[实用新型]一种分段式配网电容电流测量电路

说明书

本实用新型公开了一种分段式配网电容电流测量电路，其包括中央处理器；信号发生器；开口三角电压测量电路；过零点检测电路；运算放大电路模块；以及直流偏置电路。本实用新型基于分段式测量原理的配网电容电流测量电路核心为PGA缩放和DAC动态调节，从而充分利用ADC的动态范围，并配合改进型硬件过零检测电路，从而扩大电容电流测量量程，满足大电容电流测量需求；此外测量电路还增加硬件过压保护电路，实时判断配电网系统电压异常，从而在故障时及时切断、保护测量电路。

【技术领域】

本实用新型涉及电力系统测量技术领域，特别是涉及一种分段式配网电容电流测量电路。

【背景技术】

早期采用的容性电流测量方法一般为单相金属接地法，通过将配电网线路人为地进行单相接地试验，从而直接测量流入大地的容性电流。由于这种方法需要在操作前实施繁杂的安全措施，而且操作复杂，还有可能危及非接地相绝缘薄弱处的绝缘，从而造成两相异地短路，因此该方法安全性低。整个试验过程对操作人员以及电网的安全均构成威胁，试验的危险性大。因此，采用间接测量方法测量容性电流既可避免直接法的缺点，又便于测量。目前工程中常用的容性电流间接测量方法主要有下几种：

(1)偏置电容法：原理是在系统的三相中分别添加偏置电容，然后通过分别测得的数据解方程组，从而得出系统的容性电流值，是在实际测量中比较常用的一种方法。

(2)人工中性点法：同样是在线路的每一相接入对地电容，并制造一个人工中性点进行测量。它测量精度较高且接入的对地电容较小，对系统冲击小因此被广泛采用。此方法的缺点主要是当选择接入的对地电容数值不合适时会产生较大的测量误差，并有可能出现负数开根号的情况，使得测量工作无法实施。

(3)谐振法：是利用串联谐振原理测得中性点电压曲线从而计算电网的对地电容值。它的优点是简单易实现。但是该方法使用的前提必须是在电网不对称度较小或者消弧线圈串并联电阻的情况下。当消弧线圈和系统对地电容发生谐振时，电网中性点电压就会发生较大的位移，从而对电网和设备造成损坏，更严重的可能造成系统的短路事故。

(4)节点方程法是通过改变消弧线圈的电感值，引起消弧线圈两端电压发生变化，进而使得消弧线圈中的电流发生变化。通过检测电压、电流值以及其所对应的相角差，通过解方程组，计算出系统对地容性电流。该方法的缺点是在使用时，电网必须具有一定的不平衡度。

(5)阻抗三角形法：与节点方程法类似，通过改变消弧线圈的电感值来计算系统的容抗。通常用在带有载开关调匝式消弧线圈的自动跟踪补偿装置中。此方法的测量精度会受到分接头设置以及电网波动的影响。同时，还要考虑到消弧线圈在端电压较小时的非线性失真的问题，且此方法只适用于消弧线圈串联电阻接地系统。

(6)综合信息法：是通过连续的调节消弧线圈电感量使中性点电压达到最大值，由谐振原理可知，此时消弧线圈的感抗就等于电网的对地总容抗，进而可直接计算出系统对地容性电流。该方法的缺点是只能在电网有一定不平衡度的情况下才能使用。

近几年随着微机技术和测控技术的发展，注入信号法在中性点不接地电网容性电流测量中得到广泛的应用及迅速的发展。这种方法的基本思路是从母线电压互感器二次开口三角形或者消弧线圈二次侧加装信号源，通过向系统注入特定频率的信号，并通过分析反馈信号从而计算出配电网中容性电流值。

(7)变频法：变频的电流信号注入到PT二次侧开口三角形侧用傅立叶算法对中性点不接地系统的容性电流进行测量，该法可以测量较大的容性电流。但此法需要精确的注入信号的频率，此信号用来测量系统的谐振频率的范围。在此系统中通常只取某两个频率点来测量容性电流。如果频率点选择不当将会给测量结果带来较大误差，因此该方法在实际使用中有较大的局限性。