一种高精度的电容分压式电压互感器及电压测量方法技术

一种高精度的电容分压式电压互感器及电压测量方法，包括测量高压电容和测量低压电容串联而成的测量分压支路，测量分压支路连接在待测高压线和接地线之间且平行于待测高压线，其特征在于：设置有参考高压电容和参考低压电容串联而成的参考分压支路，参考分压支路同样连接在待测高压线和接地线之间，且参考分压支路平行于测量分压支路以及待测高压线，自测量高压电容和测量低压电容之间引出第一分压信号，自参考高压电容和参考低压电容之间引出第二分压信号。在本高精度的电容分压式电压互感器及电压测量方法中，通过设置参考分压支路，实现了对高压寄生电容电容值的计算，并进一步实现了对电压互感器测量值的校正，提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的电容分压式电压互感器及电压测量方法
一种高精度的电容分压式电压互感器及电压测量方法，属于电气工程测量

技术介绍
在电力系统中测量高电压时，通常使用电容分压或电阻分压将待测的高电压变为小电压信号以方便二次设备进行测量，其中电容分压方式的电压互感器相比较电阻分压方式的电压互感器可以消除对线路阻抗的影响，但是无论电电阻分压还是电容分压方式，寄生电容的存在均是造成测量误差的主要原因。对电容分压式电压互感器而言，电容分压实现电压测量的原理为：使用一个高压电容(pF级)和一个低压电容串联(nF级)，高压电容与待测高压侧连接，低压电容与大地连接，高压信号被分压后将在低压电容上得到一个小电压信号，二次设备对该小电压信号采样即可计算出待测高电压的大小。由于高压电容与高压导线之间、高压和低压电容之间以及低压电容与大地之间均通过导线连接，因此这些导线与高压导线和大地之间均会存在寄生电容，对高压导线之间的寄生电容叫做对高压寄生电容，记做Ch，对大地之间的寄生电容叫做对地寄生电容，记做Cg。在实际中，高压导线、大地、高压电容、低压电容的不同位置所产生的寄生电容的大小不同，且不同结构的电压互感器，两种电容的影响也不同，具体而言：如图2所示是其中一种电路结构的电压互感器，这种结构的电压互感器，高压电容C1和低压电源C2串联后并联在母线与接地线之间，高压电容C1和低压电源C2组成的串联线路垂直于母线。其中电容Ch1～Chn代表每单位长度的对高压寄生电容，Cg1～Cgn代表每单位长度的对地寄生电容，将Ch1～Chn的所有对高压寄生电容记做电容Ch，将Cg1～Cgn的所有对地寄生电容记做电容Cg。电容Ch的存在将使得流过低压电容C2的电流除了正常的由母线流经高压电容C1和低压电容C2进入大地的电流外，额外增加了由母线经Ch流入高压电容C2的电流，这样会导致在高压电容C2上的电压比实际值偏大；同理，电容Cg的存在将使得流过低压电容C2的电流由本来正常的由母线流经高压电容C1和低压电容C2进入大地的电流减少，减少的电流将经电容Cg流入大地，这样会导致在低压电容C2上的电压比实际值偏小。由此可见，Cg、Ch的存在即是影响测量精度的原因。若电容Cg和电容Ch恰好相等，即可使得额外流入低压电容C2的电流和流出低压电容C2的电流相抵消，此时寄生电容对测量精度没有影响，若电容Ch相对较大，则会使低压电容C2的额外流入电流大于流出电流，会使得低压电容C2上的电压偏大；反之，若电容Cg相对较大，则会使低压电容C2上的电压偏小。在现有技术中，解决寄生电容对图2所示结构电压互感器影响的解决方案是在高压侧和接地侧增加均压环或屏蔽罩，使电容Cg和电容Ch尽可能相等，但是这种解决方式只适用于图2所示结构的电压互感器，因此适用性较差。如图3所示是另外一种电路结构的电压互感器，在这种结构的电压互感器中，高压电容C1和低压电源C2组成的串联线路平行于母线，这种结构的电压互感器主要为了兼容现有配电变压器的安装方式。图3所示结构的电压互感器使得两个串联电容的一侧出现了一段长度较长的等电位体，这种结构使得对高压线侧的高压电容Ch和对大地的低压电容Cg在数值上相差很大，因此也就无法在高压侧和大地侧使用均压环或屏蔽罩达到使Ch和Cg相等的目的。根据导线之间寄生电容的计算方法，在图3所示的电压互感器电路结构中，与母线之间的对高压寄生电容Ch的大小要明显大于对接地点的对地寄生电容Cg，在这种结构中，流入低压电容C2的额外电流要远远大于流出的电流。因此在图3所示的电路结构中，可以视为仅存在对高压导线侧的等效高压寄生电容Ch。在现有技术中，解决寄生电容对图3所示结构电压互感器影响的解决方案是在产品出厂前，测量出每一套电压互感器的实际误差，再配合终端对该互感器设置一个专用校正系数，这种方法无疑增大了测试人员的工作量；更重要的是，该互感器安装到配电变压器后，不同的配电变压器有不同的运行环境，尤其是外部电场的影响，这会使得出厂之前写入低压侧终端的校正系统不再适用，而使用现场校正的方法显示在实际应用中无法实施，因此给上述产品的应用精度难以保证。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置参考分压支路，实现了对高压寄生电容电容值的计算，并进一步实现了对电压互感器测量值的校正，提高了测量精度，且适用性更广的高精度的电容分压式电压互感器及电压测量方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该高精度的电容分压式电压互感器，包括测量高压电容和测量低压电容串联而成的测量分压支路，测量分压支路连接在待测高压线和接地线之间，测量分压支路平行于待测高压线，其特征在于：设置有参考高压电容和参考低压电容串联而成的参考分压支路，参考分压支路同样连接在待测高压线和接地线之间，且参考分压支路平行于测量分压支路以及待测高压线，自测量高压电容和测量低压电容之间引出第一分压信号，自参考高压电容和参考低压电容之间引出第二分压信号。优选的，所述的测量高压电容的电容值不等于参考高压电容的电容值，且测量低压电容的电容值不等于参考低压电容的电容值。优选的，所述测量高压电容与测量低压电容的电容值之和等于参考高压电容与参考低压电容的电容值之和。优选的，所述测量分压支路和参考分压支路采用相同导体连接而成。一种电压测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，对测量分压支路和参考分压支路进行采用，分别得到第一分压信号和第二分压信号的测量值；步骤2，求得测量分压支路或参考分压支路中高压寄生电容的电容值；步骤3，根据校正公式对高压寄生电容的电容值对第一分压信号或第二分压信号的测量值进行校正，并输出校正值。优选的，步骤2中所述高压寄生电容的计算公式为：其中，Ch和Ch’分别表示测量分压支路和参考分压支路中高压寄生电容的电容值，U1表示第一分压信号的测量值，U2表示第二分压信号的测量值，C1和C1’分别表示测量高压电容和参考高压电容。优选的，步骤2中所述的校正公式为：其中，Ch表示测量分压支路中高压寄生电容的电容值，U1表示第一分压信号的测量值，C1表示测量高压电容。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：在本高精度的电容分压式电压互感器及电压测量方法中，通过设置参考分压支路，实现了对高压寄生电容电容值的计算，并进一步实现了对电压互感器测量值的校正，提高了测量精度，且适用性更广。并且由于可以计算得到效高压寄生电容的电容值，因此无需在出厂前对产品的误差进行逐一测量，大大降低了测试人员的工作量，同时也不会受到配电变压器实际运行之后现场环境的影响。附图说明图1为高精度的电容分压式电压互感器电路原理图。图2～3为现有技术电容分压式电压互感器电路原理图。具体实施方式图1是本专利技术的最佳实施例，下面结合附图1对本专利技术做进一步说明。一种高精度的电容分压式电压互感器，包括外壳体以及设置在外壳体内的测量电路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度的电容分压式电压互感器，包括测量高压电容和测量低压电容串联而成的测量分压支路，测量分压支路连接在待测高压线和接地线之间，测量分压支路平行于待测高压线，其特征在于：设置有参考高压电容和参考低压电容串联而成的参考分压支路，参考分压支路同样连接在待测高压线和接地线之间，且参考分压支路平行于测量分压支路以及待测高压线，自测量高压电容和测量低压电容之间引出第一分压信号，自参考高压电容和参考低压电容之间引出第二分压信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度的电容分压式电压互感器，包括测量高压电容和测量低压电容串联而成的测量分压支路，测量分压支路连接在待测高压线和接地线之间，测量分压支路平行于待测高压线，其特征在于：设置有参考高压电容和参考低压电容串联而成的参考分压支路，参考分压支路同样连接在待测高压线和接地线之间，且参考分压支路平行于测量分压支路以及待测高压线，自测量高压电容和测量低压电容之间引出第一分压信号，自参考高压电容和参考低压电容之间引出第二分压信号。


2.根据权利要求1所述的高精度的电容分压式电压互感器，其特征在于：所述的测量高压电容的电容值不等于参考高压电容的电容值，且测量低压电容的电容值不等于参考低压电容的电容值。


3.根据权利要求1所述的高精度的电容分压式电压互感器，其特征在于：所述测量高压电容与测量低压电容的电容值之和等于参考高压电容与参考低压电容的电容值之和。


4.根据权利要求1所述的高精度的电容分压式电压互感器，其特征在于：所述测量分压支路和参考分压支路采用相同导体连接而成。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘远龙，孟祥君，王凤东，武志刚，刘恒杰，姚刚，王勇，赵信华，亓占华，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司莱芜供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37