[发明专利]电容式电压互感器的误差计算方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种电容式电压互感器的误差计算方法、装置及系统，包括获取电容式电压互感器各电压节点与邻近导体之间的杂散电容矩阵，所述杂散电容矩阵是基于电容式电压互感器及邻近导体的结构参数绘制而成的有限元仿真模型计算获得；将所述杂散电容矩阵带入电容式电压互感器电压方程，求解出电容式电压互感器的一、二次侧电压值，进而求解出测量误差。本发明通过有限元仿真方法获得精确的杂散电容值，并基于杂散电容值构成电容矩阵，再将该电容矩阵带入电压方程即可求得不同电压等级下的测量误差，不仅可以保证计算的准确度，而且具有较好的通用性。

技术领域

本发明属于电力互感器领域，具体涉及一种电容式电压互感器的误差计算方法、装置及系统。

背景技术

电压互感器是电力系统测控和继电保护的基础设备，其精度和可靠性对电网的安全和经济运行有着重要的影响。随着电力系统电压等级和容量的提高，以及变电站的智能化发展，电力行业对互感器准确性的要求也越来越严格。传统电磁式电压互感器由于存在饱和等缺点，在高电压、大电流的工况应用中受到一定限制。而光学电压互感器原理尚不成熟，目前难以大规模投入电网使用。相比之下，电容式电压互感器(Capacitor VoltageTransformer，CVT)因其体积小、重量轻、测量频带宽、响应时间短，且不存在饱和、铁磁谐振等问题，在未来高电压等级的测量中具有较大潜力。

由于电容式电压互感器中电容分压器在二次侧得到的信号转变为数字信号过程中的误差基本可忽略不计，故电容式电压互感器的测量精度主要由电容分压器的精度来决定。但变电站中设备众多、电磁环境复杂，互感器往往会受到外部电磁环境干扰影响测量结果。因此，研究周围存在导体时，电磁场对于互感器测量误差的影响具有重要意义。

发明内容

为了研究邻近导体对电容式电压互感器的测量干扰问题，本发明提出一种电容式电压互感器的误差计算方法、装置及系统，不仅能够保证计算的准确度，而且具有较好的通用性，可用于分析不同数量、形状、高度、距离、材料的导体对电容式电压互感器的影响。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种电容式电压互感器的误差计算方法，包括：

获取电容式电压互感器各电压节点与邻近导体之间的杂散电容矩阵，所述杂散电容矩阵是基于电容式电压互感器及邻近导体的结构参数绘制而成的有限元仿真模型计算获得；

将所述杂散电容矩阵带入电容式电压互感器电压方程，求解出电容式电压互感器的一、二次侧电压值，进而求解出测量误差；其中，所述电容式电压互感器电压方程的表达式为：

C_KV_e＝C_kbV_max+C_AV_A

式中，C_K为总电容矩阵；V_e为电容式电压互感器电位矩阵；C_kb为高压电容矩阵；V_max为电容式电压互感器高压接线端的电位值；C_A为杂散电容矩阵，V_A为邻近导体电位矩阵。

优选地，所述电容式电压互感器各电压节点与邻近导体之间的杂散电容矩阵通过以下步骤获得：

获取基于电容式电压互感器及设定范围内的邻近导体的结构参数绘制而成的有限元仿真模型；

基于所述有限元仿真模型以及电容式电压互感器及邻近导体的材料参数和电气参数，计算出电容式电压互感器各电压节点与各邻近导体之间的杂散电容矩阵。

优选地，所述电容式电压互感器的结构参数包括：电容式电压互感器中高压接线端、上盖、膨胀器、分压电容、套筒、底盖、底座、内部绝缘介质和外部绝缘子的形状和尺寸参数；所述导体的结构参数包括形状、尺寸和位置。