CN211577247U - 电压互感器 - Google Patents

Abstract

一种电压互感器，属于电压互感器技术领域。它包括一次绕组、二次绕组、辅助绕组和用于抑制电压互感器零序电流的电路，所述用于抑制电压互感器零序电流的电路包括双调谐滤波器。本实用新型采用双调谐滤波器以吸收不同频率的谐波，电压互感器的抑制电压互感器一次线圈的零序电流的效果好。

Description

电压互感器

技术领域

本实用新型涉及电压互感技术领域，具体涉及一种电压互感器，它可以应用在高压输电线上，用于抑制电压互感器的零序电流。

背景技术

目前，电网用电环节的不平衡主要是系统中三相负荷不对称所引起的系统三相不平衡。三相负荷不对称是系统三相不平衡的主要因素。产生三相负荷不对称的主要原因是单相大容量负荷（如电气化铁路、电弧炉和电焊机等）在三相系统中的容量和电气位置分布不合理。之所以要保持三相平衡，原因就是：在三相四线制中，如三相负荷分布不均（相线对中性线），将产生零序电压，使零点移位，一相电压降低，另一相电压升高，增大了电压偏差。同样，线间负荷不平衡，则引起线间电压不平衡，增大了电压偏差，电压的偏差过大可能导致的常见事故就是烧毁电器设备。

针对这种现象大多35kV及以下电磁式电压互感器（PT）中性点与地之间已基本上都安装了一次消谐电阻器，来抑制系统出现的谐振或涌流，运行多年消谐效果良好。一次消谐电阻器一般采用碳化硅材料制成的大功率高阻值电阻，其电阻一般几十千欧到上百千欧，功率一般800W左右。由于PT一次绕组励磁电流中会有一定量的零序电流（如：三、五、七次等谐波电流，以及三相PT的励磁特性有差异所产生的不平衡基波电流），该零序电流则会流过安装在PT中性点与地之间的一次消谐电阻器，并在消谐电阻器上产生一定量的零序电压， 该电压叠加在PT中性点上，会造成PT中性点漂移，三相相电压不平衡。当零序电流较小时这种不平衡勉强能够接受，但当零序电流较大时，会造成三相相电压严重不平衡，开口三角两端电压能达到10多伏，这种情况会给运行带来严重困扰，甚至会使得有些需要相电压及开口三角电压的保护设备造成误判，造成严重后果。

专利文献CN104466941A记载了一种适用于4PT的复合消谐装置，该适用于4PT的复合消谐装置在电压互感器PT的辅助绕组上串接有可控开关，当电压互感器PT的一次绕组存在零序电流且大于设定值时，可控开关导通辅助绕组和功率电阻输出端，通过功率电阻实现消除电压互感器一次绕组的零序电流。当电压互感器PT的一次绕组存在零序电流且小于设定值时，可控开关导通辅助绕组，辅助绕组形成零序阻抗，防止和消除铁磁谐振。该技术方案需要根据需要设置功率电阻的阻值，不易于控制，且消谐效果差。

实用新型内容

本实用新型的发明目的之一是提供一种电压互感器，以解决电磁式电压互感器的一次绕组励磁电流中的零序电流消除效果差的技术问题。

本实用新型的发明目的之二是提供一种微机消谐装置，以解决电磁式电压互感器的一次绕组励磁电流中的零序电流消除效果差的技术问题。

为解决上述技术问题，可以根据需要选用如下技术方案：

一种电压互感器，包括一次绕组、二次绕组、辅助绕组和用于抑制电压互感器零序电流的电路，所述用于抑制电压互感器零序电流的电路包括双调谐滤波器。

优选的，所述用于抑制电压互感器零序电流的电路与所述辅助绕组串联连接。

优选的，所述双调谐滤波器包括串联连接的串联谐振和并联谐振。

进一步的，所述串联谐振包括串联连接的阻尼电阻R54、电感L54和电容C54。

进一步的，所述并联谐振包括电容C55，在所述电容C55的两端并联有串联连接的阻尼电阻R55和电感L55。

优选的，所述一次绕组的中性点通过一次消谐器接地。

优选的，还包括可控开关器件，所述可控开关器件、所述用于抑制电压互感器零序电流的电路和所述辅助绕组串联连接。

优选的，所述可控开关器件包括双向导通的可控开关器件。

优选的，所述可控开关器件选择直流型可控开关器件，所述直流型可控开关器件串接在整流模块的直流端，整流模块的交流端、辅助绕组和用于抑制电压互感器零序电流的电路串接连接。

一种微机消谐装置，包括控制器、一次绕组零序电流测量模块和电压互感器零序电流抑制模块，所述电压互感器零序电流抑制模块包括可控开关器件和用于抑制电压互感器零序电流的电路，所述电压互感器零序电流抑制模块用于串接在电压互感器的辅助绕组上，所述用于抑制电压互感器零序电流的电路包括用于串接在电压互感器的辅助绕组上的双调谐滤波器。

优选的，所述双调谐滤波器包括串联连接的串联谐振和并联谐振。

进一步的，所述串联谐振包括串联连接的阻尼电阻R54、电感L54和电容C54。

进一步的，所述并联谐振包括电容C55，在所述电容C55的两端并联有串联连接的阻尼电阻R55和电感L55。

优选的，所述电压互感器的一次绕组的中性点通过一次消谐器接地。

优选的，所述可控开关器件包括双向导通的可控开关器件。

优选的，所述可控开关器件选择直流型可控开关器件，所述直流型可控开关器件串接在整流模块的直流端，整流模块的交流端、辅助绕组和用于抑制电压互感器零序电流的电路串接连接。

优选的，还包括用于检测电压互感器辅助绕组电压的电压采样电路。

进一步的，所述电压采样电路包括电压放大器，所述电压放大器的输出端通过模数转换器与所述控制器的输入引脚电连接，所述电压放大器的电压测量端通过滤波电容C141接地。

优选的，所述一次绕组零序电流测量模块包括电流测量模块，所述电流测量模块包括电压放大器，所述电压放大器的正相输入端和反相输入端还串接有分压电阻，所述分压电阻串接在整流模块的直流端，整流模块的交流端用于串接在电压互感器的二次绕组的星形线圈支路上。

进一步的，在所述分压电阻的两端还并联有滤波电容。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用双调谐滤波器以吸收不同频率的谐波，电压互感器的抑制电压互感器零序电流的效果好。

本实用新型的用于抑制电压互感器零序电流的电路与所述辅助绕组串联连接，可以节约电压互感器的材料，降低成本。

本实用新型的双调谐滤波器包括串联连接的串联谐振和并联谐振，它在基频下的功率损耗较小，串联的电感L54几乎承受了全部冲击电压。这是由于在正常工作时，并联电路的基波阻抗远低于串联电路的，因此串联电路承受的工频电压较高。除此之外，由于并联电路中的电容基本上只通过谐波的无功容量，所需容量较小。经测算，该构造可以有效抑制电磁式电压互感器的三、五、七次谐波及不平衡基波所产生的零序电流，能使电压互感器的一次绕组的中性点零序电压降低到原有电压的十分之一左右，能够有效改善电压互感器一次绕组电压不平衡及辅助绕组的电压过高的问题。

本实用新型的串联谐振或并联谐振包括有阻尼电阻时，RC振荡器可以平抑阻尼电阻两端的电压，可以有效消耗放电电流。现有技术中仅采用功率电阻时，由于谐振过程中电流的波动，其消耗放电电路的效果差于本实用新型的RC振荡器与阻尼电阻配合的效果。

本实用新型还包括有可控开关器件时，可以通过控制可控开关器件的通断使用于抑制电压互感器零序电流的电路工作或休眠。

本实用新型采用双调谐滤波器以吸收不同频率的谐波，采用控制器及可控开关器件控制用于抑制电压互感器零序电流的电路工作或休眠，在电压互感器的一次绕组内不存在零序电流时，控制器控制用于抑制电压互感器零序电流的电路休眠，用于抑制电压互感器零序电流的电路对电压互感器的无影响；在电压互感器的一次绕组内存在零序电流时，控制器控制用于抑制电压互感器零序电流的电路工作，抑制电压互感器零序电流的效果好。

本实用新型通过电压采样电路测量用于抑制电压互感器零序电流的电路的电压，以获知用于抑制电压互感器零序电流的电路工作状态，通过电流测量模块测量一次绕组零序电流，以通过控制器及可控开关器件控制用于抑制电压互感器零序电流的电路工作或休眠。

附图说明

图1为本实用新型一种电压互感器的用于抑制电压互感器零序电流的电路的使用参考图。

图2为一种稳压电路，图中，VCC为5VDC输出。

图3为本实用新型一种微机消谐装置的控制器的电路图。

图4为本实用新型一种微机消谐装置的RS232模块的电路图。

图5为本实用新型一种微机消谐装置的一次绕组零序电流测量模块的电路图。

图6为本实用新型一种微机消谐装置的用于检测电压互感器辅助绕组电压的电压采样电路的电路图。

图7为本实用新型的双调谐滤波器的阻抗和频率之间的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图，以实施例的形式说明本实用新型，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本实用新型。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。

现有技术中，电压互感器PT一般具有一次绕组、二次绕组和辅助绕组，其中，一次绕组为；二次绕组主要用于接入测量仪表或继电器，辅助绕组用于接入监察网络绝缘状况的仪表或单相接地保护的继电器。一般的，辅助绕组设置成开口三角形，二次绕组设置成星形。

在35kV及以下的输电线路上安装的电磁式电压互感器（PT）的中性点通过一次消谐器接地，以抑制一次绕组中出现的谐振或涌流。

本实用新型的第一部分

一种电压互感器，参见图1，包括一次绕组PT、二次绕组PT＇、辅助绕组PT＂和用于抑制电压互感器零序电流的电路。根据需要，电压互感器还可以包括可控开关器件，以闭合或断开用于抑制电压互感器零序电流的电路。

参见图1，用于抑制电压互感器零序电流的电路可以串接在辅助绕组PT＂上，也可以再增设用于抑制电压互感器零序电流的线圈，用于抑制电压互感器零序电流的电路与用于抑制电压互感器零序电流的线圈串接连接。当电压互感器还包括有可控开关器件时，可控开关器件、用于抑制电压互感器零序电流的电路和用于抑制电压互感器零序电流的线圈串联连接。

用于抑制电压互感器零序电流的电路包括用于串接在电压互感器PT的辅助绕组PT＂上的双调谐滤波器。双调谐滤波器可以包括串联连接的串联谐振和并联谐振。串联谐振可以包括串联连接的阻尼电阻R54、电感L54和电容C54。其中，阻尼电阻R54用于避免辅助绕组中形成等幅振荡。并联谐振可以包括电容C55，在电容C55的两端并联有串联连接的阻尼电阻R55和电感L55。其中，阻尼电阻R55用于避免辅助绕组中形成等幅振荡。

参见图1，一次绕组PT的中性点通过一次消谐器接地。图1中示出了一种LXQ型一次消谐器。图1中，二次绕组PT＇的中性点可以通过熔断器FU接地。

参见图1，可控开关器件最好选择双向导通的可控开关器件，例如双向导通的可控硅。或者，可控开关器件也可以选择直流型可控开关器件，此时，直流型可控开关器件需要串接在整流模块的直流端，整流模块的交流端、辅助绕组PT＂和用于抑制电压互感器零序电流的电路串接连接。

使用时，参见图1，将导线G6接地，可以通过图5所示的电路分别测量导线A6、导线B6、导线C6的电流。可以通过图6所示的电路测量导线L6的电压，将可控开关器件的控制端接入控制信号，例如图3所示的控制器U9的引脚48用于输出控制可控开关器件的控制信号。在图3中，控制器U9的引脚18、引脚19、引脚20、引脚21、引脚22均复用为AD功能引脚，电位器RP87作为控制器的输入模块使用，发光二极管D821、发光二极管D822、发光二极管D823作为控制器的输出模块使用。由于控制器连接有RS232通讯模块，通过RS232通讯模块，控制器可以与工控机、电子计算机等连接，此时也可以通过电子计算机操作控制器。图3中，存储模块U84采用BR24C21型存储芯片。

本实用新型的第二部分

一种微机消谐装置，包括控制器、一次绕组零序电流测量模块和电压互感器零序电流抑制模块。一般的，控制器、一次绕组零序电流测量模块、电压互感器零序电流抑制模块可以设置在PCB板上，PCB板也可以设置在壳体内，当PCB板设置在壳体内时，一次绕组零序电流测量模块和电压互感器零序电流抑制模块的需要与电压互感器连接的引脚延伸并固定在壳体的开孔位置，形成电连接插座或插头，以便于与待测电压互感器的对应引脚电连接。

所述电压互感器零序电流抑制模块包括可控开关器件和用于抑制电压互感器零序电流的电路，所述电压互感器零序电流抑制模块用于串接在电压互感器的辅助绕组PT＂上。参见图1，用于抑制电压互感器零序电流的电路包括用于串接在电压互感器PT的辅助绕组PT＂上的双调谐滤波器。双调谐滤波器可以包括串联连接的串联谐振和并联谐振。串联谐振可以包括串联连接的阻尼电阻R54、电感L54和电容C54。其中，阻尼电阻用于避免辅助绕组中形成等幅振荡。并联谐振可以包括电容C55，在电容C55的两端并联有串联连接的阻尼电阻R55和电感L55。其中，阻尼电阻R55用于避免辅助绕组中形成等幅振荡。

参见图3，控制器U9选择STM8S105型单片机，其内置有ADC模块。为便于控制器U9连接其它外设，比如电子计算机、工控机，控制器U9还可以连接有RS232通讯模块、RS485通讯模块。

在本实用新型的一些实施例中，微机消谐装置还可以包括用于检测电压互感器辅助绕组电压的电压采样电路。参见图6，电压采样电路包括电压放大器，所述电压放大器的输出端与STM8S105型单片机的ADC功能引脚电连接。优选的，在电压放大器的电压测量端通过滤波电容C141接地。

一次绕组零序电流测量模块包括电流测量模块，所述电流测量模块包括电压放大器，所述电压放大器的正相输入端和反相输入端还串接有分压电阻。图5中电阻R111、电阻R121、电阻R131均为分压电阻。为了设定电压放大器的电流方向，所述分压电阻串接在整流模块的直流端，整流模块的交流端串接在二次绕组的星形线圈支路上。优选的，在所述分压电阻的两端还并联有滤波电容。图5中电容C111、电容C121、电容C131均为滤波电容。

使用时，当用于抑制电压互感器零序电流的电路检测到一次线圈内存在零序电流时，控制器控制用于抑制电压互感器零序电流的电路工作，用于抑制电压互感器零序电流的电路消除一次线圈内存在的零序电流。当用于抑制电压互感器零序电流的电路未检测到一次线圈内存在零序电流时，控制器控制用于抑制电压互感器零序电流的电路休眠，用于抑制电压互感器零序电流的电路对电压互感器的无影响。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本实用新型的发明构思。在不脱离本实用新型的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本实用新型已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本实用新型隐含公开的内容。

Claims (9)

1.一种电压互感器，包括一次绕组、二次绕组和辅助绕组，其特征在于，还包括用于抑制电压互感器零序电流的电路，所述用于抑制电压互感器零序电流的电路包括双调谐滤波器。

2.如权利要求1所述的电压互感器，其特征在于，所述用于抑制电压互感器零序电流的电路与所述辅助绕组串联连接。

3.如权利要求1所述的电压互感器，其特征在于，所述双调谐滤波器包括串联连接的串联谐振和并联谐振。

4.如权利要求3所述的电压互感器，其特征在于，所述串联谐振包括串联连接的阻尼电阻R54、电感L54和电容C54。

5.如权利要求3所述的电压互感器，其特征在于，所述并联谐振包括电容C55，在所述电容C55的两端并联有串联连接的阻尼电阻R55和电感L55。

6.如权利要求1所述的电压互感器，其特征在于，所述一次绕组的中性点通过一次消谐器接地。

7.如权利要求1所述的电压互感器，其特征在于，还包括可控开关器件，所述可控开关器件、所述用于抑制电压互感器零序电流的电路和所述辅助绕组串联连接。

8.如权利要求7所述的电压互感器，其特征在于，所述可控开关器件包括双向导通的可控开关器件。

9.如权利要求7所述的电压互感器，其特征在于，所述可控开关器件选择直流型可控开关器件，所述直流型可控开关器件串接在整流模块的直流端，整流模块的交流端、辅助绕组和用于抑制电压互感器零序电流的电路串接连接。

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