一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法与流程

技术特征：

1.一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：包括：

构造电容网络矩阵；

建立带有杂散电容的电容式电压互感器有限元仿真模型；

根据所述杂散电容有限元仿真模型和所述电容网络矩阵对杂散电容参数进行提取；

根据所述电容网络矩阵和所述杂散电容参数列写电容网络矩阵；

根据所述列写的电容网络矩阵确定杂散电容邻近效应后电容式电压互感器中电容分压器的实际变比；

根据所述实际变比确定杂散电容对电容式电压互感器产生的附加误差。

2.如权利要求1所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：使用瑞利里兹法构造对于完全由电容器构成的电网络的电容网络方程；该电容网络系统的总势能为所有电容器的介质储能和工作势能之和。

3.如权利要求2所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：所述总势能通过下式确定：

其中，电容器的电介质储能为工作势能为假设整个电容网络系统中总共有n+1个导体数，令大地为第0号导体，为导体i、j的电位，则为它们的电位差，c_ij为导体i、j之间的杂散电容，q_i为导体i的电荷量，q_j为导体j的电荷量，；其中：

则将总势能写成矩阵形式：

因而有：

$\left\{\begin{array}{c}{K}_{ij}=-c_{ij},i\≠j\\ K_{ii}=\underset{j=0}{\overset{n}{\Σ}}{c}_{ij},i=j\end{array}\right.$

所述总势能Π关于i＝0,1,2,...,n，的极值问题，存在n+1个约束方程，如下式所述：

得到下式：

或

当消去矩阵K中的0行和0列，得到如下表达式，K又叫做部分电容矩阵；

对于矩阵K中的每一个元素，可表示为：

4.如权利要求3所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：在ANSYS静电场环境下建立电容式电压互感器的模型，包括CVT本体和邻近带电设备；确定仿真模型中的导体总数，并依次编号；其中，所述电容分压器是由多节电容单元通过法兰顺序连接而成的，将法兰和与 其等电位的均压环作为一组导体编号；接地导体和大地共同为导体0；所述仿真模型与电容式电压互感器实际工作环境相一致从而得到精确的杂散电容分布。

5.如权利要求4所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：所述杂散电容的提取过程为：

在ANSYS下对空间介质进行网格剖分，给导体j赋电位1V，其余导体赋电位0，求解整个空间的电场与电荷分布，根据式可知，导体i的电荷量q_i即等于值K_ij；通过依次给导体赋电位求解，得到整个矩阵K；由式$\left\{\begin{array}{c}{K}_{ij}=-c_{ij},i\≠j\\ K_{ii}=\underset{j=0}{\overset{n}{\Σ}}{c}_{ij},i=j\end{array}\right.$可知，若矩阵K已知，反推可得到各导体间的杂散电容矩阵C，矩阵元素表达式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{c}_{ij}=-K_{ij},i\≠j\\ c_{i0}=\underset{j=0}{\overset{n}{\Σ}}{K}_{ij},i=j\end{array}\right..$

6.如权利要求5所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：所述电容网络矩阵的列写过程包括：

令完整的电容矩阵为C₀，为n×n矩阵；

根据式$\left\{\begin{array}{c}{K}_{ij}=-c_{ij},i\≠j\\ K_{ii}=\underset{j=0}{\overset{n}{\Σ}}{c}_{ij},i=j\end{array}\right.$和C₀，求得考虑分压器电容后的K₀，带入根据在电容网络中，若源已知，各导体的电位则由相互间的电容决定的表达式则可知CVT电容网络中各导体间电位的关系式：

令电容网络中，第i号导体为被测电源或激励源，电位值给定，为U₁；即有如下边界条件：

其余导体没有施加激励源，静电荷量为0：

q_j＝0(j≠i)

将所述边界条件的两个式子带入CVT电容网络中各导体间电位的关系式，可得：

7.如权利要求6所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：所述实际变比的求取过程为：设导体n为电容分压器输出端子，其电位即为U_n，利用高斯消去法消去被测电源导体i、输出端子导体n外所有的节点，则得到为考虑杂散电容邻近效应后CVT电容分压器的实际变比M’：

U_n＝M′U₁。

8.如权利要求7所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：所述附加误差为所述实际变比M’与理想变比M的偏差。

9.如权利要求8所述的一种分析杂散电容对电容式电压互感器准确度影响的方法，其特征在于：所述理想变比M仅由理想情况下电容分压器的电容决定。