一种实验室用的CVT动态模拟装置及其参数获取方法与流程

本发明属于电力技术领域，并且更具体地，设计一种实验室用的CVT动态模拟装置及其参数获取方法

背景技术：

随着电网的发展，长距离、跨区域特高压交流输电装置的应用越来越广泛，高压装置普遍使用电容式电压互感器CVT作为一次电压传变设备。由于CVT有较大的电容和非线性电感元件，其输出无法跟踪输入，暂态过程较长。CVT暂态特性破坏了输入继电保护装置二次电压与实际线路电压的线性关系，可能导致暂态超越，影响电网安全稳定运行。

现有研究CVT暂态特性的方法主要是通过电磁暂态计算进行数值仿真，或通过对动模实验室电磁式电压互感器进行改造以模拟CVT实际暂态特性。并无重现实际CVT结构的CVT动模实验模型。为弥补这方面工作的不足，需对实际CVT及线路参数进行分析，在动模实验室中设计一种适用于暂态分析的CVT动态模拟装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种实验室用的CVT动态模拟装置，所述装置包括高压电容C₁、中压电容C₂、补偿电抗器L_C、中间变压器T、阻尼电阻R_D、阻尼电感L_D以及阻尼电容C_D，

其中高压电容C₁及中压电容C₂组成电容分压器，用于承受主要线路电压，实现分压功能；

补偿电抗器L_C用于补偿电容的容抗值；

中间变压器T用于进行电压传递和矫正误差；以及

阻尼电阻R_D、阻尼电感L_D和阻尼电容C_D组成谐振型阻尼器，用于抑制铁磁谐振。

优选地，所述动态模拟装置的输入端连接动态模拟一次线；并且输出端连接信号采集电路或电能表。

优选地，所述中间变压器T的铭牌参数包括空载电流百分数I₀，空载损耗P₀，短路电压百分数u_s，短路损耗P_s，一次侧额定电压U_1N，二次侧额定电压U_2N以及变比K_n。

根据本发明的另一方面，提供了一种获取实验室用的CVT动态模拟装置的参数的方法，包括：

查询实际CVT的参数数据，包括：高压电容C_1p、中压电容C_2p、补偿电抗器电感L_Cp，阻尼电阻R_Dp、阻尼电感L_Dp、阻尼电容C_Dp、中间变压器T_a的铭牌参数、额定时负载端相电压有效值U_op＝U_2Np以及额定时负载容量S_Np；其中所述中间变压器T_a的铭牌参数包括空载电流百分数I_0p，空载损耗P_0p，短路电压百分数u_sp，短路损耗P_sp，一次侧额定电压U_1Np，二次侧额定电压U_2Np，中间变压器T_a变比k_np＝U_1Np/U_2Np；

将实际CVT中间变压器T_a一次侧参数归算到二次侧，则引入中间变量C′_e，且C′_e＝C′_1p+C′_2p；

设CVT动态模拟装置所能承载的最大负载容量为S_N，取动态模拟装置输出相电压的有效值U_o＝U_op，则确定模拟比K_S＝S_Np/S_N；

设一次侧额定电压U_1N、二次侧额定电压U_2N相等，且等于动态模拟装置输出相电压有效值U_o，则可确定中间变压器T铭牌参数为I₀＝I_0p、P₀＝P_0p/K_S、u_s＝u_sp、P_s＝P_sp/K_S；

CVT动态模拟装置各元件参数按比例折算后为：C_e＝C′_e/K_S、L_C＝K_S·L′_Cp、R_D＝K_S·R_Dp、L_D＝K_S·L_Dp、C_D＝C_Dp/K_D；

设CVT动态模拟装置的一次线路额定相电压有效值为U_DM，则电容分压器分压比为：K_C＝U_DM/U_o，则高压电容中压电容

本发明设计实现了一种实验室用的CVT动态模拟装置及其参数获取方法，取代了常用的通过电磁暂态计算进行数值仿真，或通过对动模实验室电磁式电压互感器进行改造以模拟CVT实际暂态特性，实现了可以在动模实验室环境下使用该动态模拟装置开展电压测量、故障实验、继电保护试验等工作。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施例的CVT动态模拟装置的原理图；以及

图2为实际CVT原理图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施例的CVT动态模拟装置的原理图。如图1所示，U_in为电压输入端，接动模实验室一次线路；U_out为电压输出端，接信号采集电路或电能表；N_in、N_out均为接地端。C₁为高压电容、C₂为中压电容、L_C为补偿电抗器、T为中间变压器、R_D为阻尼电阻、L_D为阻尼电感、C_D为阻尼电容。其中，中间变压器T的铭牌参数包括空载电流百分数I₀，空载损耗P₀，短路电压百分数u_s，短路损耗P_s，一次侧额定电压U_1N，二次侧额定电压U_2N，且中间变压器T变比k_np＝U_1N/U_2N。

图2为实际CVT原理图。其中C_1p为高压电容、C_2p为中压电容、L_Cp为补偿电抗器电感、T_a为中间变压器、R_Dp为阻尼电阻、L_Dp为阻尼电感、C_Dp为阻尼电容。其中中间变压器T_a的铭牌参数包括，空载电流百分数I_0p，空载损耗P_0p，短路电压百分数u_sp，短路损耗P_sp，一次侧额定电压U_1Np，二次侧额定电压U_2Np，变比k_np＝U_1Np/U_2Np。

优选地，根据实际CVT的参数数据，通过计算获取CVT动态模拟装置的参数，方法如下：

首先获取实际CVT的各项参数数据，包括：高压电容C_1p、中压电容C_2p、补偿电抗器电感L_Cp，阻尼电阻R_Dp、阻尼电感L_Dp、阻尼电容C_Dp、中间变压器T_a的铭牌参数、额定时负载端相电压有效值U_op＝U_2Np以及额定时负载容量S_Np；其中所述中间变压器T_a的铭牌参数包括空载电流百分数I_0p，空载损耗P_0p，短路电压百分数u_sp，短路损耗P_sp，一次侧额定电压U_1Np，二次侧额定电压U_2Np，中间变压器T_a变比k_np＝U_1Np/U_2Np。优选地，所述额定时负载端相电压有效值通常为

优选地，将实际CVT中间变压器T_a一次侧参数归算到二次侧，则引入中间变量C′_e，且C′_e＝C′_1p+C′_2p。

优选地，设CVT动态模拟装置所能承载的最大负载容量为S_N，取动态模拟装置输出相电压的有效值U_o＝U_op，则确定模拟比K_S＝S_Np/S_N。

优选地，设一次侧额定电压U_1N、二次侧额定电压U_2N相等，且等于动态模拟装置输出相电压有效值U_o，则可确定中间变压器T铭牌参数为I₀＝I_0p、P₀＝P_0p/K_S、u_s＝u_sp、P_s＝P_sp/K_S。

优选地，CVT动态模拟装置各元件参数按比例折算后为：C_e＝C′_e/K_S、L_C＝K_S·L′_Cp、R_D＝K_S·R_Dp、L_D＝K_S·L_Dp、C_D＝C_Dp/K_S。

优选地，设CVT动态模拟装置的一次线路额定相电压有效值为U_DM，则电容分压器分压比为：K_C＝U_DM/U_o，则高压电容中压电容

由此得到CVT动态模拟装置的参数C₁、C₂、L_C、R_D、L_D、C_D及中间变压器T的铭牌参数U_1N、U_2N、I₀、P₀、u_s、P_s。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。