[发明专利]超高压DC线电压传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超高压直流(DC)线的电压传感器。

本发明的应用领域为在超高压DC电力线上输送电力。术语“超高压DC”例如指的是可以达到1100千伏(kV)的DC电压。

背景技术

为了进行保护、监视和能量计量功能，有必要知道超高压线上或者电力变电站的母线组之间的电压。测量该电压的现有技术方案包括使用分压器。

图1中给出了分压器的电路图。

分压器由两个串联的阻抗Z1和Z2组成并且将电势为Va的高压线连接到电势为Vo的接地线上。电流i在阻抗Z1和Z2中流过。阻抗Z1和Z2的中点在电势Vb处。由此：

(Va–Vb)＝Z1×i；并且

(Vb–Vo)＝Z2×i

因此：

(Va–Vo)＝(Z1+Z2)×i，并且因此：

(Vb–Vo)＝(Z2/(Z1+Z2))×(Va–Vo)

量(Z2/(Z1+Z2))被定义为分压器的比率Rp。由分压器测量的电压(Vb-Vo)是线上存在的电压(Va-Vo)的镜像。

用于测量超高压DC的传感器需要适用于测量DC电压和交变电流(AC)电压。所测量的AC电压对应于DC电压中的波动。举例来说，所涉及的频率可以达到5千赫兹(kHz)。通过优选方式，测量传感器被设计为不依赖于频率。

为了独立于频率来进行分压，比率Rp应当不依赖于频率。每个阻抗Zi(i＝1、2)因此由并联的电阻器Ri(i＝1、2)和电容器Ci(i＝1、2)组成，元件Ri和Ci之间存在以下条件：

R1×C1＝R2×C2。

由此：

Rp＝R2/(R1+R2)，或者实际上有：

Rp＝C1/(C1+C2)。

比率Rp因此不依赖于频率。较优地，普遍被称为电阻器/电容器分压器或RC分压器的这种类型的分压器被用于测量超高压线上的电压。

目前，RC分压器通过使用基于“paper/polypropylene-SF6gas”(纸/聚丙烯－SF6气体)绝缘技术的电容式元件来制作，其中SF6气体在高压下。这些技术经常造成内部绝缘故障，并且其应用经常被限制为800kV以下的电压。另外，DC和AC测量值的温度稳定性以及对于高达5kHz频率的AC谐波测量值的精确度当前还不足以满足大多数技术规范所规定的要求。

本发明不存在上述缺陷。

发明内容

事实上，本发明涉及一种用于超高压直流线的电压传感器，所述电压传感器包括分压器，所述分压器包括串联的两个分压器级，在所述两个分压器级之间的连接点处获取中间电压，第一分压器级包括至少两个基本分压器级，所述两个基本分压器级被串联连接并且分布在复合绝缘子中，其特征在于，一个基本分压器级包括并联的至少一个电容器和至少一个电阻器，所述电容器和所述电阻器中每个具有第一端子以及与所述第一端子相反的第二端子，所述第一端子被固定到第一导电板上，所述第二端子被固定到第二导电板上，所述第一导电板和所述第二导电板中每个围绕有导电帽，对所述电阻器和所述电容器进行夹持的至少一个电绝缘支撑部件与所述复合绝缘子的内壁接触，以便将所述电容器和所述电阻器固定到所述复合绝缘子内。

根据本发明的一个额外特点，所述第一导电板为第一导电机械支撑部件的刚性板，并且所述第二导电板为由采用蜘蛛形状的柔性金属片构成，所述柔性金属片被固定到第二导电机械支撑部件的钢圈上，单个机械支撑部件的第一导电板和第二导电板使用导电垫片彼此连接。

根据本发明的另一额外特点，所述第二分压器级包括包含在密封盒中的并联的至少一个电容器和至少一个电阻器，屏蔽电缆将所述第二分压器级连接到所述第一分压器级上。

根据本发明的另一额外特点，电子电路具有被连接到所述第二分压器级的输出端上的输入端，并且所述电子电路包括用于对作为输入接收的信号进行处理的电路。

根据本发明的另一额外特点，所述处理电路包括模数转换器。

根据本发明的另一额外特点，所述第一分压器级配备有用于温度测量装置，所述温度测量装置适用于传送所述传感器的温度。

根据本发明的另一额外特点，所述电子电路包括温度漂移修正装置，其适用于基于所述温度测量装置传送的温度测量值对所述第一分压器级和/或所述第二分压器级的电阻和/或所述电容器的电容的温度漂移进行修正。

根据本发明的另一额外特点，所述超高压可以在100kV DC至1100kV DC的范围内，并且所述中间电压由构成第二分压器级的元件选择为在100V DC至200V DC的范围内。