CN115060948A - 一种阻容阻分压式电子式电压传感器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种阻容阻分压式电子式电压传感器及其使用方法，阻容阻分压式电子式电压传感器包括：高压厚膜电阻，隔直电容，低压采样电阻，二次处理及防护电路，其中高压厚膜电阻的一端接待测电压信号的一端，另一端接隔直电容的一端和二次电路的一端，隔直电容的另一端接低压采样电阻的一端，低压采样电阻的另一端再接入到二次电路的另一端并同时接地。本发明提出了一种精度高，并实现一二次隔离，提供对地绝缘电阻高，且体积小、成本低，抗干扰高、高可靠性、使用范围广的电子式电压传感器。

Description

一种阻容阻分压式电子式电压传感器及其使用方法

技术领域

本发明属于配网技术领域，更具体地，涉及一种阻容阻分压式电子式电压传感器及其使用方法。

背景技术

目前配电网中常用的电压互感器原理为电磁式电压互感器，然而在运行过程中，由于电磁式电压互感器的非线性励磁电感与系统对地电容在线路电压直接有波动突变时容易产生铁磁谐振，存在体磁饱和、铁磁共振的现象，对电网安全造成威胁；同时此种电压互感器体积大，重量也不轻，不方便安装以及集成到开关中，所以需要一种新的产品代替现有的电磁式电压互感器。

目前市场上主要有电阻分压式和电容分压式两种分压原理的传感器，其中电阻分压式的优点是电压比调节灵活，-40℃到70℃的温度范围内测量误差小；但是其对地绝缘电阻为本身的电阻值，一般在几十兆欧姆，影响高压设备的对地绝缘能力，并且易受周边环境的电磁干扰；而电容分压式虽然抗干扰性好，对地绝缘电阻大，但是其高压臂电容和低压臂电容材质不同，造成其在-40℃到 70℃的温度范围内测量误差容易超出标准要求；同时这两者都没有考虑过一二次之间的隔离问题，造成一次击穿后，高压容易进入二次回路，对后续设备造成威胁。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种采用阻容阻分压原理的电子式电压传感器及其使用方法，包含一次分压部分和二次处理电路部分；其可以解决传统电磁式电压互感器的铁磁谐振问题、体积大及重量过重等问题，可满足现在配网的需求，应用于线路电压检测，并可集成在高压开关设备中。

本发明采用如下的技术方案。本发明的第一方面提供了一种阻容阻分压式电子式电压传感器，包括：高压隔直电容臂、低压臂和二次处理及防护电路；其中，高压臂包括第一电阻；低压臂包括电容和第二电阻；第一电阻的一端接待测电压信号的一端，另一端接隔直电容的一端和二次处理及防护电路的一端；电容的另一端接第二电阻的一端；第二电阻的另一端再接入到二次处理及防护电路的另一端，并同时接地；第二电阻两端输出测量信号。

优选地，所述第一电阻为高压厚膜电阻，所述电容为隔直电容，所述第二电阻为低压采样电阻；

设置高压厚膜电阻、隔直电容和低压采样电阻，使高压臂和低压臂占分压达到设定值。

优选地，隔直电容在2500V的绝缘电阻摇表下，使阻容阻分压式电子式电压传感器对地绝缘电阻达1000MΩ以上。

优选地，高压厚膜电阻采用大功率、高精度、低温漂的材料；低压采样电阻也采用低温漂、高精度的材料。

优选地，二次处理及防护电路包括：串联连接的气体放电管和瞬态抑制二极管。

优选地，当外部的冲击干扰达到限值或一次击穿时，瞬态抑制二极管和气体放电管即发生动作击穿，形成电流泄放回路，直接将高压从接地点泄放，用于对隔直电容和低压采样电阻及二次部分形成防护。

优选地，高压臂为所述阻容阻分压式电子式电压传感器主体，安装在高压开关设备中，低压臂和二次处理及防护电路封装为二次模块也放在高压开关设备中。

优选地，高压臂、低压臂和二次处理及防护电路封装为一个整体安装在高压开关设备中。

优选地，高压臂与低压臂过高压绝缘电缆相接。

本发明的第二方面提供了一种所述的阻容阻分压式电子式电压传感器的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，根据输出电压需要，调整和更换低压臂中的电容和第二电阻，使高压臂和低压臂的分压比满足设定值；

步骤2，将阻容阻分压式电子式电压传感器安装至在高压开关设备中；

步骤3，将高压臂的一端接待测电压信号的一端，低压臂中第二电阻两端输出测量信号；

步骤4，判断外部的冲击干扰是否达到限制一次击穿，若是二次处理及防护电路投入防护。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

1、采用本原理的阻容阻分压电子式传感器主要由高压厚膜电阻、隔直电容、低压采样电阻串联组成，与传统电磁式互感器相比，阻容阻分压电子式传感器具有结构简单、重量轻、安装方便等优点，并且解决了铁磁谐振问题；

2、由于阻容阻分压电子式传感器的高压臂和低压臂均采用高精度的低温漂材料，且低压臂可以根据高压臂的温度特性进行选择调整，可以具有较好的温度误差特性；

3、高压臂和低压臂主要分压部件均为电阻，可以更好的进行分压比的调节和误差调整，并且通过隔直电容进行相位的误差调整。

4、低压臂中的隔直电容可以充分的提高电压传感器的对地绝缘电阻，使其在2500V的绝缘电阻摇表下，对地绝缘电阻达1000MΩ以上。

5、二次处理及防护电路可以在阻容阻分压电子式互感器受到一次电压的冲击干扰时，对二次回路进行防护，做到一二次的隔离。

附图说明

图1为本发明的阻容阻分压电子互感器原理图。

图2为本发明的阻容阻分压电子互感器使用方法流程图。

图中：

1、高压厚膜电阻；

2、隔直电容；

3、低压采样电阻；

4、二次处理及防护电路。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1所示，本发明实施例1提供了一种阻容阻分压式电子式电压传感器，包括：第一电阻，电容，第二电阻和二次处理及防护电路4。第一电阻的一端接待测电压信号的一端，另一端接隔直电容的一端和二次处理及防护电路 4的一端；电容的另一端接第二电阻的一端；第二电阻的另一端再接入到二次处理及防护电路4的另一端，并同时接地，第二电阻两端输出测量信号。

在本发明优选但非限制性的实施方式中，所述第一电阻作为高压臂，占整体电压的49/50；更优选地，所述第一电阻为高压厚膜电阻1，为所述阻容阻分压式电子式电压传感器主体，安装在高压开关设备中。

所述电容和第二电阻串联起来所占分压比较少，占整体电压的1/50左右，可采用低压元件，作为低压臂，一个显著的有益技术效果在于，可以成为相位调节回路从而根据输出电压需要进行灵活调整和更换；更优选地，所述电容为隔直电容2，所述第二电阻为低压采样电阻3。隔直电容2、低压采样电阻3和二次处理及防护电路4作为二次模块也放在高压开关设备中，高压臂和低压臂之间通过高压绝缘电缆相接隔直电容。

作为本发明一个显著的有益效果，高压臂和低压臂主要分压部件均为电阻，可以更好的进行分压比的调节和误差调整，并且通过隔直电容2进行相位的误差调整；低压臂中的隔直电容2可以充分的提高电压传感器的对地绝缘电阻，使其在2500V的绝缘电阻摇表下，对地绝缘电阻达1000MΩ以上。

本发明进一步优选地，高压厚膜电阻1采用功率≥40W、精度0.5％以上、温漂25ppm的材料；低压采样电阻3也采用同等水平的温漂、精度的材料。

本发明的核心构思之一是解决现有技术在-40℃到70℃的温度范围内测量误差容易超出标准要求的问题，当高压厚膜电阻1采用大功率、高精度、低温漂的材料并且低压采样电阻3也采用低温漂、高精度的材料，这样在-40℃-70℃范围中既可以满足测量误差要求，又可以满足高电压下的电阻发热要求。

在本发明优选但非限制性的实施方式中，隔直电容和低压采样电阻作为低压元件，其耐压较差，抗干扰和抗冲击能力较小，因此在其两端并联了二次处理及防护电路4。更具体地，二次处理及防护电路4包括：串联连接的气体放电管和瞬态抑制二极管。

本发明的核心构思之一是解决传感器一次侧和二次侧之间的隔离问题，即如何提高二次回路的抗干扰和抗冲击能力，又能满足一二次隔离，减少寄生电容和漏电流；采用气体放电管和瞬态抑制二极管的串联方式，在正常工作状态时，结电容小，无漏电流，对阻容阻分压精度无影响；当外部的冲击干扰达到限值，乃至一次击穿时，瞬态抑制二极管和气体放电管即发生动作击穿，形成电流泄放回路，直接将高压从接地点泄放，从而对隔直电容和低压采样电阻及二次部分形成防护。

更具体地，在本发明进一步优选但非限制性的实施方式中，本发明提供了一种阻容阻分压式电子式电压传感器，包括：高压厚膜电阻1作为高压臂，隔直电容2和低压采样电阻3作为低压臂，以及二次处理及防护电路4，其中高压臂一端接待测电压信号的一端，另一端接隔直电容2的一端和二次处理及防护电路4的一端，隔直电容2的另一端接低压采样电阻3的一端，低压采样电阻3的另一端再接入到二次处理及防护电路4的另一端并同时接地；高压臂与低压臂过高压绝缘电缆相接。进一步优选地，高压臂，低压臂和二次处理及防护电路4作为一个整体进行封装后安装在高压开关设备中。

作为一个整体上显著的有益技术效果，采用本原理的阻容阻分压电子式传感器主要由高压厚膜电阻、隔直电容、低压采样电阻串联组成，与传统电磁式互感器相比，阻容阻分压电子式传感器具有结构简单、重量轻、安装方便等优点，并且解决了铁磁谐振问题。

如图2所示，本发明实施例2提供了一种阻容阻分压式电子式电压传感器的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，根据输出电压需要，调整和更换低压臂中的电容和第二电阻，使高压臂和低压臂的分压比满足设定值；

步骤2，将阻容阻分压式电子式电压传感器安装至在高压开关设备中；

步骤3，将高压臂的一端接待测电压信号的一端，低压臂中第二电阻两端输出测量信号；

步骤4，判断外部的冲击干扰是否达到限制一次击穿，若是二次处理及防护电路4投入防护。

在本发明优选但非限制性的实施方式中，步骤2中，所述第一电阻做为所述阻容阻分压式电子式电压传感器主体，安装在高压开关设备中，低压臂和二次处理及防护电路4作为二次模块也放在高压开关设备中。

在本发明又一个优选但非限制性的实施方式中，步骤2中，高压臂，低压臂和二次处理及防护电路4作为一个整体进行封装后安装在高压开关设备中。

在本发明优选但非限制性的实施方式中，步骤4中，在正常工作状态时，二次处理及防护电路4结电容小，无漏电流，对阻容阻分压精度无影响；当外部的冲击干扰达到限值，乃至一次击穿时，瞬态抑制二极管和气体放电管即发生动作击穿，形成电流泄放回路，直接将高压从接地点泄放，从而对隔直电容和低压采样电阻及二次部分形成防护。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

1、采用本原理的阻容阻分压电子式传感器主要由高压厚膜电阻、隔直电容、低压采样电阻串联组成，与传统电磁式互感器相比，阻容阻分压电子式传感器具有结构简单、重量轻、安装方便等优点，并且解决了铁磁谐振问题；

2、由于阻容阻分压电子式传感器的高压臂和低压臂均采用高精度的低温漂材料，且低压臂可以根据高压臂的温度特性进行选择调整，可以具有较好的温度误差特性；

3、高压臂和低压臂主要分压部件均为电阻，可以更好的进行分压比的调节和误差调整，并且通过隔直电容进行相位的误差调整。

4、低压臂中的隔直电容可以充分的提高电压传感器的对地绝缘电阻，使其在2500V的绝缘电阻摇表下，对地绝缘电阻达1000MΩ以上。

5、二次处理及防护电路可以在阻容阻分压电子式互感器受到一次电压的冲击干扰时，对二次回路进行防护，做到一二次的隔离。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻容阻分压式电子式电压传感器，包括：高压臂、低压臂和二次处理及防护电路(4)；其特征在于，

高压臂包括第一电阻；低压臂包括电容和第二电阻；第一电阻的一端接待测电压信号的一端，另一端接电容的一端和二次处理及防护电路(4)的一端；电容的另一端接第二电阻的一端；第二电阻的另一端再接入到二次处理及防护电路(4)的另一端，并同时接地；

第二电阻两端输出测量信号。

2.如权利要求1所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

所述第一电阻为高压厚膜电阻(1)，所述电容为隔直电容(2)，所述第二电阻为低压采样电阻(3)；

设置高压厚膜电阻(1)、隔直电容(2)和低压采样电阻(3)，使高压臂和低压臂占分压达到设定值。

3.如权利要求2所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

隔直电容(2)在2500V的绝缘电阻摇表下，使阻容阻分压式电子式电压传感器对地绝缘电阻达1000MΩ以上。

4.如权利要求2所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

高压厚膜电阻(1)采用功率≥40W、精度0.5％、温漂25ppm的材料；低压采样电阻(3)也采用同等精度及温漂水平的材料。

5.如权利要求1至4中任一项所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

二次处理及防护电路(4)包括：串联连接的气体放电管和瞬态抑制二极管。

6.如权利要求5所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

当外部的冲击干扰达到限值或一次击穿时，瞬态抑制二极管和气体放电管即发生动作击穿，形成电流泄放回路，直接将高压从接地点泄放，用于对隔直电容和低压采样电阻及二次部分形成防护。

7.如权利要求1至6中任一项所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

高压臂为所述阻容阻分压式电子式电压传感器主体，安装在高压开关设备中，低压臂和二次处理及防护电路封装为二次模块也放在高压开关设备中。

8.如权利要求1至6中任一项所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

高压臂、低压臂和二次处理及防护电路(4)封装为一个整体安装在高压开关设备中。

9.如权利要求1至6中任一项所述的阻容阻分压式电子式电压传感器，其特征在于：

高压臂与低压臂过高压绝缘电缆相接。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的阻容阻分压式电子式电压传感器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据输出电压需要，调整和更换低压臂中的电容和第二电阻，使高压臂和低压臂的分压比满足设定值；

步骤2，将阻容阻分压式电子式电压传感器安装至在高压开关设备中；

步骤3，将高压臂的一端接待测电压信号的一端，低压臂中第二电阻两端输出测量信号；

步骤4，判断外部的冲击干扰是否达到限制一次击穿，若是二次处理及防护电路(4)投入防护。

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