CN106443550A - 一种实验室用电容式电压互感器测量电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实验室用电容式电感互感器测量电路，所述电路包括：电压输入端U_i，其一端与高压电容C₁连接，另一端接一次线路；电压输出端U_o+，其一端与串联支路电阻R_S连接，另一端接信号采集电路或者电能表；接地端N，其与中压电容C₂一端相连，用于对所述电路进行接地保护；电容分压器，由高压电容C₁和中压电容C₂串联组成，用于承受线路电压，实现分压功能；串联支路电感L_S，其一端与串联支路电阻R_S串联，另一端连接在高压电容C₁和中压电容C₂中间，用于表示实际电容式电感互感器的补偿电抗器和中间变压器的漏抗；串联支路电阻R_S，其一端与串联支路电感L_S串联，另一端与电压输出端U_o+相连，用于表示实际电容式电感互感器的功率损耗。

Description

一种实验室用电容式电压互感器测量电路

技术领域

本发明属于电工仪器仪表行业实验室测量测试领域，并且更具体地，涉及一种实验室用电容式电压互感器测量电路。

背景技术

随着电网的发展，长距离、跨区域特高压交流输电系统的应用越来越广泛，其对电能计量的准确度也提出了更高的要求。特高压电网中电压量的采集大多采用电容式电压互感器，并根据采集的电压电流量计算得到线路的传输功率，进而得到线路损耗，因此电容式电压互感器的测量准确度直接影响了功率及线损的计量准确度。

实际电力系统输电线路中，由于电压等级较高，通常只能对电容式电压互感器单台设备的准确度进行离线检测，无法考察多种干扰叠加对测量误差的影响。由于互感器体积的影响，也无法在实验室环境下研究电容式电压互感器的准确度对电能测量的影响，因此难以研究电容式电压互感器对线路功率测量及线路损耗测量的影响。现有的动模实验用电容式电压互感器均侧重于暂态特性，在稳态传变特性上大多简化了电容分压的环节，仅对电容式电压互感器等效电路进行了重现，不适合研究电容式电压互感器对功率计量及测量的影响。

发明内容

为了解决背景技术存在的上述问题，本发明提供一种实验室用电容式电压互感器测量电路。所述电路包括：

电压输入端U_i，其一端与高压电容C₁连接，另一端接一次线路；

电压输出端U_o+，其一端与串联支路电阻R_S连接，另一端接信号采集电路或者电能表；

接地端N，其与中压电容C₂一端相连，用于对所述电路进行接地保护；

电容分压器，由高压电容C₁和中压电容C₂串联组成，用于承受线路电压，实现分压功能；

串联支路电感L_S，其一端与串联支路电阻R_S串联，另一端连接在高压电容C₁和中压电容C₂中间，用于表示实际电容式电感互感器的补偿电抗器和中间变压器的漏抗；

串联支路电阻R_S，其一端与串联支路电感L_S串联，另一端与电压输出端U_o+相连，用于表示实际电容式电感互感器的功率损耗。

根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种获取实验室用电容式电感互感器测量电路中参数的方法，所述方法包括：

测量实际电容式电压互感器的参数，所述参数包括高压电容C_1p、中压电容C_2p、补偿电抗器电感L_cp，中间变压器T一次侧电阻R_1p、漏感L_1p，中间变压器T二次侧电阻R_2p’、漏感L_2p’，中间变压器T变比k_np，额定时负载端相电压有效值U₀’，额定时负载容量S_N’；

将中间变压器一次侧参数归算到中间变压器二次侧，并结合中间变压器二次侧参数和计算结果进行整理得到中间变量C_e’，L_S’和R_S’，计算公式如下：

C_e'＝C'_1p+C'_2p

L'_S＝L'_Cp+L'_1p+L'_2p

R'_S＝R'_1p+R'_2p

实验室用电容式电压互感器测量电路所能承载的最大负载容量为S_N，根据如下公式确定实际电容式电压互感器和实验室用电容式电压互感器测量电路的模拟比K_S：

K_S＝S'_N/S_N

基于中间变量L_S’、R_S’和所述测量电路的模拟比K_S，按照比例折算所述测量电路的串联支路电感L_S和串联支路电阻R_S，计算公式如下：

L_S＝K_S·L'_S

R_S＝K_S·R'_S

所述测量电路电压输入端U_i+接入的一次电路的额定相电压有效值为U_DM，则电容分压器分压K_C为：

K_C＝U_DM/U₀

基于中间变量C_e’、电容分压器分压比K_C和所述测量电路的模拟比K_S确定高压电容C₁和中压电容C₂，计算公式如下：

综上所述，本发明中的电容式电压互感器测量电路增加了电容分压环节，并通过推导可获得相关参数，从而可以较好地评估电容式电压互感器对功率计量及线损测量的影响。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1示出了本发明具体实施方式的实验室用电容式电压互感器测量电路的原理图。

图2示出了本发明具体实施方式的实际电容式电压互感器的电路图；

图3示出了本发明具体实施方式的实际电容式电压互感器中的中间变压器T的电路图；以及

图4示出了本发明具体实施方式的获取实验室用电容式电压互感器测量电路中参数的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1示出了本发明具体实施方式的实验室用电容式电压互感器测量电路的原理图。如图1所示，本发明所述的实验室用电容式电压互感器测量电路包括：

电压输入端U_i，其一端与高压电容C₁连接，另一端接一次线路；

电压输出端U_o+，其一端与串联支路电阻R_S连接，另一端接信号采集电路或者电能表；

接地端N_，其与中压电容C₂一端相连，用于对所述电路进行接地保护；

电容分压器，由高压电容C₁和中压电容C₂串联组成，用于承受线路电压，实现分压功能；

串联支路电感L_S，其一端与串联支路电阻R_S串联，另一端连接在高压电容C₁和中压电容C₂中间，用于表示实际电容式电感互感器的补偿电抗器和中间变压器的漏抗；

串联支路电阻R_S，其一端与串联支路电感L_S串联，另一端与电压输出端U_o+相连，用于表示实际电容式电感互感器的功率损耗。

图2示出了本发明具体实施方式的实际电容式电压互感器的电路图。图3示出了本发明具体实施方式的实际电容式电压互感器中的中间变压器T的电路图。结合图2和图3可知，实际电容式电压互感器中的参数包括高压电容C_1p、中压电容C_2p、补偿电抗器电感L_cp，中间变压器T一次侧电阻R_1p、漏感L_1p，中间变压器T二次侧电阻R_2p’、漏感L_2p’，中间变压器T变比k_np，额定时负载端相电压有效值U₀’，额定时负载容量S_N’。

图4示出了本发明具体实施方式的获取实验室用电容式电压互感器测量电路中参数的方法的流程图。如图4所示，获取实验室用电容式电感互感器测量电路中参数的方法从步骤S401开始。

在步骤S401，测量实际电容式电压互感器的参数，所述参数包括高压电容C_1p、中压电容C_2p、补偿电抗器电感L_cp，中间变压器T一次侧电阻R_1p、漏感L_1p，中间变压器T二次侧电阻R_2p’、漏感L_2p’，中间变压器T变比k_np，额定时负载端相电压有效值U₀’，额定时负载容量S_N’。

在步骤S402，将中间变压器一次侧参数归算到中间变压器二次侧，并结合中间变压器二次侧参数和计算结果进行整理得到中间变量C_e’，L_S’和R_S’，计算公式如下：

C'_e＝C'_1p+C'_2p

L'_S＝L'_Cp+L'_1p+L'_2p

R'_S＝R'_1p+R'_2p

在步骤S403，基于实验室用电容式电压互感器测量电路所能承载的最大负载容量为S_N，根据如下公式确定实际电容式电压互感器和实验室用电容式电压互感器测量电路的模拟比K_S：

K_S＝S'_N/S_N

在步骤S404，基于中间变量L_S’、R_S’和所述测量电路的模拟比K_S，按照比例折算所述测量电路的串联支路电感L_S和串联支路电阻R_S，计算公式如下：

L_S＝K_S·L'_S

R_S＝K_S·R'_S

在步骤S405，所述测量电路电压输入端U_i+接入的一次电路的额定相电压有效值为U_DM，则电容分压器分压K_C为：

K_C＝U_DM/U₀

在步骤S406，基于中间变量C_e’、电容分压器分压比K_C和所述测量电路的模拟比K_S确定高压电容C₁和中压电容C₂，计算公式如下：

已经通过上述实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该【装置、组件等】”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (2)

1.一种实验室用电容式电感互感器测量电路，所述电路包括：

电压输入端U_i，其一端与高压电容C₁连接，另一端接一次线路；

电压输出端U_o+，其一端与串联支路电阻R_S连接，另一端接信号采集电路或者电能表；

接地端N，其与中压电容C₂一端相连，用于对所述电路进行接地保护；

电容分压器，由高压电容C₁和中压电容C₂串联组成，用于承受线路电压，实现分压功能；

串联支路电感L_S，其一端与串联支路电阻R_S串联，另一端连接在高压电容C₁和中压电容C₂中间，用于表示实际电容式电感互感器的补偿电抗器和中间变压器的漏抗；

串联支路电阻R_S，其一端与串联支路电感L_S串联，另一端与电压输出端U_o+相连，用于表示实际电容式电感互感器的功率损耗。

2.一种获取实验室用电容式电感互感器测量电路中参数的方法，所述方法包括：

测量实际电容式电压互感器的参数，所述参数包括高压电容C_1p、中压电容C_2p、补偿电抗器电感L_cp，中间变压器T一次侧电阻R_1p、漏感L_1p，中间变压器T二次侧电阻R_2p’、漏感L_2p’，中间变压器T变比k_np，额定时负载端相电压有效值U₀’，额定时负载容量S_N’；

将中间变压器一次侧参数归算到中间变压器二次侧，并结合中间变压器二次侧参数和计算结果进行整理得到中间变量C_e’，L_S’和R_S’，计算公式如下：

$C_{1p}^{\′}=k_{np}^2\·C_{1p}$

$C_{2p}^{\′}=k_{np}^2\·C_{2p}$

$L_{Cp}^{\′}=L_{Cp}/k_{np}^2$

$R_{1p}^{\′}=R_{1p}/k_{np}^2$

$L_{1p}^{\′}=L_{1p}/k_{np}^2$

C_e'＝C'_1p+C'_2p

L'_S＝L'_Cp+L'_1p+L'_2p

R'_S＝R'_1p+R'_2p

实验室用电容式电压互感器测量电路所能承载的最大负载容量为S_N，根据如下公式确定实际电容式电压互感器和实验室用电容式电压互感器测量电路的模拟比K_S：

K_S＝S'_N/S_N

基于中间变量L_S’、R_S’和所述测量电路的模拟比K_S，按照比例折算所述测量电路的串联支路电感L_S和串联支路电阻R_S，计算公式如下：

L_S＝K_S·L'_S

R_S＝K_S·R'_S

所述测量电路电压输入端U_i+接入的一次电路的额定相电压有效值为U_DM，则电容分压器分压K_C为：

K_C＝U_DM/U₀

基于中间变量C_e’、电容分压器分压比K_C和所述测量电路的模拟比K_S确定高压电容C₁和中压电容C₂，计算公式如下：

$C_1=\frac{C_e^{\′}}{K_C\·K_S}$

$C_2=\frac{(K_C-1)C_e^{\′}}{K_C\·K_S}.$