[发明专利]一种新型高精度电容式电压传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高压开关设备电气参数在线采集的新型高精度电容式电压传感器，属于智能高压开关数据采集系统技术领域。

背景技术

现有智能高压开关设备在线采集电压时，一般采用外置的电磁式电压互感器来进行数据采集，外置的电磁式电压互感器存在铁芯饱和、电磁谐振等问题，且保险丝容易烧断，特别是在雷电天气下，损坏几率更大，影响电压测量可靠性。此外外置的电磁式电压互感器体积大，重量大，消耗功率大，成本高，特别是在配网线路上，测量三相相电压需要配置3只外置电压互感器，用户需要专门考虑安装位置，且需要定期进行维护保养。

现有智能高压开关设备在线采集电压时，也有采用与高压开关设备一体化设计的电容式电压传感器，也有正在试制的电阻式电压传感器。但现有电容式电压传感器中的高压电容一般采用的材料是陶瓷、环氧树脂或聚丙烯等材料，由于材料的温度特性问题，电容式电压传感器测量精度不高，在+40°与+70°范围内，达不到0.5级测量精度；而电阻式电压传感器虽然精度可以达到0.2级，但是电阻分压电路极大地降低了高压开关设备的绝缘性能，使得高压开关设备的绝缘电阻由大于1000MΩ降低到50MΩ，特别是同一条线路上安装多台开关时，一次绝缘电阻太低，对系统的影响很大，不能为电力系统用户所接受。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以与高压开关设备一体化设计的高精度电容式电压传感器，并且不会影响高压开关的绝缘性能。

实现上述目的的技术方案是：一种新型高精度电容式电压传感器，其特征在于：包括高压云母电容C1、低压云母电容C2以及由精密电阻R1、精密电位器W1串接组成的分压电路；

所述高压云母电容C1、低压云母电容C2的一端相互连接，低压云母电容C2的另一端接地，并且高压云母电容C1、低压云母电容C2的另一端作为一次电压输入端；

所述分压电路并联在低压云母电容C2的两端，分压电路的精密电位器W1的两端作为二次电压输出端。

进一步地，所述分压电路通过绝缘屏蔽双绞线并联在低压云母电容C2的两端，保证微弱小信号传输时不受外界条件干扰。

所述绝缘屏蔽双绞线包括屏蔽层和设置在屏蔽层内的第一绞线和第二绞线，所述屏蔽层接地，精密电阻R1的一端通过第一绞线连接在高压云母电容C1和低压云母电容C2之间，精密电阻R1的另一端与精密电位器W1串接后通过第二绞线接地。

进一步地，所述高压云母电容C1包括呈上下间隔布置的多个单体电容，多个单体电容之间通过环氧树脂浇注为一体，所述单体电容包括多层叠放的高压云母片，高压云母片的正反面均设置有镀银层，每层高压云母片的正面、最下层高压云母片的反面均设置有一片铜箔层，并且每片铜箔层与相邻上方、下方的高压云母片相贴合，上下相邻的两片铜箔层在高压云母片的两端交替设置，位于高压云母片左端的铜箔层之间电连接，位于高压云母片右端的铜箔片之间电连接；

每个单体电容位于最下层高压云母片反面的铜箔层均与相邻下方的单体电容的最上层高压云母片正面的铜箔层之间相互电连接；最上方单体电容的最上层高压云母片正面的铜箔层电连接第一引出接触片，第一引出接触片向外伸出环氧树脂作为第一输入端，最下方单体电容的最下层高压云母片反面的铜箔层电连接第二引出接触片，第二引出接触片向外伸出环氧树脂作为第二输入端。

进一步地，低压云母电容C2的低压云母材料与高压云母电容C1的高压云母材料的温度特性相同，C2容量满足分压比（例如为30000~35000pF）要求，则工作温度在-40°C~+70°C范围内，其测量精度可以达到0.2级。

本发明的工作原理将在具体实施方式部分具体说明。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种在线采集三相交流电压信号的高精度电压传感器，其测量精度高，体积小，重量轻，无铁磁谐振现象，二次电压短路也不会引起发热或绝缘击穿现象，无任何安全隐患，与高压开关设备一体化安装，无需在现场进行安装接线，降低了运行与维修成本。

本发明的高压云母电容C1具有体积小、重量轻、耐高压、工作可靠等优点。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为高压云母电容C1的结构示意图；

图3为本发明用于高压开关电压检测的原理图以及接线图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括高压云母电容C1、低压云母电容C2以及由精密电阻R1、精密电位器W1串接组成的分压电路1。