CN202710634U - 一种高压直流分压器 - Google Patents

Abstract

一种用于测量高压直流输电线路中直流电压的高压直流分压器，包括一级分压回路，与一级分压回路串联的二级分压回路，二级分压回路包括并联在二次分压板两边的电阻R₂、阻容器C₂、过压保护器件F、n组检测电路，其中，n为整数，且n≥2；检测电路包括串联的电阻R₃、R₄，与电阻R₃并联的阻容器C₃；所述检测电路还包括感应器模块，所述感应器模块与电阻R₄并联。由于将检测电路分成了n组，各小组相互独立，这样，当一个组的感应器模块发生故障时，其对其他检测电路的影响非常小，可以做到完全保证极控系统和直流保护系统的真正冗余，即可通过切换极控系统消除因单一极控系统sensor模块故障导致的高压直流电压测量波动。

Description

一种高压直流分压器

技术领域

本实用新型涉及高压输电领域，具体涉及一种用于测量高压直流输电线路中直流电压的高压直流分压器。

背景技术

在高压直流换流站内，需要测量直流输电线路的电压，以保证直流通道能安全稳定运行。在高压直流换流站内，一般使用高压直流分压器对直流电路的电压进行检测。

现有的高压直流分压器在测量高压直流线路的电压时，多次出现过不同程度的直流电压测量波动的情况，这极大的影响对直流输电线路电压的检测，影响了直流通道的安全稳定运行。

现有高压直流分压器的电路如图1所示，其高压直流分压器二次回路由若干个sensor(传感器)模块并联在一起接在二次分压板两端，当单个或多个sensor模块工作异常时将导致测量的直流电压值波动。图2为一个sensor模块输入电阻变化对其它sensor模块输入信号的影响，由图2可以看到，故障sensor模块输入电阻的变化对正常sensor模块输入信号有较大影响，故障sensor模块输入短路会使正常sensor模块无输入信号，故障sensor模块输入开路会引起正常sensor模块测量电压产生2％的波动。

因此，现有高压直流分压器在测量高压直流输电线路的高压直流线路的电压时，本身的sensor模块故障对测量结果有较大的影响，当高压直流分压器的sensor模块出现故障时，不能实时的检测出高压直流线路的电压，将极大的影响直流输电线路的安全稳定运行。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术存在的不足，提供一种高压直流分压器。使用本实用新型提供的高压直流分压器，在测量高压直流输电线路的电压时，其本身sensor模块的故障对其他sensor模块输入信号基本无影响，仍然可以准确的测量出高压直流线路的电压，以保障高压直流输电线路的安全稳定运行。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种高压直流分压器，包括一级分压回路，与一级分压回路串联的二级分压回路，二级分压回路包括并联在二次分压板两边的电阻R₂、阻容器C₂、过压保护器件F、n组检测电路，其中，n为整数，且n≥2。

检测电路包括串联的电阻R₃、R₄，与电阻R₃并联的阻容器C₃；所述检测电路还包括感应器模块，所述感应器模块与电阻R₄并联。

由于将检测电路分成了n组，各小组相互独立，每组均包括有串联的电阻R₃、R₄，与电阻R₃并联的阻容器C₃；而感应器模块与电阻R₄并联，这样，当一个组的感应器模块发生故障时，其对其他检测电路的影响非常小，可以做到完全保证极控系统和直流保护系统的真正冗余，即可通过切换极控系统消除因单一极控系统sensor模块故障导致的高压直流电压测量波动。

附图说明

图1是现有高压直流分压器电路示意图；

图2是现有高压直流分压器中一个sensor模块输入电阻变化对其它sensor模块输入信号的影响效果图；

图3为本实用新型的高压直流分压器电路示意图；

图4是本实用新型的高压直流分压器中一个sensor模块输入电阻变化对其它sensor模块输入信号的影响效果图；

图5是本实用新型高压直流分压器检测电路的一个优选方案实施例示意图；

图6是本实用新型高压直流分压器进行电压传递的频率特性图。

具体实施方式

本实用新型通过将检测电路分成n组，各小组相互独立，每组均包括有串联的电阻R₃、R₄，与电阻R₃并联的阻容器C₃；而感应器模块与电阻R₄并联，这样，当一个组的感应器模块发生故障时，其对其他检测电路的影响非常小，可以做到完全保证极控系统和直流保护系统的真正冗余，即可通过切换极控系统消除因单一极控系统sensor模块故障导致的高压直流电压测量波动。

以下结合附图对本实用新型作详细描述。

参阅图3，本实用新型的一种高压直流分压器包括一级分压回路，与一级分压回路串联的二级分压回路。一级分压回路包括并联的电阻R₁、阻容器C₁。二级分压回路包括并联在二次分压板两边的的电阻R₂、阻容器C₂、过压保护器件F、n组检测电路，n组检测电路互为冗余，因此，检测电路可根据具体情况设置，但最少不能少于2组。在一个具体实施方式中，检测电路设置为8组，在另一个实施例中，检测电路设置为11组。

如图3所示，检测电路包括串联的电阻R₃、R₄，与电阻R₃并联的阻容器C₃；所述检测电路还包括感应器模块sensor，所述感应器模块sensor与电阻R₄并联。

如图4所示，使用本实用新型提供的高压直流分压器测量高压直流线路的电压时，各个检测电路相互独立互为冗余，故障sensor输入电阻的变化对正常sensor输入信号基本无影响，故障sensor输入短路对正常sensor测量电压的影响为0.504％，故障sensor输入开路对正常sensor测量电压的影响为0.12％。因此，使用本实用新型技术方案提供的高压直流分压器检测高压直流线路的电压时，其中单个或者几个sensor模块产生故障后，基本不会影响其他检测模块的输入信号，可保持检测到的高压直流线路的电压基本不会产生波动，可有效保障线路的安全稳定运行。

在一个优选方案中，电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅为温度系数为5ppm的高精密电阻，阻容器C₁、C₂、C₃、C₄为温度系数为30ppm的精密电容。这样，二次分压回路具有较好的温度特性，环境温度有100度的温度变化，二次分压回路分压精度的变化小于0.1％。

在一个具体实施例中，如图3所示，各电阻和阻容器的取值如下：电阻R₁＝499.95MΩ、R₂＝100KΩ、R₃＝990KΩ、R₄＝141.03KΩ、R₅＝330KΩ；C₁＝312.5pF、C₂＝3.1417uF、C₃＝0.2777nF、C₄＝0.8331nF，所述感应器模块为500KΩ、2.5nF的sensor模块。

在另一个具体实施例中，各电阻和阻容器的取值如下：电阻R₁＝450KΩ、R₂＝100KΩ、R₃＝990KΩ、R₄＝141.03KΩ；C₁＝349.4nF、C₂＝3.1417uF、C₃＝0.2777nF、C₄＝0.8331nF，所述感应器模块为500KΩ、2.5nF的sensor模块。

在一个优选实施例中，如图5所示，电阻R₃由三个电阻R₅串联组成，阻容器C₃由三个耐压为2V/7阻容器C₄串联组成，其中，R₅＝330KΩ，C₄＝0.8331nF，V为过压保护器件F的击穿电压，V＝350v。这样二次分压回路至少具有抗400V的过压能力，可提高系统的稳定性。

二次分压回路的改进必须保证高压直流分压器两级分压回路高压端的时间常数与低压端的时间常数相同，这样才能使高压直流分压器具有较好的频率特性。图6所示改进电路的传递函数如下：

$\frac{V_2}{V_1}=\frac{\frac{50}{1+\mathrm{j\ω}157.22\×{10}^{-6}}}{\frac{499950}{1+\mathrm{j\ω}156.23\×{10}^{-6}}+\frac{50}{1+\mathrm{\ω}157.22\×{10}^{-6}}}\≈\frac{50}{500000}$

$\frac{V_3}{V_2}=\frac{\frac{110}{1+\mathrm{j\ω}27.5\×{10}^{-9}}}{\frac{990}{1+\mathrm{j\ω}27.5\×{10}^{-9}}+\frac{110}{1+\mathrm{j\ω}27.5\×{10}^{-9}}}=\frac{110}{1100}=\frac{1}{10}$

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{V_3}{V_1}=\frac{V_3}{V_2}\frac{V_2}{V_1}=\frac{50}{50000}\·\frac{1}{10}=\frac{1}{100000}$

改进后高压直流分压器的传递函数H(ω)与频率无关，保证了高压直流分压器具有较好的频率特性。改进前高压直流分压器的传递函数如下：

$\frac{V_2^{/}}{V_1^{/}}=\frac{\frac{50}{1+\mathrm{j\ω}157.23\×{10}^{-6}}}{\frac{499950}{1+\mathrm{j\ω}156.23\×{10}^{-6}}+\frac{50}{1+\mathrm{j\ω}157.23\×{10}^{-6}}}\≈\frac{50}{500000}$

$\frac{V_3^{/}}{V_2^{/}}=\frac{\frac{10}{1+\mathrm{j\ω}27.5\×{10}^{-9}}}{\frac{90}{1+\mathrm{j\ω}30\×{10}^{-9}}+\frac{10}{1+\mathrm{j\ω}30\×{10}^{-9}}}=\frac{10}{100}=\frac{1}{10}$

$H^{/}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{V_3^{/}}{V_1^{/}}=\frac{V_3^{/}}{V_2^{/}}\frac{V_2^{/}}{V_1^{/}}=\frac{50}{500000}\·\frac{1}{10}=\frac{1}{100000}$

改进后高压直流分压器的传递函数H(ω)与改进前高压直流分压器的传递函数H/(ω)相同，两者均与频率无关，改进前后高压直流分压器具有相同的频率特性。

二次分压板上器件较为简单(只有电阻及电容器件)，器件本身的可靠性较高，整板进行三防处理，分压板的输入及输出信号均采用可靠的同轴端子及同轴线引出，分压板与阻容分压器及sensor模块的连接采用凤凰端子，分压板可安装于户外密闭的箱体内。这样，可提高高压直流分压器的可靠性。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种高压直流分压器，包括一级分压回路，与一级分压回路串联的二级分压回路，其特征在于：所述二级分压回路包括并联在二次分压板两边的电阻R₂、阻容器C₂、过压保护器件F、n组检测电路，n为整数，且n≥2；

所述检测电路包括串联的电阻R₃、R₄，与电阻R₃并联的阻容器C₃；所述检测电路还包括感应器模块，所述感应器模块与电阻R₄并联。

2.根据权利要求1所述的高压直流分压器，其特征在于：所述电阻R₃由三个电阻R₅串联组成，所述阻容器C₃由三个耐压为2V/7阻容器C₄串联组成，其中，R₃＝3R₅，C₃＝C₄/3，V为过压保护器件F的击穿电压。

3.根据权利要求1所述的高压直流分压器，其特征在于：所述检测电路为8组或者11组。

4.根据权利要求2所述的高压直流分压器，其特征在于：所述一级分压电路包括并联的电阻R₁、阻容器C₁。

5.根据权利要求4所述的高压直流分压器，其特征在于：所述电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅为温度系数为5ppm的高精密电阻，所述阻容器C₁、C₂、C₃、C₄为温度系数为30ppm的精密电容。

6.根据权利要求4所述的高压直流分压器，其特征在于：电阻R₁＝499.95MΩ、R₂＝100KΩ、R₃＝990KΩ、R₄＝141.03KΩ、R₅＝330KΩ；C₁＝312.5pF、C₂＝3.1417uF、C₃＝0.2777nF、C₄＝0.8331nF，所述感应器模块为500KΩ、2.5nF的sensor模块。

7.根据权利要求4所述的高压直流分压器，其特征在于：电阻R₁＝450KΩ、R₂＝100KΩ、R₃＝990KΩ、R₄＝141.03KΩ、R₅＝330KΩ；C₁＝349.4nF、C₂＝3.1417uF、C₃＝0.2777nF、C₄＝0.8331nF，所述感应器模块为500KΩ、2.5nF的sensor模块。

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