电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置及操作方法
【专利摘要】本发明提供了一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置及操作方法，包括倒立式电流互感器和低压标准电容电路；低压标准电容电路与倒立式电流互感器的二次侧输出端连接，包括并联的低压标准电容器和接地开关；接地开关闭合时，低压标准电容器不工作，倒立式电流互感器正常工作；接地开关断开时，低压标准电容器作为低压臂，倒立式电流互感器高压端的高压电容器作为高压臂，以构建标准电压比例装置，倒立式电流互感器正常工作。与现有技术相比，本发明提供的一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，借助于倒立式电流互感器能够在带电状态下对电压互感器进行误差校准。
【专利说明】电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置及操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种标准电压比例装置，具体涉及一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置及操作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，电力系统电压等级不断提高，发电量、用电量剧增，同时随着电力体制改革特别是发电、输电的分离，电能计量的准确性和公正性引起了社会的高度关注。电压互感器作为关口电能计量装置的重要组成部分，为保证其可靠投运，根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》，电压互感器在现场安装完毕后需要进行交接试验，其中现场误差交接试验是交接试验中非常重要的组成部分。在实际工程中，电压互感器的误差测量通常是将标准装置运至现场，在离线状态下对安装前的电压互感器进行误差校准，从严格意义上说并没有真正进行误差测量的交接试验。此外，根据检定规程，电网中用于关口计量的互感器必须定期进行误差特性检测，然而在实际检测中发现，有的线路中使用的互感器根本无法停电检测，否则会影响人们的正常生活生产；有的线路尽管可以停电，但互感器离线误差检测工作量大、周期长。
[0003]电力系统一次设备状态检修是电网发展的必然趋势，也是降低运行成本、减少设备事故概率的手段。由于电力系统中电压互感器数量庞大，离线进行误差特性检测工作量庞大，费时费力，而且不能获得三相带电状态下的真实数据。因此，需要提供一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，进行电压互感器现场带电校准以克服上述离线校准的缺点，提高电压互感器误差特性测量不确定度水平，为实现电能计量装置的整体在线校准打下坚实基础，提高电能计量的准确度。
【发明内容】
[0004]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，所述装置包括倒立式电流互感器和低压标准电容电路；所述低压标准电容电路与倒立式电流互感器的二次侧输出端连接，包括并联的低压标准电容器和接地开关；所述倒立式电流互感器的绝缘介质为气体；
[0005]所述接地开关闭合时，低压标准电容器不工作，所述倒立式电流互感器正常工作；
[0006]所述接地开关断开时，低压标准电容器作为低压臂，倒立式电流互感器高压端的高压电容器作为高压臂，以构建所述标准电压比例装置，所述倒立式电流互感器正常工作。
[0007]优选的，所述倒立式电流互感器包括高压外壳、二次侧线圈屏蔽层、一次侧导电杆和二次侧引线管；所述一次侧导电杆与高压外壳通过螺栓固定连接，所述二次侧线圈屏蔽层与二次侧引线管连接；二次侧线圈屏蔽层设置在高压外壳内部；
[0008]所述高压外壳与一次侧导电杆等电位，所述二次侧线圈屏蔽层与二次侧引线管等电位；
[0009]所述高压电容器为所述二次侧线圈屏蔽层和所述一次侧导电杆之间形成的高压电容；
[0010]优选的，所述低压标准电容电路还包括微调电容器、电压跟随器、第一级放大器和第二级放大器；
[0011]所述倒立式电流互感器的二次侧输出端的一条支路与所述低压标准电容器的一端连接，另一条支路与所述电压跟随器的反相输入端连接；所述低压标准电容器的另一端接地；
[0012]所述电压跟随器通过电阻Rl与第一级放大器的反相输入端连接，所述反相输入端与第一级放大器的输出端之间连接有可调电阻R2 ；
[0013]所述输出端通过电阻R4与第二级放大器的反相输入端连接，所述反相输入端与第二级放大器的输出端之间连接有电阻R5 ;所述电阻R4和电阻R5的阻值相等；
[0014]所述第二级放大器的输出端为所述装置的输出端，输出标准信号；
[0015]优选的，所述微调电容器并联在所述低压标准电容器的两端；通过改变微调电容器电容值的大小，调节所述标准电压比例装置的输出误差，使得所述输出误差满足预置的准确度等级误差限制的范围；
[0016]优选的，所述第一级放大器的调节精度为KT6V ；
[0017]优选的，所述低压标准电容器的两端并联有保护间隙，当所述高压电容器上存在过电压时，保护所述低压标准电容电路；
[0018]本发明提供了一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置操作方法，所述方法包括:
[0019]步骤1:将倒立式电流互感器高压端与标准电压互感器的一次侧连接，将低压标准电容电路与标准互感器的二次侧高压端连接；
[0020]步骤2:计算所述标准互感器低压端电压值U1与所述低压标准电容电路输出的电压值U2的差值AU;
[0021]步骤3:调整所述低压标准电容电路中的微调电容器改变所述装置的分压比，调整低压标准电容电路中的可调电阻R2，改变低压标准电容电路输出电压的相位角，使得差值AU满足预置的准确度等级误差限制的范围。
[0022]与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是:
[0023]1、本发明提供的一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，借助于倒立式电流互感器处于低电位的线圈屏蔽与处于高电位的罐体之间形成的分布式电容，构成电容分压器的高压臂，线圈屏蔽接地端接入电容分压器的低压臂电容器，能够在带电状态下对电压互感器进行误差校准。
[0024]2、本发明提供的一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，在倒立式电流互感器短时间离线状态下，与相同电压等级的标准电压互感器并联，将标准电压互感器的比例传递给该标准电压比例装置，规定时间内将标准电压比例装置投入电网，用于在线核查同相各个电压互感器的误差特性。
[0025]3、本发明提供的一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，借助于电网运行的电流互感器组成标准电压比例装置的高压承受体，规避了用常规标准电压比例装置接入电网的绝缘风险。
[0026]4、本发明提供的一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，完成同相电压互感器误差特性在线核查后，倒立式电流互感器的接地端正常接地工作，不影响倒立式电流互感器工作状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0028]图1:本发明实施例中一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置结构示意图；
[0029]图2:图1中倒立式电流互感器的结构图；
[0030]图3:图1中低压标准电容电路图；
[0031]图4:本发明实施例中一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置的误差校准接线图；
[0032]其中，1-高压外壳；2_ 二次侧线圈屏蔽层；3_ —次侧导电杆；4_ 二次侧引线管；5-信号壳。
【具体实施方式】
[0033]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0034]本发明提供的一种基于倒立式电流互感器的电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，解开倒立式电流互感器末屏接地线后接入低压标准电容电路，与设备自身形成的高压电容器组合成分压器；采用一台标准电压互感器对本发明提供的标准电压比例装置进行校准，通过调整低压标准电容电路改变标准电压比例装置的分压比及相位值达到预先测定的准确度等级。该装置是在倒立式电流互感器的低压端进行改造，其绝缘部分沿用原设备绝缘部分，不影响原设备的运行情况。
[0035]如图1所示，本实施例中的标准电压比例装置包括倒立式电流互感器和低压标准电容电路；低压标准电容电路与倒立式电流互感器的二次侧输出端连接；倒立式电流互感器的绝缘介质仅为气体，不能采用油绝缘介质的倒立式电流互感器；
[0036]低压标准电容电路包括并联的低压标准电容器和接地开关，以及微调电容器、电压跟随器、第一级放大器和第二级放大器；所述低压标准电容器为标准的低压电容器；
[0037]当接地开关闭合时，低压标准电容器不工作，倒立式电流互感器正常工作；
[0038]当接地开关断开时，低压标准电容器作为低压臂，倒立式电流互感器高压端的高压电容器Cl作为高压臂，以构建标准电压比例装置，倒立式电流互感器正常工作。
[0039]一、如图2所示，倒立式电流互感器包括高压外壳1、二次侧线圈屏蔽层2、一次侧导电杆3\ 二次侧引线管4和信号盒5。
[0040]一次侧导电杆3与高压外壳I通过螺栓固定连接，二次侧线圈屏蔽层2与二次侧引线管4连接；二次侧线圈屏蔽层2设置在高压外壳I内部；
[0041]高压外壳I与一次侧导电杆3等电位，二次侧线圈屏蔽层2与二次侧引线管4等电位；
[0042]高压电容器Cl为二次侧线圈屏蔽层2和一次侧导电杆3之间形成的高压电容。
[0043]低压标准电容电路与倒立式电流互感器的二次侧输出端的接地线后，安装在信号盒5内。
[0044]二、如图3所示，低压标准电容电路包括低压标准电容器C21、接地开关K、保护间隙G、微调电容器C22、电压跟随器Al、第一级放大器A2和第二级放大器A3。
[0045]1、倒立式电流互感器的二次侧输出端的一条支路与低压标准电容器C21的一端连接，另一条支路与电压跟随器Al的反相输入端连接；低压标准电容器C21的另一端接地；
[0046]①:电压跟随器Al通过电阻Rl与第一级放大器A2的反相输入端连接，其反相输入端与第一级放大器A2的输出端之间连接有可调电阻R2。
[0047]②:第一级放大器A2的输出端通过电阻R4与第二级放大器A3的反相输入端连接，器反相输入端与第二级放大器A3的输出端之间连接有电阻R5 ;电阻R4和电阻R5的阻值相等；第二级放大器A3的输出端为装置的输出端，输出标准信号。
[0048]第一级放大器A2、第二级放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6组成放大电路。放大电路选择采用反向放大器是因为其可以同时增大和减小放大t匕，但是由于反向放大器会将相位反向180度，所以第二级放大器A3用于将相位角再反向180度，故电阻R4 = R5。第一级放大器A2采用T型网络方式，调节精度为10、。
[0049]③:微调电容器C22并联在低压标准电容器C21的两端；通过改变微调电容器C22电容值的大小，调节标准电压比例装置的输出误差，使得输出误差满足预置的准确度等级误差限制的范围。
[0050]④:低压标准电容器C21的两端并联有保护间隙G，当高压电容器Cl上存在过电压时，保护低压标准电容电路。
[0051]2、本发明提的电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置的操作方法包括:
[0052]步骤1:如图3所示，将倒立式电流互感器高压端与标准电压互感器C21的一次侧连接，将低压标准电容电路与标准互感器的二次侧高压端连接；
[0053]步骤2:计算标准互感器低压端电压值U1与低压标准电容电路输出的电压值U2的差值Δ U ；
[0054]步骤3:调整低压标准电容电路中的微调电容器C22改变装置的分压比，调整低压标准电容电路中的可调电阻R2，改变低压标准电容电路输出电压的相位角，使得差值AU满足预置的准确度等级误差限制的范围。
[0055]三、本发明实施例中标准电压比例装置的工作过程为:
[0056]如图3所示的接地开关K闭合时，标准电压互感器C21被短路，倒立式电流互感器正常工作；当接地开关K断开时，标准电压互感器C21与高压电容器Cl连接，低压标准电容电路的第二级放大器A3的输出端输出的信号即为所述标准电压比例装置的标准信号，以检测被测分压器。
[0057]最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
【权利要求】
1.一种电压互感器在线误差校准用标准电压比例装置，其特征在于，所述装置包括倒立式电流互感器和低压标准电容电路；所述低压标准电容电路与倒立式电流互感器的二次侧输出端连接，包括并联的低压标准电容器和接地开关；所述倒立式电流互感器的绝缘介质为气体； 所述接地开关闭合时，低压标准电容器不工作，所述倒立式电流互感器正常工作； 所述接地开关断开时，低压标准电容器作为低压臂，倒立式电流互感器高压端的高压电容器作为高压臂，以构建所述标准电压比例装置，所述倒立式电流互感器正常工作。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述倒立式电流互感器包括高压外壳、二次侧线圈屏蔽层、一次侧导电杆和二次侧引线管；所述一次侧导电杆与高压外壳通过螺栓固定连接，所述二次侧线圈屏蔽层与二次侧引线管连接；二次侧线圈屏蔽层设置在高压外壳内部； 所述高压外壳与一次侧导电杆等电位，所述二次侧线圈屏蔽层与二次侧引线管等电位； 所述高压电容器为所述二次侧线圈屏蔽层和所述一次侧导电杆之间形成的高压电容。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低压标准电容电路还包括微调电容器、电压跟随器、第一级放大器和第二级放大器； 所述倒立式电流互感器的二次侧输出端的一条支路与所述低压标准电容器的一端连接，另一条支路与所述电压跟随器的反相输入端连接；所述低压标准电容器的另一端接地； 所述电压跟随器通过电阻Rl与第一级放大器的反相输入端连接，所述反相输入端与第一级放大器的输出端之间连接有可调电阻R2 ； 所述输出端通过电阻R4与第二级放大器的反相输入端连接，所述反相输入端与第二级放大器的输出端之间连接有电阻R5 ;所述电阻R4和电阻R5的阻值相等； 所述第二级放大器的输出端为所述装置的输出端，输出标准信号。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述微调电容器并联在所述低压标准电容器的两端；通过改变微调电容器电容值的大小，调节所述标准电压比例装置的输出误差，使得所述输出误差满足预置的准确度等级误差限制的范围。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一级放大器的调节精度为10_6V。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低压标准电容器的两端并联有保护间隙，当所述高压电容器上存在过电压时，保护所述低压标准电容电路。
7.如权利要求1-6任一项所述装置的操作方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤1:将倒立式电流互感器高压端与标准电压互感器的一次侧连接，将低压标准电容电路与标准互感器的二次侧高压端连接； 步骤2:计算所述标准互感器低压端电压值U1与所述低压标准电容电路输出的电压值U2的差值AU ； 步骤3:调整所述低压标准电容电路中的微调电容器改变所述装置的分压比，调整低压标准电容电路中的可调电阻R2，改变低压标准电容电路输出电压的相位角，使得差值ΛU满足预置的准确度等级误差限制的范围。
【文档编号】G01R35/02GK104330761SQ201410646288
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】王欢, 王晓琪, 汪本进, 项琼, 汪泉, 杜砚, 岳长喜, 朱凯, 王雪 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院