CN217278639U - 一种电容测量电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电容测量电路及电子设备，涉及测量电路领域。该电容测量电路包括测量模块、电容分压模块以及中间变压模块，电容分压模块包括主电容组件和分压电容组件，分压电容组件的一端与主电容组件、测量模块的高压输出端电连接，分压电容组件的另一端与测量模块的测量端电连接；分压电容组件包括第一电容和第二电容，第一电容和第二电容串联，第一电容与测量模块的高压输出端电连接，第二电容与测量模块的测量端电连接；中间变压模块包括第一绕组，第一绕组的一端电连接于第一电容以及第二电容之间，第一绕组的另一端接地。通过测量模块对分压电容组件进行电容值的测量，可以准确的测量出分压电容组件的电容值。

Description

一种电容测量电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及测量电路领域，具体而言，涉及一种电容测量电路及电子设备。

背景技术

电容式电压互感器(CVT)是由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离，作为表计、继电保护等的一种电压互感器，电容式电压互感器还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济和安全上还有很多优越之处。

目前，通常采用自励磁法测量电容式电压互感器中分压电容的电容量以及介质损耗值，但是，自励磁法测量出来的C2组件的电容值往往不够准确，无法按DL/T-596规程规定的电容值的偏差范围-5％-+10％来衡量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电容测量电路及电子设备，能够准确的测量分压电容的电容值。

本实用新型提供了以下技术方案：

第一方面，一种电容测量电路，所述电容测量电路包括测量模块、电容分压模块以及中间变压模块，所述电容分压模块包括主电容组件(C1) 和分压电容组件(C2)，所述分压电容组件(C2)的一端与所述主电容组件 (C1)、所述测量模块的高压输出端电连接，所述分压电容组件(C2)的另一端与所述测量模块的测量端电连接；

所述分压电容组件(C2)包括第一电容(C21)和第二电容(C22)，所述第一电容(C21)和第二电容(C22)串联，所述第一电容(C21)与所述测量模块的高压输出端电连接，所述第二电容(C22)与所述测量模块的测量端电连接；

所述中间变压模块包括第一绕组(L1)，所述第一绕组(L1)的一端电连接于所述第一电容(C21)以及所述第二电容(C22)之间，所述第一绕组(L1)的另一端接地。

可选的，所述主电容组件(C1)为单电容结构。

可选的，所述中间变压模块还包括第二绕组(L2)和第三绕组(L3)，所述第二绕组(L2)与所述第三绕组(L3)与所述第一绕组(L1)耦合，所述第二绕组(L2)和所述第三绕组(L3)的一端均外接目标设备，另一端均接地。

可选的，所述中间变压模块还包括阻尼电阻(R1)，所述阻尼电阻(R1) 与所述第三绕组(L3)并联。

可选的，所述测量模块为高压平衡电桥。

可选的，所述高压平衡电桥为AI6000K型平衡介损电桥。

可选的，所述测量模块的高压输出端的电压为10KV。

可选的，所述分压电容组件(C2)还包括第四电容。

可选的，所述中间变压模块还包括电抗器，所述电抗器的一端与所述第一绕组(L1)电连接，所述电抗器的另一端电连接于所述主电容(C1) 以及所述分压电容(C2)之间。

第二方面，一种电子设备，包括所述的电容测量电路(100)。

本实用新型提供的电容测量电路及电子设备的有益效果是：

本实用新型提供了一种电容测量电路及电子设备，电容测量电路包括测量模块、电容分压模块以及中间变压模块，电容分压模块包括主电容组件和分压电容组件，分压电容组件的一端与主电容组件、测量模块的高压输出端电连接，分压电容组件的另一端与测量模块的测量端电连接；分压电容组件包括第一电容和第二电容，第一电容和第二电容串联，第一电容与测量模块的高压输出端电连接，第二电容与测量模块的测量端电连接；中间变压模块包括第一绕组，第一绕组的一端电连接于第一电容以及第二电容之间，第一绕组的另一端接地。通过测量模块对分压电容组件进行电容值的测量，可以准确的测量出分压电容组件的电容值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电容测量电路中分压电容组件C2的准确测量原理图。

图标：100-电容测量电路；C1-主电容组件；C2-分压电容组件；L1-第一绕组；L2-第二绕组；L3-第三绕组；R1-阻尼电阻；C21-第一电容；C22- 第二电容。

具体实施方式

正如背景技术中所记载的电容式电压互感器(CVT)是由串联电容器分压，再经电磁式互感器降压和隔离，为计量、继电保护等设备提供电压，电容式电压互感器还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除可防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济和安全上还有很多优越之处。目前，通常采用自励磁法测量电容式电压互感器中分压电容的电容量以及介质损耗值，但是，自励磁法测量出来的C2组件的电容值往往不够准确，无法按DL/T-596规程规定的电容值的偏差范围-5％---+10％来衡量。针对现有技术所存在的问题，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在发明过程中做出的贡献。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

为了可以更好的理解本申请实施例提供的技术方案，下面对电容式电业互感器的基本机构和工作原理做详细的介绍。

电容式电压互感器(CVT)是由电容分压把高电压变换成低电压，再经中间变压器变压后提供给计量、继电保护、自动控制、信号指示等的一种电压互感器，电容式电压互感器还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、远方测量、选择性的线路高频保护、遥控、电传打字等。因此和常规的电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除可以防止因电压互感器铁芯饱和引起铁磁谐振外，在经济和安全上还有很多优越之处。

电容式电压互感器是利用电容器的分压原理工作的，其基本结构包括电容分压器、电磁装置、保护装置等，有些还设有载波耦合装置。

电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，电容器可以分为高压电容器(主电容器)和串联电容器(分压电容器)，分压电容器的作用是进行电容分压。

电容分压器的电容元件密封于瓷套内，经加热、抽真空干燥后注以脱气、脱水的绝缘油并保持真空。由温度变化而引起的油量变化可以通过位于瓷套上部的外置金属膨胀器进行调节，是瓷套内部的油压保持在0.1MPa 左右，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，电容分压器可用作耦合电容器连接载波装置。

分压电容器不能作为输出端直接与测量仪表等相连接，因为二次回路阻抗相对比较小，将影响其准确度，所以要经过一个电磁式电压互感器降压后再接仪表等二次设备。

电磁装置，由电磁式电压互感器和电抗器组成。它的作用是将分压电容器上的电压降低到所需的二次电压值，由于分压电容器上的电压会随负荷变化，所以，在分压回路串入电抗器，可以补偿电容器的内阻抗，使二次电压值稳定。

电磁式电压互感器又可以称为中间变压器，中间变压器安装在密封油箱中，油箱顶部的空间充氮。

电容式电压互感器通过电容分压到中间变压器，一般为13000V,中间变压器有两个二次绕组，主二次绕组用于测量，二次电压为100√3V；辅助二次绕组用于继电保护，电压为100V，为了能监视系统的接地故障，附加二次绕组接成开口三角形之用。

电容式电压互感器结构有分装式和组装式两种。分装式由电容分压器构成一个单元，电抗器和中间变压器等构成另一个单元，分开安装。组装式即将电容分压器单元叠置在电抗器、中间变压器单元上，联成一体。

电容式电压互感器的工作原理如下：

电容式电压互感器在分压电容器处把分压电容分为两部分，一般称下面的电容器为分压电容器，上面串联的电容器称为主电容器，通过调节分压电容器和主电容器电容值的大小，即可得到不同的分压比。

在现有技术中，往往采用自励磁法来测量电容分压器中主电容器与分压电容器介损和电容值，下面对自励磁法进行介绍。

在电容式电压互感器中采用自励磁法，即利用中间变压器作为实验电源，抵押励磁，将标准电容器分别与主电容器与分压电容器串联，组成标准电容臂，分别测量主电容器与分压电容器的介损及电容值。

但是，自励磁法测量出来的电容值不准确，一般是标称电容的2-3倍左右，不利于判定其电容值是否真正在规程要求的-5％～+10％之内。

针对上述问题，请结合参阅图1，本实用新型提供了一种电容测量电路 100，可以准确的测量分压电容组件C2的电容值。

电容测量电路100包括测量模块、电容分压模块以及中间变压模块，电容分压模块包括主电容组件C1(即C1组件)和分压电容组件C2(即C2 组件)，分压电容组件C2的一端与主电容组件C1、测量模块的高压输出端 (即C_N端)电连接，分压电容组件C2的另一端与测量模块的测量端(即C_X端) 电连接。

分压电容组件C2包括第一电容C21和第二电容C22，第一电容C21和第二电容C22串联，第一电容C21与测量模块的高压输出端电连接，第二电容C22与测量模块的测量端电连接；

中间变压模块包括第一绕组L1，第一绕组L1的一端(即A端)电连接于第二电容C22以及第三电容之间，第一绕组L1的另一端(即X端)接地。

在本实施例中，测量模块的高压端以及测量端分别与分压电容组件C2 连接，高压端提供测量所需的高压，同时，将中间变压模块的第一绕组L1 的尾端接地，从而避免在测量时被高压击穿，同时也可以屏蔽掉中间变压器对分压电容组件C2电容值的影响。

本实施例提供的电容测量电路100，可以准确的测量分压电容组件C2 的电容值，为准确的判断分压电容的电容值是否满足规程要求以及是否可以持续运行提供了准确的依据。

同时，本实施例提供的电容测量电路100，还可以结合常规的自励磁方法测量分压电容的介损，从而达到电容值与介损值的准确测量。

需要说明的是，本实施例中的分压电容组件C2还有可以包括多个电容，在本实施例中并不做具体的限定。

此外，请结合参阅图1，图1中的虚线表示瓷套或组件，也就是说，第二电容C22和第三电容分别在一个瓷套中，主电容组件C1的瓷套中只包括一个电容，测量模块的测量端在中间变压模块(即中间变压器)的外部连接，第一绕组L1的尾端也是从中间变压器内部引出接地。

同时，本实施例中的电容分压模块以及中间变压模块共同构成电容式电压互感器。

在实际的应用中，为了更加便捷的将现有的电容式电压互感器改装成本申请提供的电容测量电路100，可以设计成分压电容组件C2与第一绕组 L1尾端通过可拆解方式连接的电容式电压互感器。

在另外一种可能的实现方式中，主电容组件C1为单电容结构，也就是说，主电容组件C1只是有一个电容构成。

需要说明的是，在另外的实施例中，主电容组件C1可以由多个串联电容而成，只需要测量其串联后的总电容即可。

在另外一种可能的实现方式中，中间变压模块还包括第二绕组L2和第三绕组L3，第二绕组L2与第三绕组L3与第一绕组L1耦合，第二绕组L2 和第三绕组L3的一端(即a和a_d端)均外接目标设备，另一端(即X和X_d端) 均接地。

通过将第二绕组L2和第三绕组L3接地，从而有效避免在进行电容值测试时，第二绕组L2与第三绕组L3被击穿。

在另外一种可能的实施方式中，中间变压模块还包括阻尼电阻R1，阻尼电阻R1与第三绕组L3并联。

在本实施例中，通过设置对应的阻尼电阻R1，可以有效拟制谐波的产生。

在另外一种可选的实施方式中，测量模块为高压平衡电桥。

在另外一种可选的实施方式中，高压平衡电桥为AI6000K型平衡介损电桥。

这里需要说明的是，本实施例中，AI6000K介损电桥采用正接线的方式与分压电容组件C2连接，用于测量分压电容组件C2的电容值。所谓正接线的方式，就是将AI6000介损电桥的高压端连接于主电容组件C1和分压电容组件C2之间，测量端连接于分压电容组件C2的另一端，从而实现对分压电容组件C2的测量。

具体来说，电桥操作界面中，电桥测量的接线方式应设定为正接线。本方法仅仅针对中间变压器高压尾(X)与C2组件的尾部端子可解开的CVT，且仅仅针对C2组件的电容值测量，可作为现行常规测量方法的有效补充。

可选的，测量模块的高压输出端的电压为10KV。

在另外一种可选的实施方式中，分压电容组件C2还可以包括第四电容。

需要说明的是，在本实施例中，主电容组件C1与分压电容组件C2可以由一个或者多个电容组成，可以根据实际的情况选择哪些电容构成主电容组件C1，哪些电容构成分压电容组件C2。

在另外一种可能的实施方式中，中间变压模块还包括电抗器，电抗器的一端与第一绕组L1电连接，电抗器的另一端电连接于主电容C1以及分压电容C2之间。

在本实施例中，增加电抗器，可以补偿主电容C1与分压电容C2的内阻抗，使二次电压更加稳定。

本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括电容测量电路100。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容测量电路，其特征在于，所述电容测量电路(100)包括测量模块、电容分压模块以及中间变压模块，所述电容分压模块包括主电容组件(C1)和分压电容组件(C2)，所述分压电容组件(C2)的一端与所述主电容组件(C1)、所述测量模块的高压输出端电连接，所述分压电容组件(C2)的另一端与所述测量模块的测量端电连接；

所述分压电容组件(C2)包括第一电容(C21)和第二电容(C22)，所述第一电容(C21)和第二电容(C22)串联，所述第一电容(C21)与所述测量模块的高压输出端电连接，所述第二电容(C22)与所述测量模块的测量端电连接；

所述中间变压模块包括第一绕组(L1)，所述第一绕组(L1)的一端电连接于所述第一电容(C21)以及所述第二电容(C22)之间，所述第一绕组(L1)的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述主电容组件(C1)为单电容结构。

3.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述中间变压模块还包括第二绕组(L2)和第三绕组(L3)，所述第二绕组(L2)与所述第三绕组(L3)与所述第一绕组(L1)耦合，所述第二绕组(L2)和所述第三绕组(L3)的一端均外接目标设备，另一端均接地。

4.根据权利要求3所述的电容测量电路，其特征在于，所述中间变压模块还包括阻尼电阻(R1)，所述阻尼电阻(R1)与所述第三绕组(L3)并联。

5.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述测量模块为高压平衡电桥。

6.根据权利要求5所述的电容测量电路，其特征在于，所述高压平衡电桥为AI 6000K型平衡介损电桥。

7.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述测量模块的高压输出端的电压为10KV。

8.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述分压电容组件(C2)还包括第四电容。

9.根据权利要求1所述的电容测量电路，其特征在于，所述中间变压模块还包括电抗器，所述电抗器的一端与所述第一绕组(L1)电连接，所述电抗器的另一端电连接于所述主电容组件(C1)以及所述分压电容组件(C2)之间。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的电容测量电路(100)。

Images