CN105067865B - 变电站全波电压综合测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种变电站全波电压综合测量装置，包括分别敷设在线路电压等电位内设滤波器的圆筒外侧的第一导电层、第二导电层，通过介质与所述第一导电层构成第一电容的第一电极，通过介质与所述第二导电层构成第二电容的第二电极。基于本发明实施例方案，第一导电层、第二导电层结合第一电极、第二电极和介质构成了分压器低压臂，第一电极、第二电极与大地及它们之间的空气介质构成了高压臂电容，高压臂电容与低压臂电容由极板连接，没有引线电感，因此该装置的频率响应特性优于普通的电容分压器。再者，该装置无需改变一次侧接线，并且可长期挂网运行，安全性高且稳定性高。

Description

变电站全波电压综合测量装置
技术领域
本发明涉及电网技术领域，特别涉及一种变电站全波电压综合测量装置。
背景技术
变电站侵入波过电压是影响电力系统稳定运行的重要因素，同时侵入波过电压水平又是衡量变电站绝缘配合水平是否合理的标准。现在变电站侵入波监测有多种方法，但是会存在各种相应的缺点及问题。
首先，变电站侵入波监测采用传统型电容分压器装置，需要长期并联于高压电网，运行过程中可能引发一系列的问题，例如交流冲击、可靠性、本身发热和阻抗匹配等等，尤其可能引发人身安全和测量设备安全问题。
另一种侵入波监测电路，是在变压器的电容套管末屏安装电压传感器，这种改进的分压器的高压臂是变压器电容套管，低压臂是阻容电路，它安装在套管的末屏测量抽头处，这样就行成了形成一个结构新型的阻容分压器。由于高、低压臂之间直接接触，存在回路上的直接联系，高低压之间隔离困难。从而在安装过程中需要解开设备末屏接地线，并与传感器连接，在操作过程中需要改变一次设备的电气接线，从而可能由于接触不良或者套管末屏悬浮电位等原因，造成设备的接地末屏放电，最终引发变电站的事故。
另外一种监测侵入波的方案，是光纤电压传感器高低压侧通过光耦合，其拥有优良的绝缘性能。但是光纤电压传感器对工艺要求严格，技术实现难度大，另外在高温高压工况下运行效果差，因此这种光纤电压传感器对环境条件要求苛刻，比起传统的电容分压器稳定性很差。
发明内容
基于此，本发明实施例的目的在于提供一种变电站全波电压综合测量装置，其安全性高、响应速度快且稳定性强。
为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一种变电站全波电压综合测量装置，包括分别敷设在线路电压等电位内设滤波器的圆筒外侧的第一导电层、第二导电层，通过介质与所述第一导电层构成第一电容的第一电极，通过介质与所述第二导电层构成第二电容的第二电极。
上述变电站全波电压综合测量装置，圆筒外侧的第一导电层、第二导电层结合第一电极、第二电极和介质构成了分压器低压臂，第一电极、第二电极与大地及它们之间的空气介质构成了高压臂电容，高压臂电容与低压臂电容由极板连接，没有引线电感，因此该装置的频率响应特性优于普通的电容分压器。再者，该装置无需改变一次侧接线，并且可长期挂网运行，安全性高且稳定性高。
附图说明
图1是一个实施例中的本发明的变电站全波电压综合测量装置的结构示意图；
图2是基于如上所述实施例的变电站全波电压综合测量装置的等效电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
图1中示出了一个实施例中的本发明的变电站全波电压综合测量装置的结构示意图，图2中示出了基于该变电站全波电压综合测量装置的等位电路示意图。
结合图1、图2所示，该实施例中的变电站全波电压综合测量装置，包括：敷设在线路电压等电位内设滤波器的圆筒外侧的第一导电层111，敷设在线路电压等电位内设滤波器的圆筒外侧的第二导电层121，第一电极113，第二电极123，第一导电层111与第一电极113之间通过介质112连接，第二导电层121与第二电极123通过介质连接，第一电极113通过介质112与第一导电层111构成第一电容11，第二电极123通过介质122与第二导电层121构成第二电容12。其中，上述介质112、122可以采用任何可以应用在电容中的介质来实现，且介质112、122可以采用相同材料的介质，也可以采用不同材料的介质，在一个具体示例中，该介质112、122可以采用固体介质。
上述变电站全波电压综合测量装置，圆筒外侧的第一导电层111、第二导电层121结合第一电极113、第二电极123和介质构成了分压器低压臂，第一电极113、第二电极123与大地及它们之间的空气介质构成了高压臂电容，高压臂电容与低压臂电容由极板连接，没有引线电感，因此该装置的频率响应特性优于普通的电容分压器。再者，该装置无需改变一次侧接线，并且可长期挂网运行，安全性高且稳定性高。
如图1所示，在该实施例的方案中，还可以包括：并联在第一电容11两端的第一采样电容13，并联在第二电容12两端的第二采样电容14。在此情况下，可以根据上述第一电容11、上述第一采样电容13、线路电压和上述第一电极113的对地分布电容15确定第一采样电容工频电压。可以根据上述第二电容12、上述第二采样电容14、线路电压和上述第二电极123的对地分布电容16确定侵入波电压。
结合图2的等效电路示意图，将线路电压记为u，第一电容记为C1，第一采样电容记为CM1，第一电极111的对地分布电容记为C2，第二电容记为C3，第二采样电容记为CM2，第二电极123的对地分布电容记为C4。
从而，第一采样电容工频电压um1可以采用下式确定：
其中，Flowpass为低通滤波器变比。
侵入波电压um2可以采用下式确定：：
其中，Fhighpass为高通滤波器变比。
如上所述的本发明实施例的方案，通过结构设计，利用圆筒外侧的第一导电层111、第二导电层121结合第一电极113、第二电极123和它们之间的介质构成了分压器低压臂，利用第一电极113、第二电极123与大地及它们之间的空气介质构成了高压臂电容，该装置可通过卡钳式结构直接安装于高电位线路，无需改变变电站接线。另外高压臂与低压臂由极板连接，没有引线电感，因此该分压器的频率响应特性优于普通的电容分压器。由于对地耦合电容容值小，第一采样电容CM1、第二采样电容CM2的大小还可以基于实际需要进行调整，以使采样范围满足工频电压与侵入波电压的要求，通过低压臂电容及二次分压电容的合理设计，其电压测量范围也远高于普通的电容分压器。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种变电站全波电压综合测量装置，其特征在于，包括分别敷设在线路电压等电位内设滤波器的圆筒外侧的第一导电层、第二导电层，通过介质与所述第一导电层构成第一电容的第一电极，通过介质与所述第二导电层构成第二电容的第二电极；还包括并联在所述第一电容两端的第一采样电容，并联在所述第二电容两端的第二采样电容，圆筒外侧的第一导电层、第二导电层结合第一电极、第二电极和介质构成了分压器低压臂，第一电极、第二电极与大地及它们之间的空气介质构成了高压臂电容。
2.根据权利要求1所述的变电站全波电压综合测量装置，其特征在于，所述介质为固体介质。
3.根据权利要求1所述的变电站全波电压综合测量装置，其特征在于，根据所述第一电容、所述第一采样电容、线路电压和所述第一电极的对地分布电容确定第一采样电容工频电压。
4.根据权利要求3所述的变电站全波电压综合测量装置，其特征在于，采用下式确定所述第一采样电容工频电压：
<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mi>u</mi> <mo>*</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>w</mi> <mi>p</mi> <mi>a</mi> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> </mrow>
其中，um1为第一采样电容工频电压，C1为所述第一电容，CM1为所述第一采样电容，C2为所述第一电极的对地分布电容，u为所述线路电压，Flowpass为低通滤波器变比。
5.根据权利要求1所述的变电站全波电压综合测量装置，其特征在于，根据所述第二电容、所述第二采样电容、线路电压和所述第二电极的对地分布电容确定侵入波电压。
6.根据权利要求5所述的变电站全波电压综合测量装置，其特征在于，采用下式确定所述侵入波电压：
<mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>C</mi> <mn>4</mn> </msub> <mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mn>4</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mi>u</mi> <mo>*</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mi>i</mi> <mi>g</mi> <mi>h</mi> <mi>p</mi> <mi>a</mi> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> </mrow>
其中，um2为侵入波电压，C3为所述第二电容，CM2为所述第二采样电容，C4为所述第二电极的对地分布电容，u为所述线路电压，Fhighpass为高通滤波器变比。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的变电站全波电压综合测量装置，其特征在于，该装置通过卡钳式结构安装于所述圆筒外侧。
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