[发明专利]电容式电压互感器的母线电压相位测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统变电设备在线监测技术领域，特别是一种电容式电压互感器的母线电压相位测量装置及方法。 

背景技术

现有的220kV及以上电压等级的敞开式变电站中，电压互感器绝大多数是电容式电压互感器（CVT）。在现有技术中，电容型设备及金属氧化物避雷器在线监测系统的参考相位选取的是CVT二次侧输出电压，由于采用的是直接采集CVT二次侧电压的方法，这就要在CVT二次侧电压输出端接入电压耦合装置，其缺点是：接入的电压耦合装置会占用一定的CVT输出容量，接入的设备会增加CVT二次侧短路风险，而且 CVT的误差特性不如电磁式电压互感器稳定，系统频率、CVT二次负载大小及功率因数的变化都会引入附加误差。特别是对于电气设备的绝缘在线监测，由于系统测量条件的限制，电压参考信号通常都取自电压互感器，因此，电压互感器的好坏直接影响到二次设备的工作状况。虽然CVT的精度可以达到0.2级，但这些附加误差仍会给绝缘在线监测带来较大影响。孙建涛等发表的《绝缘在线监测中电容式电压互感器的误差校正》中提出了一种改进方法，该方法在CVT二次侧每一回路中都串接了电流互感器，这使得此方法在实施过程中接线复杂，文中使用的拟合函数法计算量大，实时性较差，且计算精度与迭代次数有关。此外，该参考相位测量方法仍然需要在CVT二次侧接入电压耦合装置，未消除CVT运行中的潜在风险。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容式电压互感器的母线电压相位测量装置及方法，该装置及方法不仅测量准确，实时性好，而且接线简单，对电容式电压互感器影响小，安全可靠。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电容式电压互感器的母线电压相位测量装置，包括： 

第一电流互感器（CT1），所述第一电流互感器接入电容式电压互感器的中压电容的接地端，用于采集中压电容接地电流；

第二电流互感器（CT2），所述第二电流互感器接入电容式电压互感器的中间变压器的接地端，用于采集中间变压器接地电流；

电流向量采集计算单元，所述电流向量采集计算单元与所述第一电流互感器、第二电流互感器的输出端相连接，以对采集的电流信号进行处理，并转换为数字信号，然后通过数值计算得到电容式电压互感器的母线电压的瞬时相位。

进一步的，所述电流向量采集计算单元包括信号处理电路、模数转换器和数字信号处理器，所述第一电流互感器、第二电流互感器的输出端分别与一所述信号处理电路的输入端相连接，所述两信号处理电路的输出端分别与所述模数转换器的输入端相连接，所述模数转换器的输出端与所述数字信号处理器的输入端相连接。 

本发明还提供一种电容式电压互感器的母线电压相位测量方法，包括以下步骤： 

（1）将第一电流互感器、第二电流互感器分别接入电容式电压互感器的中压电容的接地端和中间变压器的接地端；

（2）第一电流互感器、第二电流互感器分别将耦合到的电流信号送入信号处理电路，对输入的电流信号进行放大、滤波等处理；

（3）信号处理电路分别将处理之后的电流信号送入模数转换器，将电流信号转换为数字信号；

（4）模数转换器将采样得到的数字信号送入数字信号处理器，通过数值计算得到电容式电压互感器的母线电压的瞬时相位θ；

当                                                   时，所述母线电压的瞬时相位θ为：

当    时，所述母线电压的瞬时相位θ为：

其中，K表示分压比，I_c表示流过中压电容C₂的电流，I_L表示流过中间变压器一次侧电流，j表示复数虚部，δ₁、δ₂分别表示分压电容C₁、C₂的介质损耗角，Re( )、Im( )分别表示复函数的实部和虚部。

相较于现有技术，本发明的有益效果是仅通过高精度电流互感器采集CVT中压电容C2接地电流与中间变压器T1接地电流，在电流向量采集计算单元中将采集的电流信号转化为数字信号，并通过数值计算得到CVT母线电压的瞬时相位，无需接入电压耦合装置，不仅测量准确，实时性好，而且接线简单，对电容式电压互感器影响小，工作安全可靠，具有很强的实用性和广阔的应用前景。 

附图说明