[发明专利]一种宽频带GIS电子式电压互感器装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种宽频带GIS电子式电压互感器装置及测量方法，所述装置包括：内置测量电极模块、调理模块、采样模块以及控制模块；所述内置测量电极模块的测量电极设置于GIS手孔内，测量电极经导线穿过GIS外壳与所述调理模块的宽频带放大器的正向输入端相连；所述调理模块的调理电阻与所述调理电容并联在所述宽频带放大器的负向输入端与输出端之间；所述采样模块进行模拟采样以及模数转换，获得数字的输出电压；所述控制模块根据分压比以及数字的输出电压计算获得GIS一次电压值；所述装置及方法实现电极尺寸小型化、拓展了测量带宽、改善了暂态特性，并易于调节变压比，也无需设置二次分压。

技术领域

本发明涉及电力测量领域，更具体地，涉及一种宽频带GIS电子式电压互感器装置及测量方法。

背景技术

传统电压互感器二次输出的100V或的电压信号不能直接和微机相连，难以适应电力系统自动化、数字化和智能化的发展趋势。电子式电压互感器采用新型的传感技术，具备尺寸小、频带宽、数字化输出等优势，被智能变电站广泛采用。目前用于GIS变电站的电子式电压互感器分为两种类型，一类是光学电压互感器，一类是同轴电容式分压器。

光学电压互感器的测量原理基于Pockels效应原理或逆压电效应原理。Pockels效应原理：晶体在电场作用下产生双折射效应，晶体折射率随外加电压呈线性变化的现象称为线性电光效应。逆压电效应原理：电场变化导致材料内部应力变化，导致宏观上的伸缩。目前工程化产品均为Pockels效应原理，当光源发生的光波经起偏器变为偏振光，偏振光受到电场作用后发生偏转，测量偏转角可以得出一次电压。但其缺点在于信噪比低、环境适应性差且工作稳定性差。

同轴电容式分压器是高压导体封装于圆筒内，采用同轴式电容分压结构。通过电容分压，转化为低压模拟输出信号经屏蔽电缆输出至电压采集单元，经调理、数字采样、组帧后经光纤传输至合并单元，为保护、计量、测控装置提供电压信号。其缺点在于电极尺寸大、通常需要二次分压且存在滞留电荷引起的暂态问题。

发明内容

为了解决背景技术存在的同轴电容式分压器电极尺寸大、通常需要二次分压且存在滞留电荷引起的暂态问题等问题，本发明提供了一种宽频带GIS电子式电压互感器装置及测量方法，所述装置及方法通过设置在GIS手孔内的手孔式电极以及调理电路，改变电压信号传递关系，实现电极小型化、变压比易调节等技术效果；所述一种宽频带GIS电子式电压互感器装置包括：

内置测量电极模块、调理模块、采样模块以及控制模块；

所述内置测量电极模块包括测量电极，测量电极设置于GIS手孔内，测量电极与GIS导杆构成第一电容，测量电极与GIS外壳构成第二电容；测量电极经导线穿过GIS外壳与所述调理模块的宽频带放大器的正向输入端相连；所述测量电极与所述调理模块的宽频带放大器的负向输入端相连；

所述调理模块包括调理电阻、调理电容以及宽频带放大器；所述调理电阻与所述调理电容并联在所述宽频带放大器的负向输入端与输出端之间；所述宽频带放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗以及低输出失调电压；

所述采样模块的输入端与所述调理模块的宽频带放大器的输出端相连；所述采样模块用于对所述调理模块的输出电压进行模拟采样以及模数转换，获得数字的输出电压；

所述控制模块的输入端与所述采样模块的输出端相连，用于根据预设规则进行数据处理以及数据发送；所述控制模块用于根据预设的分压比以及数字的输出电压计算获得GIS一次电压值。

进一步的，所述电压互感器装置的分压比为：

其中，C₁为第一电容，C₂为第二电容，R_f为调理电阻，C_f为调理电容，s为拉普拉斯算子。