非接触电压变换器制造技术

用于测量在交流电压导体系统的至少两个导体之间的电压的非接触电压变换器(2)，该变换器包括两个或更多个电容电流测量单元(3)，每个所述电容电流测量单元包括：围绕通道(6)的电极(4)，该通道(6)用于通过其中接收交流电压导体系统的各个所述导体，围绕电极(4)的电极屏蔽件(8)，电极信号处理电路部分(16)，连接到电极(4)和电极屏蔽件(8)并被配置成输出模拟测量信号，以及基准电压信号生成器(10)，连接到电极屏蔽件并被配置成生成基准电压源信号，其中，两个或更多个电容电流测量单元的基准电压信号生成器(10)在公共浮动电压连接点处连接在一起。

Contactless voltage converter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非接触电压变换器
本专利技术涉及用于以非接触方式测量交流电压的变换器。
技术介绍
已知在不中断并且不接触导体的情况下测量在两个或更多个导体之间的交流(AC)电压和相对相(通常三相和中性)。导体例如可以是以电缆的形式，并且例如具有分裂电极的电容变换器被放置在每个电缆周围。非接触变换器促进了安装并且减小了对人员和装备的危害，尤其是在危险电压应用中。为了减小在电缆和变换器之间的未知耦合电容的影响，因此增强测量精度，如US5,473,244中描述的那样可以使用两个(或更多个)基准电压源。在US5,473,244中描述的系统以及在诸如US6,470,283中描述的其它非接触电压测量系统的主要缺点是需要具有接地端子。可能不容易在电压测量变换器的安装的位置处接近接地连接，并且安装电流连接的需求增大了电压测量设置的成本和复杂性。此外，对于危险电压应用，实现电流连接的需求可能会增大安装、维护或使用测量装备的人员的安全风险。
技术实现思路
按照前述内容的观点，本专利技术的目的是提供准确并可靠的而无需接地连接的非接触电压变换器。提供安全并容易安装的非接触电压变换器将是有利的。提供制造和安装成本有效的非接触电压变换器将是有利的。通过提供根据权利要求1或权利要求13的非接触电压变换器以及根据权利要求15的方法实现了本专利技术的目的。本文中公开了一种用于测量在交流电压导体系统的至少两个导体之间的电压的非接触电压变换器，该变换器包括两个或更多个电容电流测量单元，每个所述电容电流测量单元包括围绕通道的电极，该通道用于通过其中接收交流电压导体系统的各个所述导体，围绕电极的电极屏蔽件，电极信号处理电路部分，连接到电极和电极屏蔽件，被配置成输出模拟测量信号，以及基准电压信号生成器，连接到电极屏蔽件并被配置成生成基准电压源信号，其中，两个或更多个电容电流测量单元的基准电压信号生成器在公共浮动电压连接点处连接在一起。本文中还公开了一种与外部系统没有任何直接电连接的全自主非接触电压变换器，用于测量在外部系统的交流电压导体系统的至少两个导体之间的电压，该变换器包括用于无线地发送测量信号的无线通信模块以及两个或更多个电容电流测量单元，每个所述电容电流测量单元包括围绕通道的电极，该通道用于通过其中接收交流电压导体系统的各个所述导体，围绕电极的电极屏蔽件，电极信号处理电路部分，连接到电极和电极屏蔽件，被配置成输出模拟测量信号，以及基准电压信号生成器，连接到电极屏蔽件并被配置成生成基准电压源信号，其中，两个或更多个电容电流测量单元的基准电压信号生成器在公共浮动电压连接点处连接在一起。在有利的实施例中，导体系统是多相导体系统，并且变换器包括用于导电系统的每个相的一个电容电流测量单元以及此外用于中性导体的一个电容电流测量单元。在有利的实施例中，变换器还可以包括围绕所述两个或更多个电容电流测量单元的外部静电屏蔽件，以及连接到外部静电屏蔽件和公共浮动电压连接点的附加的基准电压信号生成器。在有利的实施例中，基准电压信号生成器被配置成以高于导体系统的交流电压频率的频率来生成所述基准电压源信号。在有利的实施例中，基准电压信号生成器中的至少两个被配置成以彼此不同的频率来生成所述基准电压源信号。在实施例中，每个基准电压信号生成器可以被配置成以与其它不同的频率来生成所述基准电压源信号。在实施例中，电压变换器可以包括微控制器电路，该微控制器电路被配置成根据基准电压源信号和由电容电流测量单元输出的相关联的电流来计算电极-导体导纳矩阵Y。在实施例中，微控制器电路包括用于生成基准电压信号的数字-模拟转换器(DAC)和用于接收并处理来自每个电极的输出电容电流的模拟测量信号响应的模拟-数字转换器(ADC)。本文还公开了一种在没有电流连接的情况下测量在交流电压导体系统的至少两个导体之间的电压的方法，包括：提供如上所述的非接触电压变换器，生成基准电压信号并且测量电极的对应的输出电容电流信号基于基准电压信号和对应的输出电容电流信号，在变换器的处理电路中标识导纳矩阵Y，在变换器的处理电路中计算从导纳矩阵Y取得的阻抗矩阵Z，以提供导体系统的标识。该方法还可以包括测量导体系统的电极电流并且在变换器的处理电路中，使用阻抗矩阵Z计算在所述至少两个导体之间的要测量的交流电压。根据权利要求以及根据以下详细的描述和附图，本专利技术的更多目的和有利方面将变得清楚。附图说明现在将参考附图描述本专利技术，这些附图通过示例的方式示出本专利技术，其中：图1是根据本专利技术的实施例的非接触电压变换器的电布局的示意性简化图；图2是针对一个相的图1的非接触电压变换器的示意性简化图，示出了在变换器的导电元件之间的电容耦合；图3是表示非接触电压变换器的等效电路的示意性简化图。具体实施方式参考附图，根据本专利技术的实施例的非接触电压变换器2包括两个或更多个电容电流测量单元3，每个电容电流测量单元3包括围绕通道6的电极，通道6用于通过其中接收导体系统的各个导体1、1n，该导体系统包括至少两个导体，其中至少一个导体带有交流电压。在实施例中，导体系统的导体可以属于多相交流电压导电系统。导电系统可以是两相、三相或具有四相或更多相，并且此外可以包括中性导体。然而，可以注意到，本专利技术不限于多相系统并且可以应用于在测量的导体之间呈现出相对交流电压的任何导体。导体例如可以是以常规绝缘线或电缆、或绝缘导体杆或绝缘导体棒的形式，或者具有其它本身已知的配置。在变型中，导体也可以是非绝缘的，非接触电压变换器包括在电极上的绝缘层，该绝缘层被配置成将电极与非绝缘导体电介质地分离。电极4可以完全地围绕导体通道6，或者可以仅部分地围绕导体通道6，例如留下间隙以允许在通道6中插入导体。电极可以设置在具有可移动部分的壳体中以允许在电极的对应通道6中插入要测量的导体。非接触电压变换器2被配置成测量在导电系统的任何两个或更多个导体1、1n之间的相对交流电压。非接触电压变换器2还可以被配置成测量在导电系统的任何两个或更多个导体1、1n之间的相对相。每个电容电流测量单元3还包括围绕电极4的电极屏蔽件8，连接到电极4和电极屏蔽件8并被配置成输出模拟测量信号S1、S2、S3、S4的电极信号处理电路，以及连接到测量屏蔽件并被配置成生成电压信号V1、V2、V3、V4的电压信号生成器10。多个电容电流测量单元的电压信号生成器10在公共浮动电压连接点11处连接在一起。非接触电压变换器2还可以包括被配置成处理模拟测量信号S1…S4的模拟-数字处理电路12。在实施例中，电压变换器还可以包括围绕多个电容电流测量单元3的外部屏蔽件14。在实施例中，模拟-数字处理电路12包括微控制器电路，该微控制器电路包括用于生成基准电压信号的数字-模拟转换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量在交流电压导体系统的至少两个导体之间的电压的非接触电压变换器(2)，该变换器包括两个或更多个电容电流测量单元(3)，每个所述电容电流测量单元包括/n围绕通道(6)的电极(4)，该通道(6)用于通过其中接收交流电压导体系统的各个所述导体，/n围绕电极(4)的电极屏蔽件(8)，/n电极信号处理电路部分(16)，连接到电极(4)和电极屏蔽件(8)，被配置成输出模拟测量信号，以及/n基准电压信号生成器(10)，连接到电极屏蔽件并被配置成生成基准电压源信号，/n其中，两个或更多个电容电流测量单元的基准电压信号生成器(10)在公共浮动电压连接点处连接在一起。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170712 EP 17181076.51.一种用于测量在交流电压导体系统的至少两个导体之间的电压的非接触电压变换器(2)，该变换器包括两个或更多个电容电流测量单元(3)，每个所述电容电流测量单元包括
围绕通道(6)的电极(4)，该通道(6)用于通过其中接收交流电压导体系统的各个所述导体，
围绕电极(4)的电极屏蔽件(8)，
电极信号处理电路部分(16)，连接到电极(4)和电极屏蔽件(8)，被配置成输出模拟测量信号，以及
基准电压信号生成器(10)，连接到电极屏蔽件并被配置成生成基准电压源信号，
其中，两个或更多个电容电流测量单元的基准电压信号生成器(10)在公共浮动电压连接点处连接在一起。


2.根据权利要求1所述的非接触电压变换器，其中，导体系统是多相导体系统，并且变换器包括用于导电系统的每个相的一个电容电流测量单元(3)以及此外用于中性导体(1n)的一个电容电流测量单元(3)。


3.根据前述权利要求所述的非接触电压变换器，其中，导体系统是两相或三相导体系统。


4.根据任一前述权利要求所述的非接触电压变换器，还包括围绕所述两个或更多个电容电流测量单元(3)的外部静电屏蔽件(14)，以及连接到外部静电屏蔽件和公共浮动电压连接点的附加的基准电压信号生成器。


5.根据任一前述权利要求所述的非接触电压变换器，其中，基准电压信号生成器被配置成以高于导体系统的交流电压频率的频率来生成所述基准电压源信号。


6.根据任一前述权利要求所述的非接触电压变换器，其中，基准电压信号生成器中的至少两个被配置成以彼此不同的频率来生成所述基准电压源信号。


7.根据前述权利要求所述的非接触电压变换器，其中，每个基准电压信号生成器被配置成以与其它基准电压信号生成器不同的频率来生成所述基准电压源信号。


8.根据任一前述权利要求所述的非接触电压变换器，包括微控制器电路，该微控制器电路被配置成根据基准电压源信号和由电容电流测量单元输出的相关联的电流来计算电极-导体导纳矩阵Y。


9.根据前述权利要求所述的非接触电压变换器，其中，微控制器电路包括用于生成基准电压信号的数字-模拟转换器(DAC)和用于接收并处理来自...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·比尔曼，D·施莱夫利，W·特潘，
申请(专利权)人：莱姆国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH