[发明专利]一种无源电子式电压互感器

说明书

技术领域

本发明属于电子式电压互感器的技术领域，具体涉及一种无源电子式电压 互感器。

背景技术

随着国家坚强智能电网的提出，智能变电站已经正式走进电力系统，为电 力事业提供服务。其中电压互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的基 本测量设备之一，其准确度及可靠性与电力系统的安全、可靠、经济运行密切 相关。随着输配电网朝着高电压、大容量方向发展，电力系统在监测、控制及 保护等方面的自动化和智能化要求的不断提高，电子式电压互感器有效克服了 传统电磁式电压互感器的缺点，具有体积小、重量轻、造价低、暂态性能好、 无铁磁谐振、无磁饱和现象、优良的绝缘性能等优点，可以适应电力系统数字 化、智能化和网络化的需要。

根据传感元件的传感机理，电子式电压互感器可分为光学电压互感器、电 阻分压电压互感器和电容分压电压互感器三类。随着智能电网建设的推进，在 电子式电压互感器产业化进程中发现，光学电压互感器的传感元件稳定性较差， 温度、外磁场、感应灵敏度、可靠性及成本等问题均制约着该类互感器的实用 化发展。采用分压原理的的电子式电压互感器一次侧与二次回路之间缺乏有效 的电气隔离，同时，电容分压的电子式电压互感器存在电荷滞留造成的暂态问 题；电阻分压的电子式电压互感器存在分压电阻值易受外界温度影响及应用电 压等级不高等问题。

因此，亟需研制一种新型电子式电压互感器，以降低制造成本和提高电网 的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型无源电子式电压互感器，能有效 克服现有电子式电压互感器的缺陷，高压侧无需供电，不存在磁饱和问题，并 且具有成本低、响应速度快、测量线性度好、测量动态范围宽、测量精度高、 暂态性能好、可靠性高和稳定性好等优点。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种无源电子式电压互感器，包括电容分压器、全光纤电流互感器和数据 处理单元；通过采用全光纤电流互感器测量电容分压器的泄露电流间接进行电 压的检测；

一、电容分压器包括高压端子、上盖、金属膨胀器、绝缘伞裙、绝缘套筒、 高压电容、低压电容、绝缘介质、第一信号输出端子、接地端子、底盖、第二 信号输出端子、底座；

高压端子通过焊接的方式固定在上盖的正上方，用于施加高电压；绝缘套 筒内部设置固定在上盖正下方的金属膨胀器，并连接有高压电容和低压电容， 低压电容的输出端通过金属铜丝从第一信号输出端子穿出，并缠绕N匝在电流 传感环圈的外壳上，金属铜丝的另一端连接至接地端子上，并安装在底座上； 绝缘套筒的下端设有底盖，底盖安装在底座上，内部充满绝缘介质；外绝缘的 绝缘伞裙采用高温硫化型硅橡胶制成，在绝缘套筒外用模具高温压制而成，以 保证电容分压器的绝缘性能；

二、全光纤电流互感器包括电流传感环圈、保偏光缆和电气单元；

电流传感环圈由依次连接的λ/4光纤波片、传感光纤、反射镜三部分组成； 所述电流传感环圈用来敏感穿过其中的电流周围形成的闭合磁场，在两束偏振 光间形成相位差；

电气单元包括光源、耦合器、起偏器、相位调制器、光电探测器、数字闭 环信号处理单元；光源的尾纤以0°熔接耦合器的输入端，耦合器的两个输出端 分别连接光电探测器和起偏器的输入端，相位调制器的输入端以45°对轴熔接 起偏器的输出端；保偏光缆的两端分别以0°熔接相位调制器的输出端和以45° 对轴熔接λ/4光纤波片；

光电探测器连接至数字闭环信号处理单元的输入端，数字闭环信号处理单 元的一个输出端与相位调制器构成数字闭环，对输出信号进行处理，解调出被 测电流；数字闭环信号处理单元的另一输出端连接至数据处理单元，解调出被 测电压，通过保偏光缆从第二信号输出端子将电压信息输出给外接终端设备。

进一步的，如上所述的一种无源电子式电压互感器，其中电容分压器为以 下两种分压器中的一种：串联电容分压器、同轴电容分压器。

进一步的，如上所述的一种无源电子式电压互感器，其中电容分压器采用 串联电容分压器时，在电流传感环圈的外壳上缠绕的金属铜丝的匝数N≥300。

进一步的，如上所述的一种无源电子式电压互感器，其中电容分压器采用 同轴电容分压器时，在电流传感环圈的外壳上缠绕的金属铜丝的匝数N≥15000。