[发明专利]一种计及杂散电容的电阻式电压互感器电压分布的计算方法

说明书

本发明提供一种计及杂散电容的电阻式电压互感器电压分布的计算方法。本发明方法是将电阻分压器划分为n个微小单元，通过边界元法计算电阻分压器的每个单元的表面电荷，进一步计算电阻分压器的电容系数矩阵，从而获得电阻分压器每个单元的对地杂散电容和对高压端杂散电容；根据求得的各个单元的对地杂散电容和对高压端杂散电容，利用节点电压法求得电阻分压器的电压分布；根据求得的电压分布，进而求出杂散电容对电阻式电压互感器的分压比和相位偏差的影响。本方法借助计算机软件可以实现快速求解，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及电力设备运行状态检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种计及杂散电容的电阻式电压互感器电压分布的计算方法。

背景技术

根据互感器的测量原理的不同，电子式电压互感器可以分为电阻式电压互感器、阻容式电压互感器和电容式电压互感器。相比于其它类型互感器，电阻式电压互感器有以下优点：

(1)合理选用分压电阻，电阻式电压互感器可以得到比电容式或阻容式互感器更小的尺寸；

(2)因采用纯电阻分压结构，电阻式电压互感器不存在铁磁谐振现象，具有很大的动态和线性测量区间；

(3)采用特殊设计的小尺寸电阻，电阻式电压互感器可以实现电压的高精度测量。

电阻式电压互感器主体是电阻分压器，电阻分压器的测量精度将直接影响到其工作的性能。对于理想的电阻分压器而言，其分压比k_N＝1+R₁/R₂,其中R₁为高压臂电阻，R₂为低压臂电阻。被测一次高压端输入电压和二次低压端输出电压在幅值相差k倍，且不存在相位差。但对于现有的电阻分压器而言，其与周围大地和高压端存在因固有电场而引起的杂散电容，不但将改变分压器的分压比，还将导致测量输出和输入间产生相位偏差。

发明内容

根据上述提出对于现有的电阻分压器而言，其与周围大地和高压端存在因固有电场而引起的杂散电容，不但将改变分压器的分压比，还将导致测量输出和输入间产生相位偏差的技术问题，而提供一种计及杂散电容的电阻式电压互感器电压分布的计算方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种计及杂散电容的电阻式电压互感器电压分布的计算方法，包括：

S1：将电阻分压器划分为n个微小单元，计算电阻分压器每个单元的杂散电容；

S2：根据所述求得的各个单元的杂散电容，利用节点电压法求得电阻分压器的电压分布；

S3：根据所述求得的电压分布，进而求出杂散电容对电阻式电压互感器的分压比和相位偏差。

进一步地，所述步骤S1将电阻分压器沿轴向划分为n个微小单元，电阻分压器每个单元的杂散电容的计算过程还包括：

S101：计算每个单元表面电荷；

S102：计算每个单元对地端的杂散电容；

S103：计算每个单元对高压端的杂散电容。

进一步地，所述步骤S2中求取电阻分压器的电压分布的过程如下：

S201：步骤S1中将电阻分压器划分为n个微小单元，当n足够大时，将每个微小单元视为一个节点，大地作为参考节点，设高压端节点电压为计算节点电压方程；

S202：将所述节点电压方程改写整理得到n个方程组；

S203：通过运算所述n个方程组得出电阻分压器电压分布。

进一步地，所述步骤S3中电阻式电压互感器分压比和相位偏差的计算过程如下：