电压互感器的探索

出处:tjsheep 发布于:2011-08-25 09:09:28

  电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在绕组上施加一个电压U1时,在铁心中就产生一个磁通φ,根据电磁感应定律,则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变或二次绕组的匝数,可以产生不同的电压与二次电压比,这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压,即100V,电压互感器侧接在系统,二次侧接测量仪表、继电保护等;主要是电磁式的,另有非电磁式的,如电子式、光电式。

  1传感器的高压端电子电路供能问题的研究

  对电子式互感器的输出信号在高压侧实现就地数字化,目的为了使被测量在信息传输过程中,不会产生新的误差,不受负荷影响。因此,对高压端信号处理部分的电子电路的供能是保证传感器可靠、稳定工作的关键因素,也是各种混合式电子互感器都普遍存在的技术难题。而且高压侧电源必须是悬浮式的,才能保证实现高低压侧电信号的完全隔离。根据目前国内外许多单位都在对混合式光电互感器高电位侧的电源供电问题进行研究情况,可行的技术方案由以下几种:(l)线圈从母线采电的供能方式。该供电方式是利用电磁感应原理,通过普通铁磁式互感器从高压母线上感应得到交流电电能,再经过整流、滤波、稳压后为高压侧电路供电。(2)高压电容分压器的供电方式。在高压母线与地之间连接高压电容分压器,从高压母线上直接取得能量,经过整流、滤波、稳压后,向高压侧电路供电。(3)蓄电池供能方式。这是一种采用蓄电池对高电位侧的电子线路进行供电的方式。

  2电子式电压互感器的电磁兼容设计

  由于传感元件的电子线路处于高压端,电磁环境复杂,外界的电磁干扰信号比较强,干扰源较多,因此在所采用的抗干扰设计中,目前常用的手段就是利用屏蔽技术来阻挡或减少电磁辐射干扰能量传输。屏蔽是采用导电或导磁体的封闭面将其内外两侧的空间进行电磁性隔离,将从一侧空间向另一侧空间传输的电磁能量抑制到了极小量,从而达到减弱外部干扰信号的效果。接地是提高电子设备电磁兼容能力的另一种重要方法。在电子式互感器的设计中采用浮地技术,将信号处理的抗干扰接线接在一个公共屏蔽层,尽量减少电源线同机壳之间的分布电容,可以使得在电磁干扰作用时,工作电源同机壳的电位同步浮动,大大降低了干扰造成的流过电源的浪涌电流,从而增加了抗共模干扰的能力。

  3电子式互感器的保护措施

  开关型保护器的主要元件为放电管限压型保护器的主要元件为瞬态抑制二极管以及氧化锌压敏电阻。气体放电管的特点是泄流大,平时工作处于断开状态,无漏电流,但是其放电反应慢,放电时间长。TVS二极管反应快,可达10.125,但是承受浪涌能力弱,关断时间长。MOV残压低,无续流,动作时延小,陡波响应特定好,流通容量大,吸收过电压的能力强,可作为保护器限压主元件。根据电能计量系统准确性、稳定性、连续性和安全可靠的运行的工作特点,采用合理且经济的保护设备。

  4阻容分压型电子式电压互感器系统设计

  从上面可知,阻容分压型传感元件是应用于高压及超高压电力网络进行电压测量的优良方案,同时作为新型电子式互感器的一种,必须考虑其对信号的有效传输。

  如果二次侧的测量仪表采用模拟接口,在传感元件后联接小功率PT实现电气隔离,然后在PT的二次侧增加积分环节以及模数转换环节等。采用这种方法主要优点是高压侧阻容分压互感器作为无源元件传变电压,简化了传感头部分的电路,信号处理电路在低压侧,便于实现。缺点是前端作为模拟信号输出,信号传输电路采用铜导线,强电磁环境中抗干扰性能差。

  电网自动化的迅速开展使得数字化设备的开发应用越来越受重视。因此对考虑阻容分压型互感器的数字化接口时,应当在高压侧进行信号处理后,再由光缆向合并单元进行信号传输。高压侧的信号处理包括滤波、积分、A/D转换等部分在现有条件下宜采用模拟积分器来实现对微分信号的还原。直接A/D转换相较于VFC的转换方式,技术比较成熟和完善,转换不受系统谐波分量变化及频率波动的影响,采样方法相对可靠,是一种适合于测量和保护控制通用目的的信号处理方案。

  本文探讨了复合式电压/电流传感器的实用化过程中出现的高压端电子电路供能问题、电磁兼容设计和电子式互感器的保护措施,并提出阻容分压型电子式互感器的设计构想。



  
关键词:电压互感器

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