電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置及方法
2023-09-22 04:37:50
電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置及方法，該裝置包括第一電流互感器、第二電流互感器和電流向量採集計算單元，該方法包括以下步驟：將第一電流互感器、第二電流互感器分別接入電容式電壓互感器的中壓電容的接地端和中間變壓器的接地端；第一電流互感器、第二電流互感器分別將耦合到的電流信號送入電流向量採集計算單元，對採集的電流信號進行放大、濾波等處理，並轉換為數位訊號，然後通過數值計算得到電容式電壓互感器的母線電壓的瞬時相位。該裝置及方法不僅測量準確，實時性好，而且接線簡單，對電容式電壓互感器影響小，安全可靠。
【專利說明】電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置及方法【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統變電設備在線監測【技術領域】，特別是一種電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002]現有的220kV及以上電壓等級的敞開式變電站中，電壓互感器絕大多數是電容式電壓互感器(CVT)。在現有技術中，電容型設備及金屬氧化物避雷器在線監測系統的參考相位選取的是CVT 二次側輸出電壓，由於採用的是直接採集CVT 二次側電壓的方法，這就要在CVT 二次側電壓輸出端接入電壓耦合裝置，其缺點是:接入的電壓耦合裝置會佔用一定的CVT輸出容量，接入的設備會增加CVT 二次側短路風險，而且CVT的誤差特性不如電磁式電壓互感器穩定，系統頻率、CVT 二次負載大小及功率因數的變化都會引入附加誤差。特別是對於電氣設備的絕緣在線監測，由於系統測量條件的限制，電壓參考信號通常都取自電壓互感器，因此，電壓互感器的好壞直接影響到二次設備的工作狀況。雖然CVT的精度可以達到0.2級，但這些附加誤差仍會給絕緣在線監測帶來較大影響。孫建濤等發表的《絕緣在線監測中電容式電壓互感器的誤差校正》中提出了一種改進方法，該方法在CVT 二次側每一迴路中都串接了電流互感器，這使得此方法在實施過程中接線複雜，文中使用的擬合函數法計算量大，實時性較差，且計算精度與迭代次數有關。此外，該參考相位測量方法仍然需要在CVT 二次側接入電壓耦合裝置，未消除CVT運行中的潛在風險。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置及方法，該裝置及方法不僅測量準確，實時性好，而且接線簡單，對電容式電壓互感器影響小，安全可靠。
[0004]為實現上述目的，本發明的技術方案是:一種電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置，包括:
第一電流互感器(CT1)，所述第一電流互感器接入電容式電壓互感器的中壓電容的接地端，用於採集中壓電容接地電流；
第二電流互感器(CT2)，所述第二電流互感器接入電容式電壓互感器的中間變壓器的接地端，用於採集中間變壓器接地電流；
電流向量採集計算單元，所述電流向量採集計算單元與所述第一電流互感器、第二電流互感器的輸出端相連接，以對採集的電流信號進行處理，並轉換為數位訊號，然後通過數值計算得到電容式電壓互感器的母線電壓的瞬時相位。
[0005]進一步的，所述電流向量採集計算單元包括信號處理電路、模數轉換器和數位訊號處理器，所述第一電流互感器、第二電流互感器的輸出端分別與一所述信號處理電路的輸入端相連接，所述兩信號處理電路的輸出端分別與所述模數轉換器的輸入端相連接，所述模數轉換器的輸出端與所述數位訊號處理器的輸入端相連接。[0006]本發明還提供一種電容式電壓互感器的母線電壓相位測量方法，包括以下步驟:
(1)將第一電流互感器、第二電流互感器分別接入電容式電壓互感器的中壓電容的接地端和中間變壓器的接地端；
(2)第一電流互感器、第二電流互感器分別將耦合到的電流信號送入信號處理電路，對輸入的電流信號進行放大、濾波等處理；
(3)信號處理電路分別將處理之後的電流信號送入模數轉換器，將電流信號轉換為數位訊號;
(4)模數轉換器將採樣得到的數位訊號送入數位訊號處理器，通過數值計算得到電容式電壓—
述母線電壓的瞬時相位Θ為:
母線電壓的瞬時相位Θ為:
其中，K表示分壓比，I。表示流過中壓電容C2的電流，L表示流過中間變壓器一次側電流，j表示複數虛部，δ2分別表示分壓電容CpC2的介質損耗角，Re( )、Im分別表示複函數的實部和虛部。
[0007]相較於現有技術，本發明的有益效果是僅通過高精度電流互感器採集CVT中壓電容C2接地電流與中間變壓器Tl接地電流，在電流向量採集計算單元中將採集的電流信號轉化為數位訊號，並通過數值計算得到CVT母線電壓的瞬時相位，無需接入電壓耦合裝置，不僅測量準確，實時性好，而且接線簡單，對電容式電壓互感器影響小，工作安全可靠，具有很強的實用性和廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明裝置的接入狀態示意圖。
[0009]圖2是本發明裝置的組成結構示意圖。
[0010]圖3是電容式電壓互感器中加載在各個器件兩端上的電壓與流過電流之間的相位關係向量圖。
[0011]圖1中，高壓電容，C2—中壓電容，Z—補償電抗器，中間變壓器，A—阻尼器，u、n、du、元一二次繞組端子及剩餘電壓繞組端子，G—同一母線上的其他電容型設備，V—母線對地電壓，G—高壓電容C1兩端電壓，—中壓電容C2兩端電壓(中壓端對地電壓)，人一流過中壓電容C2的電流，Tz—流過中間變壓器一次側電流，/一流過高壓電容C1的電流，θ一母線電壓V的實時相位角。
【具體實施方式】
[0012]本發明電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置，如圖1所示，包括:
第一電流互感器CT1，所述第一電流互感器CTl接入電容式電壓互感器的中壓電容C2的接地端，用於採集中壓電容C2接地電流；
第二電流互感器CT2，所述第二電流互感器CT2接入電容式電壓互感器的中間變壓器Tl的接地端，用於採集中間變壓器Tl接地電流；
電流向量採集計算單元，所述電流向量採集計算單元與所述第一電流互感器、第二電流互感器的輸出端相連接，以對採集的電流信號進行處理，並轉換為數位訊號，然後通過數值計算得到電容式電壓互感器的母線電壓的瞬時相位。
[0013]如圖2所示，所述電流向量採集計算單元包括信號處理電路、模數轉換器和數位訊號處理器，所述第一電流互感器、第二電流互感器的輸出端分別與一所述信號處理電路的輸入端相連接，所述兩信號處理電路的輸出端分別與所述模數轉換器的輸入端相連接，所述模數轉換器的輸出端與所述數位訊號處理器的輸入端相連接。
[0014]本發明電容式電壓互感器的母線電壓相位測量方法，包括以下步驟:
(1)將第一電流互感器、第二電流互感器分別接入電容式電壓互感器的中壓電容C2的接地端和中間變壓器Tl的接地端；
(2)第一電流互感器、第二電流互感器分別將耦合到的電流信號送入信號處理電路，對輸入的電流信號進行放大、濾波等處理；
(3)信號處理電路分別將處理之後的電流信號送入模數轉換器，將電流信號轉換為數位訊號;
(4)模數轉換器將採樣得到的數位訊號送入數位訊號處理器，通過數值計算得到電容式電壓互感器的母線電壓的瞬時相位〃；
述付線IU)k的瞬ll、U丨丨位O的U數灰小形八為述母線電壓的瞬時相位Θ的複數表示形式為:
【權利要求】
1.一種電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置，其特徵在於，包括:第一電流互感器，所述第一電流互感器接入電容式電壓互感器的中壓電容的接地端，用於採集中壓電容接地電流；第二電流互感器，所述第二電流互感器接入電容式電壓互感器的中間變壓器的接地端，用於採集中間變壓器接地電流；電流向量採集計算單元，所述電流向量採集計算單元與所述第一電流互感器、第二電流互感器的輸出端相連接，以對採集的電流信號進行處理，並轉換為數位訊號，然後通過數值計算得到電容式電壓互感器的母線電壓的瞬時相位。
2.根據權利要求1所述的電容式電壓互感器的母線電壓相位測量裝置，其特徵在於，所述電流向量採集計算單元包括信號處理電路、模數轉換器和數位訊號處理器，所述第一電流互感器、第二電流互感器的輸出端分別與一所述信號處理電路的輸入端相連接，所述兩信號處理電路的輸出端分別與所述模數轉換器的輸入端相連接，所述模數轉換器的輸出端與所述數位訊號處理器的輸入端相連接。
3.一種電容式電壓互感器的母線電壓相位測量方法，其特徵在於，包括以下步驟:(1)將第一電流互感器、第二電流互感器分別接入電容式電壓互感器的中壓電容的接地端和中間變壓器的接地端；(2)第一電流互感器、第二電流互感器分別將耦合到的電流信號送入信號處理電路，對輸入的電流信號進行 放大、濾波等處理；(3)信號處理電路分別將處理之後的電流信號送入模數轉換器，將電流信號轉換為數位訊號;(4)模數轉換器將採樣得到的數位訊號送入數位訊號處理器，通過數值計算得到電容式電壓互感器的母線電壓的瞬時相位〃；
【文檔編號】G01R25/00GK103604991SQ201310603725
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】廉彥超, 陳彬, 陳敏維, 範元亮, 吳勇昊 申請人:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司電力科學研究院