CN106771423A - 一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法和装置，其中方法包括如下步骤：分别检测电子式电容分压互感器的高压臂电容和低压臂电容的温度；计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；对温度补偿后的分压信号U进行转换和输出。由于本发明所提供的技术方案，在计算实时分压比时考虑到了高压臂电容和低压臂电容温度变化不一致造成的影响，因此能够解决由于高压臂电容和低压臂电容温度差异而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题。
Description
技术领域
本发明属于智能变电站电子式互感器检测技术领域，具体涉及一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法和装置。
背景技术
按照传感器的工作原理，有源电子式电压互感器可分为电阻分压型互感器、阻容分压型互感器和电容分压型互感器。在高电压的工况下，电阻分压型互感器对绝缘材料的要求较高，并且存在电阻元件的稳定性差、高压电极电晕放电等问题，容易引起较大的测量误差；阻容分压型互感器因存在微分处理回路和积分处理回路，其暂态性能难以保证；而电容分压型采用电容串联分压原理，直接传变一次高压信号，在电力系统中应用比较广泛，并且谐波性能良好。但是电子式电容分压互感器经常置于室外，如果室外的温度产生较大的变化时，会直接影响到高压臂电容和低压臂电容的容值，使得电容分压传感器的分压比不稳定，从而影响电压互感器输出的准确度。
现有的方法是采用导热性能好的绝缘材料和同一批次的电容器，进行温度循环试验，使高压臂电容和低压臂电容的温度系数尽量一致，减小温度变化对电容分压传感器分压比的影响。
但是高压臂电容和低压臂电容的温度系数依然不一致，并且在某些工况下，当低压臂电容和高压臂电容之间的距离较远时，如立柱式的电容分压互感器，低压臂电容和高压臂电容的温度变化也不一致，两者之间的温度存在差异，因此这种方法不能完全消除温度变化对电容分压互感器输出准确度的影响。
发明内容
本发明提供一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法和装置，用于解决由于高压臂电容和低压臂电容温度差异而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题。
本发明提供技术方案：一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，包括如下步骤：
(1)分别检测电子式电容分压互感器的高压臂电容和低压臂电容的温度；
(2)计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；
(3)根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
(4)对温度补偿后的分压信号U进行转换和输出。
进一步的，所述电子式电容分压互感器在标准温度下的分压比为K，根据公式对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U。
进一步的，当电子式电容分压互感器高压臂电容C1的温度与标准温度之间的差值为Δt1，低压臂电容与标准温度C2之间的差值为Δt2时，电子式电容分压互感器的实时分压比
其中p1和p2分别为电子式电容分压互感器高压臂电容和低压臂电容的温度系数。
进一步的，当电子式电容分压互感器低压臂电容为至少两个规格相同的电容并联而成的电容组时，电子式电容分压互感器的实时分压比其中p0为并联电容组中每个电容的温度系数，C0为并联电容组中每个电容在20℃时的容值。
本发明提供的一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，首先检测出电子式电容分压互感器高压臂电容和低压臂电容的温度，然后计算出电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比，利用实施分压比对测得的分压信号进行补偿。由于本发明所提供的技术方案，在计算实时分压比时考虑到了高压臂电容和低压臂电容温度变化不一致造成的影响，因此能够解决由于高压臂电容和低压臂电容温度差异而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题。并且本发明所提供的技术方案不需要将高压臂电容和低压臂电容的温度系数保持一致，也不需要对电子式电容分压互感器进行温度循环试验，所需的成本较低。
一种电子式电容分压互感器的温度补偿装置，包括温度检测模块、实时分压比计算模块、温度补偿模块和转换输出模块；
所述温度检测模块用于分别检测电子式电容分压互感器的高压臂电容和低压臂电容的温度；
所述实时分压比计算模块用于计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；
所述温度补偿模块用于根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
所述转换输出模块用于对温度补偿后的分压信号U进行转换和输出。
进一步的，所述电子式电容分压互感器在标准温度下的分压比为K，根据公式对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U。
进一步的，当电子式电容分压互感器高压臂电容的温度与20℃之间的差值为Δt1，低压臂电容与20℃之间的差值为Δt2时，电子式电容分压互感器的实时分压比
其中p1和p2分别为电子式电容分压互感器高压臂电容和低压臂电容的温度系数，C1为高压臂电容在20℃时容值，C2为低压臂电容在20℃时的容值。
进一步的，当电子式电容分压互感器低压臂电容为至少两个规格相同的电容并联而成的电容组时，电子式电容分压互感器的实时分压比其中p0为并联电容组中每个并联电容的温度系数，C0为每个并联电容在20℃时的容值。
附图说明
图1为低压臂电容为n个电容并联的电子式电容分压互感器的结构图；
图2为方法实施例中温度补偿方法的流程图；
图3为低压臂电容为一个电容的电子式电容分压互感器的结构图。
具体实施方式
本发明提供一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法和装置，用于解决由于温度发生变换而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题，其中方法包括如下步骤：
(1)检测电子式电容分压互感器的高压臂电容和低压臂电容的温度；
(2)计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；
(3)根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
(4)对温度补偿后的分压信号U进行转换和输出。
由于本发明所提供的技术方案，在计算实时分压比时考虑到了高压臂电容和低压臂电容温度变化不一致造成的影响，因此能够解决由于高压臂电容和低压臂电容温度差异而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本实施例提供一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，用于对电子式电容分压互感器进行温度补偿。
电子式电容分压互感器的结构如图1所示，包括电容分压传感器、温度采集回路和二次信号采集电路。
电容分压传感器包括由高压臂电容和低压臂电容串联而成的分压电路，分压电路的两端用于连接待测电压U0，高压臂电容和低压臂电容的串联点设有分压点，用于输出分压信号。低压臂电容是n个规格相同的电容并联而成的电容组，n为大于1的正整数。
温度采集回路包括温度传感器和温度信号校正模块，温度传感器分别置于电容分压传感器的高压臂电容和低压臂电容侧，用于检测高压臂电容和低压臂电容的实时温度信息，并将其发送给温度信号校正模块。温度信号校正模块对温度传感器采集到的温度信息进行校正。
二次信号采集电路包括依次连接的信号调理电路、模数转换电路、FPGA模块和光电转换模块。
信号处理电路采集连接电容分压传感器的分压点和温度校正模块，用于对从电容分压传感器采集到的分压信号进行隔离、放大和滤波处理，以及将温度传感器采集到的温度信息转化为电信号，并将处理后的数据发送给模数转换及数字处理电路。
模数转换电路用于将信号处理电路处理过的分压信号和温度信息转化成的电信号转化为数字信号，并将其发送给FPGA模块。
FPGA模块用于根据高压臂电容和低压臂电容的温度信息对分压信号进行温度补偿，并将其发送给光电转换模块，光电转换模块用于将补偿后的分压电压转化为光信号输出。
高压臂电容在标准温度下，即在20℃时的电容值为C1，由悬浮筒体和一次导体组成，采用同轴电容分压原理，实现一次高电压信号的准确传变，其计算公式为：
C1＝2πε0εr×l×ln(φ1/φ2)
式中，ε0、εr分别为空气介电常数和绝缘介质的空气介电常数，l为20℃时高压臂电容悬浮筒体长度，φ1为20℃时高压臂电容悬浮筒体的内径，φ2为20℃时高压臂电容一次导体的外径。
低压臂并联电容组中的每个电容在标准温度下，即在20℃时的电容值为C0，则并联后在标准温度下其容值C2为：
C2＝n×C0
则电子式电容分压互感器的标准分压比
本实施例提供一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，其流程如图2所示，具体步骤如下：
(1)通过温度采集回路分别检测高压臂电容和低压臂电容的温度；
(2)计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；
设当前电子式电容分压互感器高压臂电容的温度与20℃之间的差值为Δt1，低压臂电容的温度与20℃之间的差值为Δt2，则此时高压臂电容的容值为
C1'＝2πε0εr×(1+Δt1×p1)×l×ln(φ1/φ2)＝(1+Δt1×p1)C1
低压臂电容的容值为
C2'＝＝(1+Δt0×p0)C0
因此电子电容分压互感器的实时分压比为
上述式中的p0和p1分别为电子式电容分压互感器高压臂电容C1和低压臂电容C0的温度系数。
(3)根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
设一次高电压为U0，则实际测出的分压信号U'＝K'×U0，而按照标准分压比测出的分压信号应为所以采用公式对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
(4)通过光电转换模块对补偿后的分压信号U进行光电转换，转化成FT3数字报文输出至合并单元。
作为其他实施方式，当低压臂电容仅采用一个在20℃下容值为C2的电容时，如图3所示，电子式电容分压互感器的实时分压比
式中p2为低压臂电容的温度系数。
装置实施例：
本实施例提供一种电子式电容分压互感器的温度补偿装置，包括温度检测模块、实时分压比计算模块、温度补偿模块和转换输出模块；
所述温度检测模块用于分别检测电子式电容分压互感器的高压臂电容和低压臂电容的温度；
所述实时分压比计算模块用于计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；
所述温度补偿模块用于根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
所述转换输出模块用于对温度补偿后的分压信号U进行转换和输出。
本实施例所提供的一种电子式电容分压互感器的温度补偿装置，其中各模块并不是硬件模块，而是按照上述方法进行编程所得到的软件模块，运行在电子式电容分压互感器相应的控制器中，能够存储在移动存储装置或者固定存储装置中。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)分别检测电子式电容分压互感器的高压臂电容和低压臂电容的温度；
(2)计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；
(3)根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
(4)对温度补偿后的分压信号的电压值U进行转换和输出。
2.根据权利要求1所述的一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，其特征在于，所述电子式电容分压互感器在标准温度下的分压比为K，根据公式对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U。
3.根据权利要求1所述的一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，其特征在于，当电子式电容分压互感器高压臂电容的温度与20℃之间的差值为Δt1，低压臂电容与20℃之间的差值为Δt2时，电子式电容分压互感器的实时分压比
其中p1和p2分别为电子式电容分压互感器高压臂电容和低压臂电容的温度系数，C1为高压臂电容在20℃时容值，C2为低压臂电容在20℃时的容值。
4.根据权利要求1所述的一种电子式电容分压互感器的温度补偿方法，其特征在于，当电子式电容分压互感器低压臂电容为至少两个规格相同的电容并联而成的电容组时，电子式电容分压互感器的实时分压比其中p0为并联电容组中每个电容的温度系数，C0为并联电容组中每个电容在20℃时的容值。
5.一种电子式电容分压互感器的温度补偿装置，其特征在于，包括温度检测模块、实时分压比计算模块、温度补偿模块和转换输出模块；
所述温度检测模块用于分别检测电子式电容分压互感器的高压臂电容和低压臂电容的温度；
所述实时分压比计算模块用于计算电子式电容分压互感器在当前温度下的实时分压比K'；
所述温度补偿模块用于根据上述得到的实时分压比K'和电子式电容分压互感器的标准分压比K对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U；
所述转换输出模块用于对温度补偿后的分压信号U进行转换和输出。
6.根据权利要求5所述的一种电子式电容分压互感器的温度补偿装置，其特征在于，所述电子式电容分压互感器在标准温度下的分压比为K，根据公式对电子式电容分压互感器采集到的分压信号U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号U。
7.根据权利要求5所述的一种电子式电容分压互感器的温度补偿装置，其特征在于，当电子式电容分压互感器高压臂电容的温度与20℃之间的差值为Δt1，低压臂电容与20℃之间的差值为Δt2时，电子式电容分压互感器的实时分压比
其中p1和p2分别为电子式电容分压互感器高压臂电容和低压臂电容的温度系数，C1为高压臂电容在20℃时容值，C2为低压臂电容在20℃时的容值。
8.根据权利要求5所述的一种电子式电容分压互感器的温度补偿装置，其特征在于，当电子式电容分压互感器低压臂电容为至少两个规格相同的电容并联而成的电容组时，电子式电容分压互感器的实时分压比其中p0为并联电容组中每个电容的温度系数，C0为并联电容组中每个电容在20℃时的容值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 100031 No. 86 West Chang'an Avenue, Beijing, Xicheng District Applicant after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Applicant after: XJ Group Corp. Address before: 100031 No. 86 West Chang'an Avenue, Beijing, Xicheng District Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: XJ Group Corp. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20230823 Address after: 100031 No. 86 West Chang'an Avenue, Beijing, Xicheng District Applicant after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Applicant after: XJ Group Corp. Applicant after: XJ ELECTRIC Co.,Ltd. Address before: 100031 No. 86 West Chang'an Avenue, Beijing, Xicheng District Applicant before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Applicant before: XJ Group Corp. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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