专利名称：中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法
技术领域：
本发明属于电力系统的电路设计技术领域，尤其涉及一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法。
背景技术：
在中性点不接地的电力系统中，当发生单相接地故障或进行某种操作时，可能会引起电力系统的铁磁谐振，铁磁谐振对系统的安全运行有诸多危害。目前，常用的消除铁磁谐振的方法主要从两方面着手，一方面是改变电力系统的等值电感和电容参数，另一方面是采取消耗谐振能量的方法。具体技术手段主要包括选用励磁特性较好的电压互感器 (PT)、电压互感器剩余绕组并联阻尼电阻、电压互感器一次侧中性点经线性电阻接地、电压互感器一次侧中性点经非线性电阻或消谐器接地等。在上述技术手段中，电压互感器一次侧中性点经线性电阻接地、电压互感器一次侧中性点经非线性电阻或消谐器接地都是相当于电压互感器一次侧中性点经等值阻抗接地。此等值阻抗等价于每相对地接入电阻，能够起到消耗能量、阻尼和抑制铁磁谐振的作用。在线路发生单相接地故障时，由于中性点对地有一定电位，能相应减小非故障相电压互感器绕组的电压，并能降低电压互感器的饱和程度，减少铁磁谐振的几率，降低谐振的振幅。但是，等值阻抗的接入导致本应直接接地的电压互感器中性点不能直接接地，因此造成实际运行中出现许多问题。图1是常用的中性点经等值阻抗接地电压互感器的结构示意图，图1中，该电压互感器的一次侧中性点经等值阻抗接地在一定程度上解决了铁磁谐振的问题，但是由于等值阻抗R上存在电压，使得该电压互感器二次侧的Y形绕组测量不到该电压互感器一次侧 A、B、C三相对地的实际电压，接成开口三角方式的剩余绕组输出的电压也非真实的零序电压，因此会导致相应的相电压和零序电压变换产生误差，有可能造成零序保护误发信或不发信、误动或拒动，对电力系统的安全运行造成威胁。
发明内容
针对常用的中性点经等值阻抗接地电压互感器存在的问题，本发明提出一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法，能够对电压互感器一次侧中性点经等值阻抗接地时所引起电压变换误差进行补偿，从而消除电压互感器电压信号变换比值及角度的误差。为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法，其特征是所述方法包括步骤1 将中性点经等值阻抗接地的电压互感器记为主电压互感器，将1个修正电压互感器的一次侧绕组并联到等值阻抗的两端；步骤2 将主电压互感器二次侧Y形绕组的中性点串联修正电压互感器的二次侧的第一绕组后接地；
步骤3 将主电压互感器的剩余绕组与修正电压互感器的二次侧的第二绕组串联后接地。所述修正电压互感器为单相电压互感器。所述修正电压互感器的一次侧绕组与其二次侧的第一绕组之间的变比等于主电压互感器的Y/Y绕组各相电压变比。所述修正电压互感器的一次侧绕组与其二次侧的第二绕组之间的变比等于主电压互感器的γ/Δ绕组各相电压变比的三分之一倍。本发明有效地解决了电压互感器一次侧中性点不直接接地时造成的电压互感器电压变换产生误差的问题，使电压监测更准确，提高了系统保护的可靠性。
图1是中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法原理图；图2是中性点经等值阻抗接地的电压互感器与修正电压互感器接线示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。图1是中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法原理图。图1中， 修正电压互感器为1个单相电压互感器，三相中性点经等值阻抗接地的电压互感器(主电压互感器)的一次侧绕组的A、B、C出线端分别与高压电网的对应相线连接，其中性点不直接接地，而是经等值阻抗R接地。将修正电压互感器的一次侧绕组并联到等值阻抗R的两端，主电压互感器二次侧Y形绕组的中性点与地之间串联接入修正电压互感器的二次侧的第一绕组，主电压互感器的剩余绕组与修正电压互感器的二次侧的第二绕组串联后接地。在修正电压互感器二次绕组与主电压互感器二次侧绕组连接时，必须注意极性， 即串联的相邻绕组的连接点须是一个绕组的首端与另一个绕组的尾端相接。图2是中性点经等值阻抗接地的电压互感器与修正电压互感器接线示意图，图2中，在一次侧绕组中，按照电路的连接关系，主电压互感器三相绕组的首端分别为A、B、C，尾端均为N ；修正电压互感器的首端为N，尾端为η。在二次侧绕组中，按照与其同一相的一次侧绕组的首端对应的同名端确定为该二次侧的绕组的首端，则它的另一端就为尾端。按照这样的原理，图2中主电压互感器的二次侧，Y形绕组的首端分别为a、b、c，尾端为η。剩余绕组中a相的首端为 Utl，剩余绕组中c相的尾端为d。修正电压互感器二次侧第一绕组的首端为1，尾端为1'； 修正电压互感器二次侧第二绕组的首端为2，尾端为2'。图1中，主电压互感器一次侧中性点经等值阻抗R接地后，由于R上存在电压UK， 主电压互感器原边绕组的电压UAR、UBE, Uce比中性点直接接地时降低，因此感应到主电压互感器副边的电压也相应降低。本发明在等值阻抗R两端并联一个特殊变比的修正电压互感器，将R上的电压补偿到主电压互感器副边，从而对R给主电压互感器造成的电压变换误差进行补偿。在不接修正电压互感器时，主电压互感器测得的相电压为Uar、Ubr, Ucr,零序电压为 Uar' +Ubr' +Ucr'，它们不能准确反映电力系统的各相对地电压和零序电压。
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当接修正电压互感器进行补偿后，测得的相电压为Ubr+Ur, ，测得的零序电压为Ua/ +Ubr' +Ucr' +3Ur'，能准确反映电力系统的各相对地电压和零序电压。经计算机数字仿真证明，经过补偿后，互感器副边测得的电压与互感器原边中性点直接接地时测得的电压相等。在实验室经过实际测量试验也证明了该发明方法的正确性。一般情况下，主电压互感器的Y/Y绕组各相电压变比为额定变比，即kY = kN，主电压互感器的γ/Δ绕组的各相变比为夂= V^tw。其中，kY = UAE/Uar = UBE/Ubr = UCE/Ucrk. = UAE/Uar' = UBE/Ubr' = UCE/Ucr'。则在修正电压互感器中，一次侧绕组与连接在主电压互感器副边的Y形绕组中性点的修正电压互感器二次侧的第一绕组之间的变比为kK = kN ；一次侧绕组与连接在主电压互感器副边的剩余绕组的修正电压互感器二次侧的第二绕组之间的变比为知’=‘/V^。其中，kE = UE/UrkE' = UE/(3Ur')。上述结论的推导过程如下首先，推导有三个约束条件(1)在电压互感器原边中性点直接接地的情况下，1%的值要保证当一次侧的电力系统电压处于额定且对称状况时，电压互感器二次侧线电压均为100V，相电压均为 100/V3V 的值要保证在一次侧的电力系统电压处于额定且对称状况下发生单相金属性接地时，电压互感器剩余绕组的电压100V。(2)在电压互感器原边中性点不直接接地(经过等值阻抗接地)的情况下，kY及 kK要保证当一次侧的电力系统电压处于不对称状况时，经过修正后的电压互感器的线电压变比等于相电压变比且与电压互感器原边中性点直接接地情况下的变比相同；(3)在电压互感器原边中性点不直接接地(经过等值阻抗接地)的情况下，k.与 k' E的值要保证电力系统电源电压处于额定且对称状况下发生单相金属性接地时，修正后的电压互感器剩余绕组的电压等于100V。显然，为了满足上述约束条件(丨彳，必须保证！^二‘！^为电压互感器的额定变比； 为了满足上述约束条件(2)，必须保证kY与kK相等，而且kY = kK = kN。接下来，按照上述条件(3)的要求对、及k/的值进行推导。见图1，为了保证在主电压互感器原边中性点不直接接地(经过等值阻抗R接地) 的情况下，电力系统电源电压处于额定且对称状况，发生单相金属性接地时，修正后的主电压互感器剩余绕组的输出电压3 ‘为100V，必须满足下述推导及其结果，即
权利要求
1.一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法，其特征是所述方法包括步骤1 将中性点经等值阻抗接地的电压互感器记为主电压互感器，将1个修正电压互感器的一次侧绕组并联到等值阻抗的两端；步骤2 将主电压互感器二次侧Y形绕组的中性点串联修正电压互感器的二次侧的第一绕组后接地；步骤3 将主电压互感器的剩余绕组与修正电压互感器的二次侧的第二绕组串联后接地。
2.根据权利要求1所述的一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法，其特征是所述修正电压互感器为单相电压互感器。
3.根据权利要求1所述的一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法，其特征是所述修正电压互感器的一次侧绕组与其二次侧的第一绕组之间的变比等于主电压互感器的Y/Y绕组各相电压变比。
4.根据权利要求1所述的一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法，其特征是所述修正电压互感器的一次侧绕组与其二次侧的第二绕组之间的变比等于主电压互感器的Υ/Δ绕组各相电压变比的三分之一倍。
全文摘要
本发明公开了电力系统电路设计技术领域中的一种中性点经等值阻抗接地的电压互感器测压误差的补偿方法，用于解决了电压互感器一次侧中性点不直接接地时造成的电压互感器电压变换产生误差的问题。该方法包括将中性点经等值阻抗接地的电压互感器记为主电压互感器，将1个修正电压互感器的一次侧绕组并联到等值阻抗的两端；将主电压互感器二次侧Y形绕组的中性点串联修正电压互感器的二次侧的第一绕组后接地；将主电压互感器的剩余绕组与修正电压互感器的二次侧的第二绕组串联后接地。本发明使电压监测更准确，提高了系统保护的可靠性。
文档编号G01R1/20GK102253265SQ20111010103
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者梁志瑞, 牛胜锁, 苏海锋, 董维, 赵飞 申请人:华北电力大学(保定)