的作用。
3.根据权利要求1所述改进电容式电压互感器，其特征在于，将传统的电容式电压互感器与电容分压谐波测量装置相结合。这种改进的新型电容式电压互感器通过电容分压器实现谐波测量。该装置不仅具有常规的电容式电压互感器的功能，如电压计量、继电保护及载波通讯功能，还可用于测量高压及超高压上的谐波以及实时观测电网电压波形进行。
4.根据权利要求1所述改进电容式电压互感器，其特征在于，相比于其他的电压测量设备，电容式电压互感器，体积小，重量轻，维护工作量少，电场强度裕度大，绝缘可靠性高，且分压电容可兼作耦合电容器供高频载波通道使用，不会与开关端口电容形成铁磁谐振、价格便宜等优点。
5.根据权利要求1所述改进电容式电压互感器，其特征在于，相比较其他电容式电压互感器，本装置采用速饱和型阻尼器抑制中间变压器铁磁谐振。速饱和型阻尼器在系统激发过电压时电抗器快速深度饱和，电感值下降，大电流通过串联电阻，产生很大的阻尼功率，能有效阻尼铁磁谐振。
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