[发明专利]一种非接触式电压传感器、电压测量系统及电压测量方法

说明书

一种非接触式电压传感器、测量系统及测量方法，电压传感器包括：传感模块，用于通过差分探头感应待测导电体的空间耦合电容，输出差分信号，待测导电体具有第一电压角频率；参考信号模块，与传感模块电连接，用于产生具有第二电压角频率的参考电压信号，第二电压角频率和第一电压角频率不同；信号处理模块，分别与传感模块和参考信号模块电连接，用于经信号处理获取差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号，并依据待测电压差分信号、参考电压差分信号以及参考电压信号确定待测导电体的待测电压信息。本发明引入参考电压信号，对传感模块检测到的差分信号进行处理，克服了测量结果受耦合电容大小影响的问题，实现了交流电压幅值的测量。

技术领域

本发明属于电力测量技术领域，尤其涉及一种非接触式电压传感器、电压测量系统及电压测量方法。

背景技术

电压是电力系统中最基础的信号之一，电压测量装置在电力系统中的应用无处不见。在电力传感领域，交流电压信号的采集、交流电压幅值大小的测量十分重要。对于低压测量，通常采用接触式电压测量装置，而对于高压测量，一般采用非接触式电压测量装置，非接触式电压测量装置主要有电压互感器和电容式电压传感器。电压互感器可以实现变电站、换流站内部的电气设备和关键节点的实时传感和量测，但其功能单一，需要绕组来实现信号传输，体积大。电容式电压传感器利用传感电极与被测导电体形成耦合电容，可以采集到被测导体上的交流电压信号，但电容式电压传感器仅能采集到被测交流电压信号的频率和波形信息，在未标定的情况下，不能直接得到被测交流电压的幅值信息。而且在电压检测场景中，传感电极与被测导体之间形成的空间耦合电容会随空气湿度、绝缘材料老化情况以及空间相对位置的变化而变化，进而对传感器的测量结果带来很大的影响。

因此有必要提供一种体积小且可靠性好的非接触式电压测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小且可靠性好的非接触式电压传感器及电压测量系统。

本发明的另一目的在于提供一种体积小且可靠性好的电压测量方法。

为了实现上述第一目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种非接触式电压传感器，包括：传感模块，用于通过差分探头感应待测导电体的空间耦合电容，输出差分信号，所述待测导电体具有第一电压角频率；参考信号模块，与所述传感模块电连接，用于产生具有第二电压角频率的参考电压信号，所述第二电压角频率和所述第一电压角频率不同；信号处理模块，分别与所述传感模块和所述参考信号模块电连接，用于经信号处理获取所述差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号，并依据所述待测电压差分信号、所述参考电压差分信号以及所述参考电压信号确定所述待测导电体的待测电压信息。

进一步的，所述传感模块包括传输阻抗和所述差分探头；所述差分探头包括分别与所述信号处理模块电连接的第一差分探头和第二差分探头；所述传输阻抗包括第一传输阻抗和第二传输阻抗，所述第一传输阻抗和所述第二传输阻抗为电阻、电容或电感中的至少一种；所述第一差分探头通过所述第一传输阻抗与所述参考信号模块电连接；所述第二差分探头通过所述第二传输阻抗与所述参考信号模块电连接。

进一步的，所述差分探头为两块材质及大小形状相同的金属板，两块所述金属板之间彼此平行排列；

所述参考信号模块为参考信号发生器。

进一步的，所述金属板之间的距离为0.005～200mm，所述金属板的厚度为0.001～3mm。