CN108008336A - 一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置，其特征在于，所述装置包括：电源电路，用于提供试验电压以及向铁磁谐振频率计算电路提供一次电压；阻尼电路根据二次绕组短路控制电路的第二控制信号投入到所述不包括阻尼器的电容式电压互感器中；二次绕组短路操作电路，用于接收第一控制信号，控制不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组短路的发生和消除，用于向铁磁谐振频率计算电路输出二次电流；二次绕组短路控制电路，用于控制不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组的短路和消除时间以及接入阻尼电路的预设延时阈值；铁磁谐振频率计算电路，用于根据所述一次电压、二次电流和二次电压信号计算铁磁谐振频率。

Description

一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置及方法
技术领域
本发明涉及高压电器设备技术领域，并且更具体地，涉及一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置及方法。
背景技术
随着电力装置规模的日益扩大，其安全稳定性问题的重要程度也越来越高。电力互感器作为一类变电设备，其作用相当于电力装置的“眼睛”和“耳朵”，承担着为继电保护、测量装置以及自动控制提供测量信息的任务，其自身的可靠性和稳定性是电网安全稳定运行的重要组成部分。交流电网中用于电压测量的电压互感器主要有3类：电子式电压互感器(electronic voltage transformer，EVT)、电磁式电压互感器以及电容式电压互感器(capacitor voltage transformer，CVT)。尽管近年来EVT在技术上和运行数量上均获得了长足发展，但其相对于电磁式和电容式电压互感器数量仍然较少。电磁式电压互感器主要用于35kV及以下电压等级的电网中。在35kV以上电压等级电网中的电磁式电压互感器都是GIS型设备，且数量较少。目前国内66kV及以上等级电网中，几乎都采用CVT。
CVT的电路与等值电路如图1所示。图中，C1和C2分别为高压电容和中压电容，两者组成电容分压器，LK为补偿电抗器(其电抗为XK)，T为中间变压器，RD为阻尼装置，a、n、da、dn分别为二次绕组端子及剩余电压绕组端子，XC为等值电容(C1+C2)的电抗，XT1和X′T2分别为中间变压器一、二次绕组的漏抗(折算到中间变压器的一次侧)，R1为中间变压器一次绕组和补偿电抗器绕组直流电阻以及电容分压器损耗等值电阻之和(R1＝RT1+RK+RC)，R′2为中间变压器二次绕组的直流电阻(折算到其一次侧)，Zm为中间变压器的励磁阻抗。电磁单元主要由补偿电抗器、中间变压器和阻尼装置构成。
CVT之所以能够大规模应用，得益于其优点：具有电磁式电压互感器的全部功能，同时可做载波通信的耦合电容器；其耐雷电冲击性能理论上比电磁式电压互感器优越，可以降低雷电波的波头陡度，对变电站电气设备有一定的保护作用；不存在电磁式电压互感器与断路器断口电容的串联铁磁谐振问题。
然而，CVT同样存在铁磁谐振的可能性：由其等值电路可知，当二次侧空载时，中间变压器的励磁阻抗与等值电容相串联，其自然谐振频率一般为工频的十几分之一或更低。当CVT一次侧突然合闸或二次侧发生短路又突然消除等电流冲击时，暂态过程产生的过电压会使中间变压器铁心出现磁饱和，励磁电感急剧下降，使得其与等值电容的自然谐振频率上升至工频的1/2、1/3、1/5等，即可能出现分频谐振。由于回路中本身电阻很小，不外加阻尼或阻尼参数不当，分频铁磁谐振就会持续下去。这种谐振过电压的幅值可达到额定电压的2～3倍，长期过电流可造成中间变压器和电抗器绕组过热和绝缘损坏，同时由于剩余电压绕组开口三角电压值升高，将导致继电保护误动。因此，CVT必须设置阻尼器，在短时间内大量消耗谐振能量，以抑制其自身铁磁谐振。
由此可见，正确地选择阻尼器参数，是抑制铁磁谐振的关键所在。然而，目前阻尼器的参数设计多依赖于经验、仿真计算和试探性验证试验，需要进行多次调试和选优。究其原因主要是缺少CVT铁磁谐振频率参数的准确计算方法。
在目前的CVT各类试验中，能够获得CVT铁磁谐振频率参数的试验主要是铁磁谐振试验。GB/T 20840.5-2013《互感器第5部分：电容式电压互感器的补充技术要求》的7.2.503对铁磁谐振试验作出规定：铁磁谐振试验应采用二次端子至少短路0.1s的方法进行；切除短路所用保护装置(例如熔丝、断路器等)的选择，由制造方与用户协商确定；如果没有协议，则由制造方自行选择。实际上，这一规定的主要目的是检验铁磁谐振的振荡时间是否符合要求，而并不是计算铁磁谐振频率参数。由于CVT二次电压波形是工频分量与谐振分量的叠加，因此在阻尼器投入之后，CVT二次电压尚未完成一个铁磁谐振的整周期就破坏了铁磁谐振条件，致使利用非整周期波形无法准确估算出CVT铁磁谐振的频率参数。
发明内容
本发明提供了一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置及方法，以解决如何准确计算出电容式电压互感器的铁磁谐振的频率的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置，所述装置包括：电源电路、不包括阻尼器的电容式电压互感器、二次绕组短路操作电路、阻尼电路、二次绕组短路控制电路和铁磁谐振频率计算电路，
所述电源电路，分别与不包括阻尼器的电容式电压互感器和铁磁谐振频率计算电路的输入端相连接，用于提供试验电压以及向铁磁谐振频率计算电路提供一次电压；
所述不包括阻尼器的电容式电压互感器，分别与所述二次绕组短路操作电路的输入端和所述阻尼电路相连接，所述阻尼电路与二次绕组短路控制电路的输出端相连接，所述阻尼电路根据所述二次绕组短路控制电路的第二控制信号投入到所述不包括阻尼器的电容式电压互感器中；
所述二次绕组短路操作电路，分别与二次绕组短路控制电路的输出端和铁磁谐振频率计算电路的输入端相连接，用于接收所述二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组短路的发生和消除，用于向所述铁磁谐振频率计算电路输出二次电流；
所述二次绕组短路控制电路，用于分别向所述二次绕组短路操作电路和阻尼电路输出第一控制信号和第二控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组的短路和消除时间以及接入阻尼电路的预设延时阈值；
所述铁磁谐振频率计算电路，用于根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率。
优选地，其中所述电源电路，包括：工频电源、调压器、试验变压器和测量用电容分压器，
所述工频电源的输出端和调压器的输入端相连接，调压器的输出端和试验变压器的输入端相连接，通过调节调压器使试验变压器输出试验电压；在试验变压器的输出端接有测量用电容分压器，用于测量试验变压器输出的一次电压，并根据分压比将所述一次电压分压后通过第一电压输出端子和第二电压输出端子输出。
优选地，其中所述不包括阻尼器的电容式电压互感器，包括：一次端子、用于短路的二次端子和剩余绕组的二次端子。
优选地，其中所述阻尼电路，包括：串联连接的阻尼器和常开开关，
所述阻尼器用于抑制电容式电压互感器的铁磁谐振；
所述常开开关，用于根据所述二次绕组短路控制电路输出的第二控制信号控制阻尼电路在预设延时值到达时刻投入到不包括阻尼器的电容式电压互感器中。
优选地，其中所述二次绕组短路操作电路，包括：串联连接的二次绕组短路控制开关和短路电流传感器，
所述二次绕组短路控制开关通过接收二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，实现二次绕组短路控制开关的通断；所述短路电流传感器用于测量二次绕组短路操作电路的支路电流，输出二次电流至铁磁谐振频率计算电路。
优选地，其中所述铁磁谐振频率计算电路，根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率，包括：
利用一次电压信号进行锁相；
获取二次电流的消失时刻，将所述消失时刻记为铁磁谐振过程的起始时刻；
从铁磁谐振过程的起始时刻开始，记录包括至少一个铁磁谐振完整周期的二次电压；
将所述二次电压记为第一电压信号，并根据所述一次电压的锁相信息，将所述第一电压信号延时1/4工频周期，形成第二电压信号；
计算所述第一电压信号和第二电压信号的方均根值作为第三电压信号；
计算所述第三电压信号的极大值，并获取第三信号的极大值的时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据，此时刻为第一时刻；
以所述第三电压信号的第一个极大值为参考，依次与所述第三电压信号的其他极大值进行比较，当所述第三电压信号的两个极大值相等，且当前时刻和第一时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据分别相等时，停止比较；
计算第一时刻和当前时刻的时间差值，并计算取所述时间差值的倒数为铁磁谐振频率。
根据本发明的另一个方面，提供了一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的方法，所述方法包括：
电源电路输出试验电压施加在不包括阻尼器的电容式电压互感器上，并输出一次电压至铁磁谐振频率计算电路；
利用二次绕组短路控制电路分别向所述二次绕组短路操作电路和阻尼电路输出第一控制信号和第二控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组的短路和消除时间以及接入阻尼电路的预设延时阈值；
二次绕组短路操作电路接收所述二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组短路的发生和消除，并向所述铁磁谐振频率计算电路输出二次电流；
阻尼电路根据所述二次绕组短路控制电路的第二控制信号投入到所述不包括阻尼器的电容式电压互感器中；
铁磁谐振频率计算电路根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率。
优选地，其中所述电源电路，包括：工频电源、调压器、试验变压器和测量用电容分压器，
所述工频电源的输出端和调压器的输入端相连接，调压器的输出端和试验变压器的输入端相连接，通过调节调压器使试验变压器输出试验电压；在试验变压器的输出端接有测量用电容分压器，用于测量试验变压器输出的一次电压，并根据分压比将所述一次电压分压后通过第一电压输出端子和第二电压输出端子输出。
优选地，其中所述不包括阻尼器的电容式电压互感器，包括：一次端子、用于短路的二次端子和剩余绕组的二次端子。
优选地，其中所述阻尼电路，包括：串联连接的阻尼器和常开开关，
所述阻尼器用于抑制电容式电压互感器的铁磁谐振；
所述常开开关，用于根据所述二次绕组短路控制电路输出的第二控制信号控制阻尼电路在预设延时阈值到达时刻投入到不包括阻尼器的电容式电压互感器中。
优选地，其中所述二次绕组短路操作电路，包括：串联连接的二次绕组短路控制开关和短路电流传感器，
所述二次绕组短路控制开关通过接收二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，实现二次绕组短路控制开关的通断；所述短路电流传感器用于测量二次绕组短路操作电路的支路电流，输出二次电流至铁磁谐振频率计算电路。
优选地，其中所述铁磁谐振频率计算电路，根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率，包括：
利用一次电压信号进行锁相；
获取二次电流的消失时刻，将所述消失时刻记为铁磁谐振过程的起始时刻；
从铁磁谐振过程的起始时刻开始，记录包括至少一个铁磁谐振完整周期的二次电压；
将所述二次电压记为第一电压信号，并根据所述一次电压的锁相信息，将所述第一电压信号延时1/4工频周期，形成第二电压信号；
计算所述第一电压信号和第二电压信号的方均根值作为第三电压信号；
计算所述第三电压信号的极大值，并获取第三信号的极大值的时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据，此时刻为第一时刻；
以所述第三电压信号的第一个极大值为参考，依次与所述第三电压信号的其他极大值进行比较，当所述第三电压信号的两个极大值相等，且当前时刻和第一时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据分别相等时，停止比较；
计算第一时刻和当前时刻的时间差值，并计算取所述时间差值的倒数为铁磁谐振频率。
本发明提供了一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置及方法，通过设置预设延时阈值，在延时投入阻尼电路的条件下进行电容式电压互感器的铁磁谐振试验。在阻尼电路投入之前，获取电容式电压互感器的铁磁谐振的整周期波形，并计算电容式电压互感器的铁磁谐振频率，对于阻尼器的参数选择和中间变压器的优化设计具有重要意义。
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为根据本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置100的结构示意图；
图2为根据本发明实施方式的电源电路的示意图；
图3为根据本发明实施方式的电容式电压互感器的示意图；
图4为根据本发明实施方式的阻尼电路的示意图；
图5为根据本发明实施方式的二次绕组短路操作电路的示意图；
图6为根据本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置的示意图；以及
图7为根据本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的方法700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为根据本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置100的结构示意图。如图1所示，本发明实施方式提供的的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置，通过设置预设延时阈值，在延时投入阻尼电路的条件下进行电容式电压互感器的铁磁谐振试验，在阻尼电路投入之前，获取电容式电压互感器的铁磁谐振的整周期波形，并计算电容式电压互感器的铁磁谐振频率，对于阻尼器的参数选择和中间变压器的优化设计具有重要意义。本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置100包括：电源电路101、不包括阻尼器的电容式电压互感器102、二次绕组短路操作电路103、阻尼电路104、二次绕组短路控制电路105和铁磁谐振频率计算电路106。优选地，电源电路101，分别与不包括阻尼器的电容式电压互感器102和铁磁谐振频率计算电路106的输入端相连接，用于提供试验电压以及向铁磁谐振频率计算电路提供一次电压。
优选地，其中所述电源电路101，包括：工频电源、调压器、试验变压器和测量用电容分压器，
所述工频电源的输出端和调压器的输入端相连接，调压器的输出端和试验变压器的输入端相连接，通过调节调压器使试验变压器输出试验电压；在试验变压器的输出端接有测量用电容分压器，用于测量试验变压器输出的一次电压，并根据分压比将所述一次电压分压后通过第一电压输出端子和第二电压输出端子输出。
图2为根据本发明实施方式的电源电路的示意图。如图2所示，在本发明的实施方式中，电源电路由工频电源S、调压器T1、试验变压器T2和测量用电容分压器D组成。工频电源S的输出接调压器T1的输入，调压器T1的输出接试验变压器T2的输入。通过调节调压器T1，可使试验变压器T2输出试验所需电压。试验变压器T2的输出端为电压输出端子A1。同时，在试验变压器T2的输出端接有测量用电容分压器D。测量用电容分压器D用于测量试验变压器T2的输出电压(即一次电压)，并按其自身分压比将一次电压缩小后通过一次电压输出端子S11和S12输出。A1、S11和S12同时也是电源电路的输出端子。
优选地，所述不包括阻尼器的电容式电压互感器102，分别与所述二次绕组短路操作电路103的输入端和所述阻尼电路104相连接，所述阻尼电路104与二次绕组短路控制电路105的输出端相连接，所述阻尼电路104根据所述二次绕组短路控制电路105的第二控制信号投入到所述不包括阻尼器的电容式电压互感器102中。
优选地，其中所述不包括阻尼器的电容式电压互感器102，包括：一次端子、用于短路的二次端子和剩余绕组的二次端子。
优选地，其中所述阻尼电路104，包括：串联连接的阻尼器和常开开关，所述阻尼器用于抑制电容式电压互感器的铁磁谐振；所述常开开关，用于根据所述二次绕组短路控制电路输出的第二控制信号控制阻尼电路在预设延时阈值达到时投入到不包括阻尼器的电容式电压互感器中。预设延时阈值大于至少一个周期的电容式电压互感器铁磁谐振的产生时间。
图3为根据本发明实施方式的电容式电压互感器的示意图。如图3所示，在本发明的实施方式中将需要进行铁磁谐振频率计算的电容式电压互感器的CVT的阻尼电路拆除，即构成不包括阻尼电路的电容式电压互感器，其一次端子为A，用于短路的二次端子为a和n，剩余绕组的二次端子为da和dn。
图4为根据本发明实施方式的阻尼电路的示意图。如图4所示，在本发明的实施方式中，阻尼电路的作用是在电容式电压互感器的二次绕组短路消除后再延迟一段时间之后投入，阻尼电路由阻尼器RD和常开开关k2串联而成。阻尼器RD用于阻尼CVT的铁磁谐振；常开开关k2通过接收控制信号输入端子m12输入的第二控制信号，控制阻尼器RD的投入时间。延时投入的阻尼器的输入端子为da1、dn1、控制信号输入端为m12。
优选地，所述二次绕组短路操作电路103，分别与二次绕组短路控制电路105的输出端和铁磁谐振频率计算电路106的输入端相连接，用于接收所述二次绕组短路控制电路105输出的第一控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器102的二次绕组短路的发生和消除，用于向所述铁磁谐振频率计算电路106输出二次电流。
优选地，其中所述二次绕组短路操作电路103，包括：串联连接的二次绕组短路控制开关和短路电流传感器，
所述二次绕组短路控制开关通过接收二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，实现二次绕组短路控制开关的通断；所述短路电流传感器用于测量二次绕组短路操作电路的支路电流，输出二次电流至铁磁谐振频率计算电路。
图5为根据本发明实施方式的二次绕组短路操作电路的示意图。如图5所示，在本发明的实施方式中，二次绕组短路操作电路用于控制电容式电压互感器的二次绕组短路的发生和消除，由二次绕组短路控制开关K1和短路电流传感器R串联而成。二次绕组短路控制开关K1通过接收控制信号输入端子m11输入的第一控制信号，实现开关的通断。短路电流传感器R用于测量二次绕组短路操作电路的支路电流，其输出端子为二次电流输出端子S21和S22。二次绕组短路操作电路的输入端子为a1、n1、控制信号输入端为m11，输出端子为二次电流输出端子S21和S22。
优选地，所述二次绕组短路控制电路105，用于分别向所述二次绕组短路操作电路103和阻尼电路104输出第一控制信号和第二控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器102的二次绕组的短路和消除时间以及接入阻尼电路104的预设延时阈值。
在本发明的实施方式中，二次绕组短路控制电路的作用是设置电容式电压互感器的二次绕组的短路和消除时间、以及投入阻尼电路的延时时间，并将相应指令分别通过控制信号输出端m21和m22输出。
优选地，所述铁磁谐振频率计算电路106，用于根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器102输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率。
优选地，其中所述铁磁谐振频率计算电路，根据所述一次电压、二次电流和电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率，包括：
利用一次电压信号进行锁相；
获取二次电流的消失时刻，将所述消失时刻记为铁磁谐振过程的起始时刻；
从铁磁谐振过程的起始时刻开始，记录包括至少一个铁磁谐振完整周期的二次电压；
将所述二次电压记为第一电压信号，并根据所述一次电压的锁相信息，将所述第一电压信号延时1/4工频周期，形成第二电压信号；
计算所述第一电压信号和第二电压信号的方均根值作为第三电压信号；
计算所述第三电压信号的极大值，并获取第三信号的极大值的时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据，此时刻为第一时刻；
以所述第三电压信号的第一个极大值为参考，依次与所述第三电压信号的其他极大值进行比较，当所述第三电压信号的两个极大值相等，且当前时刻和第一时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据分别相等时，停止比较；
计算第一时刻和当前时刻的时间差值，并计算取所述时间差值的倒数为铁磁谐振频率。
在本发明的实施方式中，铁磁谐振频率计算电路通过一次电压输入端子S31和S32输入一次电压，通过二次电流输入端子S41和S42输入二次电流，通过二次电压输入端子S51和S52输入二次电压，铁磁谐振频率计算装置通过对这3个输入信号的计算得出铁磁谐振频率，并通过铁磁谐振频率计算值输出端子m3输出。
以下具体举例说明本发明的实施方式
图6为根据本发明又一实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置的示意图。如图6所示，本发明又一实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置包括：试验电源及一次电压测量电路1、不包括阻尼器的电容式电压互感器2、二次绕组短路操作电路3、延时投入的阻尼器4、二次绕组短路控制电路5和铁磁谐振频率计算输出电路6。
具体连接方式为：
试验电源及一次电压测量电路1的A1与不包括阻尼器的电容式电压互感器2的A相连，试验电源及一次电压测量电路1的S11和S12分别与铁磁谐振频率计算输出电路6的一次电压输入端子S31和S32相连接；
不包括阻尼器的电容式电压互感器2的a和n分别与二次绕组短路操作电路3的a1和n1相连，da和dn分别与延时投入的阻尼器4的da1和dn1相连接；
二次绕组短路操作电路3的m11与二次绕组短路控制电路5的m21相连，S21和S22分别与铁磁谐振频率计算输出电路6的S41和S42相连；
延时投入的阻尼器4的m12与二次绕组短路控制电路5的m22相连接；
铁磁谐振频率计算输出电路6的S51和S52分别与二次绕组短路操作电路3的a1和n1相连接。
计算电容式电压互感器的铁磁谐振频率的具体工作步骤为：
Step1：调节试验电源及一次电压测量电路1，输出试验所需的试验电压施加在不包括阻尼器的电容式电压互感器2上。同时，S11和S12输出一次电压信号至铁磁谐振频率计算输出电路6的S31和S32。
Step2：通过二次绕组短路控制电路5，设置CVT二次绕组的短路和消除时间、以及投入阻尼器的延时时间，并将相应指令分别通过控制信号输出端m21和m22分别输出给二次绕组短路操作电路3和延时投入的阻尼器4。
Step3：二次绕组短路操作电路3接收到其m11的输入信号后，进行K1的通断操作。二次电流输出端子S21和S22将支路电流信号输出给铁磁谐振频率计算输出电路6的S41和S42端子。同时，a1和n1将二次电压信号输出给铁磁谐振频率计算输出电路6的S51和S52端子。
Step4：延时投入的阻尼器4接收到其m12的输入信号，在延时时刻到达后投入。
Step5：铁磁谐振频率计算输出电路6通过S31和S32接收一次电压信号，通过S41和S42接收二次电流信号，通过S51和S52接收二次电压信号，之后对这3路输入信号进行计算得出铁磁谐振频率，并通过m3输出。
铁磁谐振频率的计算可以采取多种方法，例如:
1)利用一次电压信号进行锁相；
2)获取二次电流的消失时刻，将该时刻记为铁磁谐振过程的起始时刻；
3)从铁磁谐振过程的起始时刻开始，记录一定时间段(由被试验的CVT设计参数确定该段时间的具体长短)的二次电压。该时间段内的二次电压至少包含一个铁磁谐振的完整周期；
4)将所记录时间段的二次电压记为信号1。根据一次电压的锁相信息，将信号1延时1/4工频周期后形成信号2；
5)求取信号1和信号2的方均根值，记为信号3；
6)求取信号3的极大值，并记录与极大值相对应的时刻、信号1数值、信号2数值；
7)以信号3的第一个极大值为参考，依次与信号3的其他极大值做比较。当两个极大值相等，且对应时刻的信号1数值相等、信号2数值相等时，停止比较。此时所得时刻与信号3第一个极大值对应时刻之差，即为铁磁谐振的周期；
8)求铁磁谐振周期的倒数，即得铁磁谐振频率的计算值。
图7为根据本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的方法700的流程图。如图7所示，本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的方法700用于通过延时投入阻尼电路对电容式电压互感器的铁磁谐振频率进行计算。本发明实施方式的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的方法700从步骤701处开始，在步骤701电源电路输出试验电压施加在不包括阻尼器的电容式电压互感器上，并输出一次电压至铁磁谐振频率计算电路。优选地，其中所述电源电路，包括：工频电源、调压器、试验变压器和测量用电容分压器，
所述工频电源的输出端和调压器的输入端相连接，调压器的输出端和试验变压器的输入端相连接，通过调节调压器使试验变压器输出试验电压；在试验变压器的输出端接有测量用电容分压器，用于测量试验变压器输出的一次电压，并根据分压比将所述一次电压分压后通过第一电压输出端子和第二电压输出端子输出。
优选地，在步骤702利用二次绕组短路控制电路分别向所述二次绕组短路操作电路和阻尼电路输出第一控制信号和第二控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组的短路和消除时间以及接入阻尼电路的预设延时阈值。
优选地，其中所述阻尼电路，包括：串联连接的阻尼器和常开开关，
所述阻尼器用于抑制电容式电压互感器的铁磁谐振；
所述常开开关，用于根据所述二次绕组短路控制电路输出的第二控制信号控制阻尼电路在预设延时阈值到达时刻投入到不包括阻尼器的电容式电压互感器中。
优选地，其中所述二次绕组短路操作电路，包括：串联连接的二次绕组短路控制开关和短路电流传感器，
所述二次绕组短路控制开关通过接收二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，实现二次绕组短路控制开关的通断；所述短路电流传感器用于测量二次绕组短路操作电路的支路电流，输出二次电流至铁磁谐振频率计算电路。
优选地，在步骤703二次绕组短路操作电路接收所述二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组短路的发生和消除，并向所述铁磁谐振频率计算电路输出二次电流。
优选地，其中所述不包括阻尼器的电容式电压互感器，包括：一次端子、用于短路的二次端子和剩余绕组的二次端子。
优选地，在步骤704阻尼电路根据所述二次绕组短路控制电路的第二控制信号投入到所述不包括阻尼器的电容式电压互感器中。
优选地，在步骤705铁磁谐振频率计算电路根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率。
优选地，其中所述铁磁谐振频率计算电路，根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率，包括：
利用一次电压信号进行锁相；
获取二次电流的消失时刻，将所述消失时刻记为铁磁谐振过程的起始时刻；
从铁磁谐振过程的起始时刻开始，记录包括至少一个铁磁谐振完整周期的二次电压；
将所述二次电压记为第一电压信号，并根据所述一次电压的锁相信息，将所述第一电压信号延时1/4工频周期，形成第二电压信号；
计算所述第一电压信号和第二电压信号的方均根值作为第三电压信号；
计算所述第三电压信号的极大值，并获取第三信号的极大值的时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据，此时刻为第一时刻；
以所述第三电压信号的第一个极大值为参考，依次与所述第三电压信号的其他极大值进行比较，当所述第三电压信号的两个极大值相等，且当前时刻和第一时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据分别相等时，停止比较；
计算第一时刻和当前时刻的时间差值，并计算取所述时间差值的倒数为铁磁谐振频率。
本发明的实施例的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的方法700与本发明的另一个实施例的计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量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 (12)

1.一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的装置，其特征在于，所述装置包括：电源电路、不包括阻尼器的电容式电压互感器、二次绕组短路操作电路、阻尼电路、二次绕组短路控制电路和铁磁谐振频率计算电路，
所述电源电路，分别与不包括阻尼器的电容式电压互感器和铁磁谐振频率计算电路的输入端相连接，用于提供试验电压以及向铁磁谐振频率计算电路提供一次电压；
所述不包括阻尼器的电容式电压互感器，分别与所述二次绕组短路操作电路的输入端和所述阻尼电路相连接，所述阻尼电路与二次绕组短路控制电路的输出端相连接，所述阻尼电路根据所述二次绕组短路控制电路的第二控制信号投入到所述不包括阻尼器的电容式电压互感器中；
所述二次绕组短路操作电路，分别与二次绕组短路控制电路的输出端和铁磁谐振频率计算电路的输入端相连接，用于接收所述二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组短路的发生和消除，用于向所述铁磁谐振频率计算电路输出二次电流；
所述二次绕组短路控制电路，用于分别向所述二次绕组短路操作电路和阻尼电路输出第一控制信号和第二控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组的短路和消除时间以及接入阻尼电路的预设延时阈值；
所述铁磁谐振频率计算电路，用于根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源电路，包括：工频电源、调压器、试验变压器和测量用电容分压器，
所述工频电源的输出端和调压器的输入端相连接，调压器的输出端和试验变压器的输入端相连接，通过调节调压器使试验变压器输出试验电压；在试验变压器的输出端接有测量用电容分压器，用于测量试验变压器输出的一次电压，并根据分压比将所述一次电压分压后通过第一电压输出端子和第二电压输出端子输出。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不包括阻尼器的电容式电压互感器，包括：一次端子、用于短路的二次端子和剩余绕组的二次端子。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻尼电路，包括：串联连接的阻尼器和常开开关，
所述阻尼器用于抑制电容式电压互感器的铁磁谐振；
所述常开开关，用于根据所述二次绕组短路控制电路输出的第二控制信号控制阻尼电路在预设延时值到达时刻投入到不包括阻尼器的电容式电压互感器中。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二次绕组短路操作电路，包括：串联连接的二次绕组短路控制开关和短路电流传感器，
所述二次绕组短路控制开关通过接收二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，实现二次绕组短路控制开关的通断；所述短路电流传感器用于测量二次绕组短路操作电路的支路电流，输出二次电流至铁磁谐振频率计算电路。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁磁谐振频率计算电路，根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率，包括：
利用一次电压信号进行锁相；
获取二次电流的消失时刻，将所述消失时刻记为铁磁谐振过程的起始时刻；
从铁磁谐振过程的起始时刻开始，记录包括至少一个铁磁谐振完整周期的二次电压；
将所述二次电压记为第一电压信号，并根据所述一次电压的锁相信息，将所述第一电压信号延时1/4工频周期，形成第二电压信号；
计算所述第一电压信号和第二电压信号的方均根值作为第三电压信号；
计算所述第三电压信号的极大值，并获取第三信号的极大值的时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据，此时刻为第一时刻；
以所述第三电压信号的第一个极大值为参考，依次与所述第三电压信号的其他极大值进行比较，当所述第三电压信号的两个极大值相等，且当前时刻和第一时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据分别相等时，停止比较；
计算第一时刻和当前时刻的时间差值，并计算取所述时间差值的倒数为铁磁谐振频率。
7.一种计算电容式电压互感器铁磁谐振频率的方法，其特征在于，所述方法包括：
电源电路输出试验电压施加在不包括阻尼器的电容式电压互感器上，并输出一次电压至铁磁谐振频率计算电路；
利用二次绕组短路控制电路分别向所述二次绕组短路操作电路和阻尼电路输出第一控制信号和第二控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组的短路和消除时间以及接入阻尼电路的预设延时阈值；
二次绕组短路操作电路接收所述二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，控制所述不包括阻尼器的电容式电压互感器的二次绕组短路的发生和消除，并向所述铁磁谐振频率计算电路输出二次电流；
阻尼电路根据所述二次绕组短路控制电路的第二控制信号投入到所述不包括阻尼器的电容式电压互感器中；
铁磁谐振频率计算电路根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电源电路，包括：工频电源、调压器、试验变压器和测量用电容分压器，
所述工频电源的输出端和调压器的输入端相连接，调压器的输出端和试验变压器的输入端相连接，通过调节调压器使试验变压器输出试验电压；在试验变压器的输出端接有测量用电容分压器，用于测量试验变压器输出的一次电压，并根据分压比将所述一次电压分压后通过第一电压输出端子和第二电压输出端子输出。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述不包括阻尼器的电容式电压互感器，包括：一次端子、用于短路的二次端子和剩余绕组的二次端子。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述阻尼电路，包括：串联连接的阻尼器和常开开关，
所述阻尼器用于抑制电容式电压互感器的铁磁谐振；
所述常开开关，用于根据所述二次绕组短路控制电路输出的第二控制信号控制阻尼电路在预设延时阈值到达时刻投入到不包括阻尼器的电容式电压互感器中。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述二次绕组短路操作电路，包括：串联连接的二次绕组短路控制开关和短路电流传感器，
所述二次绕组短路控制开关通过接收二次绕组短路控制电路输出的第一控制信号，实现二次绕组短路控制开关的通断；所述短路电流传感器用于测量二次绕组短路操作电路的支路电流，输出二次电流至铁磁谐振频率计算电路。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述铁磁谐振频率计算电路，根据所述一次电压、二次电流和不包括阻尼器的电容式电压互感器输出的二次电压信号计算铁磁谐振频率，包括：
利用一次电压信号进行锁相；
获取二次电流的消失时刻，将所述消失时刻记为铁磁谐振过程的起始时刻；
从铁磁谐振过程的起始时刻开始，记录包括至少一个铁磁谐振完整周期的二次电压；
将所述二次电压记为第一电压信号，并根据所述一次电压的锁相信息，将所述第一电压信号延时1/4工频周期，形成第二电压信号；
计算所述第一电压信号和第二电压信号的方均根值作为第三电压信号；
计算所述第三电压信号的极大值，并获取第三信号的极大值的时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据，此时刻为第一时刻；
以所述第三电压信号的第一个极大值为参考，依次与所述第三电压信号的其他极大值进行比较，当所述第三电压信号的两个极大值相等，且当前时刻和第一时刻的第一电压信号数据和第二电压信号数据分别相等时，停止比较；
计算第一时刻和当前时刻的时间差值，并计算取所述时间差值的倒数为铁磁谐振频率。
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