CN218383005U - 具有自动调节误差功能的电容式电压互感器 - Google Patents

Abstract

一种具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，包括分压器、变压器PT和电抗器L，变压器PT的初级绕组的高压端与分压器的中压点相连，低压端与电抗器L串联后接于分压器的接地端构成变压器PT的一次侧回路；还包括控制单元以及分别与控制单元相连的调节单元和检测单元；调节单元串接在一次侧回路中，所述调节单元包括调节开关和与变压器PT的初级绕组绕制在同一铁芯上的多个调节绕组；所述检测单元包括温度检测电路和/或电流检测电路，所述控制单元接收检测单元的检测信号，向调节开关输出控制信号控制不同的调节绕组接入变压器PT的一次侧回路，以调整接入变压器PT的一次侧回路的线圈匝数，降低误差。

Description

具有自动调节误差功能的电容式电压互感器

技术领域

本实用新型涉及高压电器领域，具体涉及一种具有自动调节误差功能的电容式电压互感器。

背景技术

作为电压、特别是电能的测量(计量)装置，电容式电压互感器(CVT)的准确度尤为重要，CVT通常都存在误差，CVT的误差主要来自以下方面：

1、CVT电容分压器本身的误差；

2、环境温度变化引起的误差；

3、系统频率变化引起的误差；

4、CVT的变压器PT的电磁损耗以及负载对误差影响也很大。

现有CVT的变压器PT都设有可调节的绕组抽头，该调节绕组与PT初级绕组在同一铁芯上绕制，可以改变变压器PT一次的绕组匝数，以调节输出电压，即调节CVT的误差；但是，这些抽头都必须在停电情况下调整，不能在运行中随着负载、温度、频率的变化自动调整。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，能自动调节变压器PT的一次侧绕组的匝数，以降低CVT的误差，提高CVT在不同状况下的准确度。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，包括串接的高压电容C1和低压电容C2构成的分压器、变压器PT和电抗器L，变压器PT包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的高压端与分压器的中压点相连，低压端与电抗器L串联后接于分压器的接地端构成变压器PT的一次侧回路；还包括控制单元以及分别与控制单元相连的调节单元和检测单元；调节单元串接在一次侧回路中，所述调节单元包括调节开关和与变压器PT的初级绕组绕制在同一铁芯上的多个调节绕组；所述检测单元包括温度检测电路和/或电流检测电路，所述控制单元接收检测单元的检测信号，向调节开关输出控制信号控制不同的调节绕组接入变压器PT的一次侧回路，以调整接入变压器PT的一次侧回路的线圈匝数。

优选的，所述调节单元包括多个并联的调节绕组，所述调节开关包括多个第一调节开关，多个调节绕组分别与对应的第一调节开关串联组成多个调节电路，多个调节电路并联，多个第一调节开关的控制端均与控制单元连接。

优选的，所述调节开关包括多个第二调节开关，多个第三调节开关，多个调节绕组分别与对应的第三调节开关串联组成多个第二调节电路，多个第二调节开关分别与对应的第二调节电路并联，第二调节开关和第三调节开关的控制端与控制单元连接。

优选的，所述调节单元的多个调节绕组串联和/或并联。

优选的，所述调节单元还包括辅助电路，辅助电路与调节单元并联，辅助电路包括串接在变压器PT的初级绕组和电抗器L之间的辅助开关K0，辅助开关K0的控制端与控制单元相连。

优选的，所述温度检测电路包括温度传感器T1。

优选的，所述电流检测电路包括电流互感器T2，电流互感器T2用于耦合变压器PT的次级绕组电流，或用于耦合变压器PT的初级绕组的电流；或，所述电流检测电路包括电流取样电阻，通过取样电阻直接耦合变压器PT的初级绕组的电流。

优选的，所述调节开关为继电器或接触器。

优选的，所述控制单元包括开关逻辑电路，开关逻辑电路包括开关筛选电路和开关控制逻辑电路。

优选的，所述控制单元包括控制电路板和微控制器，微控制器设置在控制电路板上。

本实用新型电容式电压互感器，设有控制单元、检测单元和调节单元，能依据检测单元的温度检测电路和/或电流检测电路的检测信号，基于温度变化和电流变化控制不同调节绕组接入变压器PT的一次侧回路，以调整变压器PT的一次侧的线圈匝数，从而降低了电容式电压互感器的误差，保证了更高的精度。

附图说明

图1是实施例一的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器的原理图；

图2是实施例二的电容式电压互感器的原理图，仅示出调节绕组的连接部分，未示出控制单元部分；

图3是现有技术的电容式电压互感器。

具体实施方式

以下结合说明书附图给出的实施例，进一步说明本实用新型的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器的具体实施方式。本实用新型具有自动调节误差功能的电容式电压互感器不限于以下实施例的描述。

如图3所示，现有的电容式电压互感器的示意图，所述电容式电压互感器(以下简称CVT)包括串接的高压电容C1和低压电容C2构成的分压器、变压器PT和电抗器L，变压器PT包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的高压端与分压器的中压点(即高压电容C1和低压电容C2的连接点)相连，而低压端与电抗器L串联后接于分压器的接地端构成变压器PT的一次侧回路，次级绕组输出并带负载。一般来讲CVT还包括阻尼器，该阻尼器是通过在PT的另一个次级绕组上并接电阻R组成的。所述变压器PT一般设有多个独立的调节绕组抽头，调节绕组与变压器PT的初级绕组在同一铁芯上绕制，采用不同的调节绕组连接方式，串接在变压器PT初级绕组上，能够根据CVT制造误差、预设的温度、预设频率改变变压器PT一次侧的线圈匝数，以调节输出电压，调整误差，但是这些抽头都必须在停电情况下调整，不能在运行中随着负载、温度、频率的变化自动调整。

如图1所示，本实用新型实施例一的电容式电压互感器，具有自动调节误差功能，相对于现有技术的CVT，还包括控制单元以及分别与控制单元相连的调节单元和检测单元；调节单元串接在一次侧回路中，所述调节单元包括调节开关和与变压器PT的初级绕组绕制在同一铁芯上的多个调节绕组；所述检测单元包括温度检测电路和/或电流检测电路，所述控制单元接收温度检测电路和/或电流检测电路的检测信号，向调节开关输出控制信号控制不同的调节绕组接入变压器PT的一次侧回路，以调整接入变压器PT的一次侧回路的线圈匝数，以调节电容式电压互感器输出信号的误差。

本实用新型的电容式电压互感器，设有控制单元、检测单元和调节单元，能依据检测单元的温度检测电路和/或电流检测电路的检测信号，基于温度变化和电流变化控制调节单元的调节开关，以将不同调节绕组接入变压器PT的一次侧回路，以调整变压器PT的一次侧的线圈匝数，从而降低了电容式电压互感器的误差，保证了更高的准确度。

如图1所示，本实施例的电容式电压互感器，包括控制单元、调节单元和检测单元，所述调节单元串接在变压器PT的初级绕组上，也可以理解为调节单元是初级绕组的一部分，通过调节单元可以调节变压器PT的一次侧的线圈匝数，调节单元一端串接在初级绕组上，另一端与电抗器L连接。本实施例的检测单元包括温度检测电路和电流检测电路，温度检测电路用于检测CVT的温度，电流检测电路用于检测变压器PT的次级绕组的输出电流，包括检测输出电流幅度和/或输出电流频率；调节单元包括单个或多个调节开关，所述控制单元依据检测单元的检测信号，向调节开关输出控制信号，控制相应的调节开关闭合或断开，以控制相应的调节绕组接入初级绕组，或者不接入初级绕组，以调整调节单元接入一次侧回路的调节绕组的匝数。

本实施例的温度检测电路包括温度传感器T1。优选的，所述温度传感器T1优选为热阻式温度传感器。所述热阻式温度传感器优选为铂热电阻传感器(例如型号为PT100的铂热电阻传感器)且采用四线制接线方式，测量精度高且稳定性好，可以最大限度的避免线阻和器件造成的测量误差。

所述控制单元优选包括与温度检测电路相连的温度采样电路，温度采样电路包括依次连接的信号放大器、预处理电路和比较电路，预处理电路可以进行一些滤波等处理工作。

本实施例的电流检测电路包括电流互感器T2，该电流互感器T2用于耦合变压器PT的次级绕组电流。如有不止一个次级绕组，则可在每个次级绕组都设置一个电流互感器T2。或者作为其它实施例，电流检测电路包括电流互感器T2，该电流互感器用于耦合变压器PT的初级绕组的电流。或者作为其它实施例，电流检测电路包括电流取样电阻，通过取样电阻直接耦合变压器PT的初级绕组的电流。

需要说明的是,本实施例的检测单元包括温度检测电路和电流检测电路，也可以只包括温度检测电路，只对CVT温度变化引起的误差进行调节，根据温度变化自动调节接入一次侧回路的调节绕组的匝数，降低电容式电压互感器的误差；或者只包括电流检测电路，根据系统频率、变压器PT负载变化引起的误差进行调节，根据检测的输出电流幅值和/或输出电流频率自动调节接入一次侧回路的调节绕组的匝数，降低电容式电压互感器的误差。

参见图1，本实施例的调节单元串接在初级绕组和电抗器L之间，调节单元包括多个并联的调节绕组，多个并联的调节绕组的匝数一般不相同，具体设计中也可以相同，所述调节开关包括多个第一调节开关，多个调节绕组分别与对应的第一调节开关串联组成多个调节电路，多个调节电路并联，多个第一调节开关的控制端均与控制单元连接，控制单元控制第一调节开关使对应调节绕组接入变压器PT和电抗器L之间，或使对应调节绕组不接入变压器PT和电抗器L之间。进一步的，如图1所示，所述控制单元通过控制线分别与各第一调节开关的控制端相连，控制单元通过反馈回路线与各调节电路相连，以保证各第一调节开关的可靠工作。

如图1所示的实施例，多个调节绕组为绕组L1……绕组Ln，对应的第一调节开关分别为开关K1……开关Kn，调节绕组通过对应的第一调节开关与其它调节绕组并联，即绕组L1……绕组Ln分别与对应的开关K1……开关Kn串联组成多个调节电路，多个调节电路并联，开关K1……开关Kn的控制端分别与控制单元相连，本实施例的所述第一调节开关为常开开关，控制单元依据检测单元检测的检测信号控制开关K1……开关Kn中的一个导通，使对应的调节绕组串接入变压器PT和电抗器L之间，其余的第一调节开关保持断开，以改变变压器PT的一次侧的线圈匝数,实现对于次级绕组的输出电压的调整。

例如，调节单元包括三个并联的调节绕组和三个第一调节开关，三个调节绕组分别为第一并联绕组、第二并联绕组和第三并联绕组，以第一并联绕组、第二并联绕组和第三并联绕组的匝数分别为5,10,15为例，控制单元控制与第一并联绕组串联的第一调节开关闭合，另外两个第一调节开关分断时，接入一次侧回路的调节绕组的匝数为5，一次侧的线圈匝数为初级绕组匝数+5；控制单元控制控制与第二并联绕组串联的第二调节开关闭合，另外两个第一调节开关分断时，接入一次侧回路的调节绕组的匝数为10。

如图1所示，所述调节单元还包括辅助电路，辅助电路包括辅助开关K0，辅助电路与调节单元并联，辅助开关K0为常闭开关，辅助开关K0串接在变压器PT的初级绕组和电抗器L之间，辅助开关K0的控制端与控制单元相连；所述调节绕组串接入变压器PT和电抗器L之间时，控制单元控制辅助开关K0断开；也即是说：任意一个调节开关闭合时，辅助开关K0断开；全部调节开关断开时，辅助开关K0闭合。所述辅助电路保证变压器PT与电抗器L始终保持良好连接。

本实施例的调节开关优选为电磁式继电器，当然也可以为其它继电器或接触器。

本实施例中，调节绕组与变压器PT的初级绕组在同一铁芯上绕制，为一体的，因此本实用新型的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器可在不改变CVT的现有结构的情况下实现变压器PT的一次侧的绕组匝数的自动调节，以控制CVT的误差。当然，所述调节绕组也可以通过外设方式实现，各调节绕组独立于CVT。

如图2所示的实施例二，所述调节单元包括串联的多个调节绕组，串联的多个调节绕组可以匝数相同或不相同，所述调节开关包括多个第二调节开关K1、K2、K3、……、Kn，多个第三调节开关J1、J2、J3、……、Jn，多个调节绕组分别与对应的第三调节开关串联组成多个第二调节电路，多个第二调节开关分别与对应的第二调节电路并联，第二调节开关和第三调节开关的控制端与控制单元连接，所述控制单元控制一个第二调节开关导通则与该第二调节开关并联的第二调节电路被短路，不接入一次侧回路，同时对应的第三调节开关断开，保证该调节绕组不会被短路而导致PT工作异常，所述控制单元控制一个第三调节开关闭合、对应的第二调节开关断开则与该第二调节开关并联的调节绕组接入一次侧回路以调节接入初级绕组的调节绕组的匝数。

作为其它实施例，所述调节单元的多个调节绕组通过多个调节开关串联和/或并联，通过多个调节绕组串联和并联组合的方式，实现接入一次侧回路的调节绕组的匝数的调整。

进一步的，所述控制单元还包括开关逻辑电路，开关逻辑电路包括开关筛选电路和开关控制逻辑电路，以根据检测单元的检测结构控制对应调节开关闭合，使对应调节绕组接入初级绕组。

进一步的，所述控制单元包括控制电路板和微控制器，微控制器设置在控制电路板上，所述的开关逻辑电路、温度采样电路等电路均可以集成在控制电路板上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，或者是使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，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，而不能理解为指示相对重要性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，包括串接的高压电容C1和低压电容C2构成的分压器、变压器PT和电抗器L，变压器PT包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的高压端与分压器的中压点相连，低压端与电抗器L串联后接于分压器的接地端构成变压器PT的一次侧回路；其特征在于：

还包括控制单元以及分别与控制单元相连的调节单元和检测单元；调节单元串接在一次侧回路中，所述调节单元包括调节开关和与变压器PT的初级绕组绕制在同一铁芯上的多个调节绕组；所述检测单元包括温度检测电路和/或电流检测电路，所述控制单元接收检测单元的检测信号，向调节开关输出控制信号控制不同的调节绕组接入变压器PT的一次侧回路，以调整接入变压器PT的一次侧回路的线圈匝数。

2.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述调节单元包括多个并联的调节绕组，所述调节开关包括多个第一调节开关，多个调节绕组分别与对应的第一调节开关串联组成多个调节电路，多个调节电路并联，多个第一调节开关的控制端均与控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述调节开关包括多个第二调节开关，多个第三调节开关，多个调节绕组分别与对应的第三调节开关串联组成多个第二调节电路，多个第二调节开关分别与对应的第二调节电路并联，第二调节开关和第三调节开关的控制端与控制单元连接。

4.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述调节单元的多个调节绕组串联和/或并联。

5.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述调节单元还包括辅助电路，辅助电路与调节单元并联，辅助电路包括串接在变压器PT的初级绕组和电抗器L之间的辅助开关K0，辅助开关K0的控制端与控制单元相连。

6.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述温度检测电路包括温度传感器T1。

7.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述电流检测电路包括电流互感器T2，电流互感器T2用于耦合变压器PT的次级绕组电流，或用于耦合变压器PT的初级绕组的电流；或，所述电流检测电路包括电流取样电阻，通过取样电阻直接耦合变压器PT的初级绕组的电流。

8.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述调节开关为继电器或接触器。

9.根据权利要求2或3或4所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述控制单元包括开关逻辑电路，开关逻辑电路包括开关筛选电路和开关控制逻辑电路。

10.根据权利要求1所述的具有自动调节误差功能的电容式电压互感器，其特征在于：所述控制单元包括控制电路板和微控制器，微控制器设置在控制电路板上。

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