[发明专利]一种电容分压式电子式电压互感器的防护电路

说明书

本发明涉及一种电容分压式电子式电压互感器的防护电路，包括第一级防护回路和第二级防护回路，第一级防护回路与第二级防护回路之间设有共模扼流圈；第一级防护电路包括压敏电阻和气体放电管，压敏电阻与气体放电管串联后并联在中压电容器两端，在中压电容器两端并联第一电阻；第二级防护回路包括共模防护电路、差模防护电路和低通滤波电路，共模防护电路、差模防护电路和低通滤波电路分别与共模扼流圈输出端的两端相连，低通滤波电路连接有放大器，放大器的输出端连接信号调理电路。本发明的防护电路能够改善电容式电压互感器的暂态性能，并避免后续信号调理电路免受共模电压的影响。

技术领域

本发明涉及智能化变电站技术领域，尤其涉及一种电容分压式电子式电压互感器的防护电路。

背景技术

电容分压器安装于高压一次设备本体。高压开关设备在操作时，触头间隙会产生强烈的电弧现象。间隙燃弧是一个非常复杂的电物理过程，频带宽、能力强、形态多样且不稳定。这样超高频电磁波在自由空间或形状各异的腔体内传播、反射等，产生高频、高压的电磁干扰，对电容分压器信号采集和处理造成严重的干扰和影响。因此在信号端口要有防护、滤波等处理措施。

在电容分压式电子式电压互感器信号采集防护电路中，目前通用的设计方案是：(1)与中压电容器并联压敏电阻或者瞬变电压抑制二极管(简称TVS)作为信号端口防护措施；(2)采用微型电压互感器作为电容分压器和信号采集系统之间的电气隔离器件；(3)在隔离器件之后，直接用通用运算放大器搭建信号调理电路。

上述电路分别存在如下对应弊端：(1)压敏电阻或瞬变二极管器件的结电容较大，一般在几百到几千pF的数量级范围，直接与中压电容器并联会影响信号测量精度，增加漏电流；(2)微型电压互感器包含铁芯，抑制高次谐波分量，并引入了高达数弧度数量级的相位差；(3)微型电压互感器不能抑制或抵消共模电压，通用运算放大器工作在较高共模电压情况下会损坏器件。

发明内容

本发明提供一种电容分压式电子式电压互感器的防护电路，能够改善电容式电压互感器的暂态性能，并避免后续信号调理电路免受共模电压的影响。

本发明的具体内容如下：一种电容分压式电子式电压互感器的防护电路，包括第一级防护回路和第二级防护回路，所述第一级防护回路与第二级防护回路之间设有共模扼流圈；

所述第一级防护电路包括压敏电阻和气体放电管，所述压敏电阻与气体放电管串联后并联在中压电容器两端，所述中压电容器两端并联第一电阻；

所述第二级防护回路包括共模防护电路、差模防护电路和低通滤波电路，所述共模防护电路、差模防护电路和低通滤波电路分别与共模扼流圈输出端的两端相连，

所述低通滤波电路连接有放大器，放大器的输出端连接信号调理电路。

进一步的，所述共模防护电路包括第一瞬变二极管和第二瞬变二极管，所述第一瞬变二极管和第二瞬变二极管分别连接共模扼流圈的两端并接地。

进一步的，所述差模防护电路包括第三瞬变二极管，所述第三瞬变二极管的两端分别与共模扼流圈的输出端两端相连。

进一步的，所述低通滤波电路包括第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第三电容，第二电阻、第二电容及第三电阻、第三电容分别构成共模低通滤波电路，第二电阻、第三电阻及第一电容构成差模低通滤波电路。

进一步的，所述第二电阻设置在共模扼流圈与第一电容之间，第二电容一端设置在第二电阻与第一电容之间，另一端接地；所述第三电阻设置在共模扼流圈与第一电容之间，第三电容一端设置在第三电阻与第一电容之间，另一端接地。

进一步的，防护电路安装在电压互感器信号采集回路的端口处。

进一步的，电容分压器上引出高压端子、中压端子和接地端子，中压端子和接地端子设置在中压电容器上，第一级防护回路设置在中压电容器两端。