专利名称：电子式电压互感器谐波特性检测方法及其检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子式电压互感器的谐波特性检测方法及其检测装置，属于电力测量技术领域，尤其涉及一种能够准确检测电子式电压互感器谐波特性、最终实现对谐波电压进行准确测量的检测方法及其检测装置。
背景技术：
当前，随着非线性负载的不断增多，电力系统中的谐波问题日益严重，对电能计量产生了十分显著的影响，引起了诸如计量模式、计量算法、增加现有计量装置的计量误差等众多问题。除谐波有功功率不为零的因素外，引起这些问题的主要成因是计量装置的谐波响应特性存在差别。另外，谐波还会影响继电保护，造成以工频量为参量的保护算法的测量误差，影响保护算法的准确性、导致保护误动或拒动。电力互感器作为电能计量的核心元件，其谐波响应特性是谐波准确测量的关键因素。因此，对电力互感器的谐波特性进行检测、掌握其谐波响应性能具有重要的理论意义和实践意义。目前对互感器谐波特性检测提出规定的国内标准不多，“GB/T20840. 8-2007互感器第8部分电子式电流互感器”提出了电子式电流和电压互感器的谐波响应和谐波准确度要求，规定“从实际考虑，各次谐波测量准确度的试验仅在一次侧施加单一谐波频率是可以接受的”。但对于电子式电流互感器该标准同时指出理想情况下对谐波的试验，应在额定频率和额定一次电流上叠加所要求的各次谐波频率分量。这是因为额定一次电流叠加各次谐波分量是电网中真实谐波的客观反映，对于谐波电压也是如此。有鉴于此，有必要提供一种能够准确检测电子式电压互感器谐波特性、最终实现对谐波电压进行准确测量的检测方法及其检测装置，以满足工业应用需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有对电子式电压互感器的谐波特性检测缺乏有效的检测方法及检测装置的问题，本发明提供一种电子式电压互感器的谐波特性检测方法，其谐波源部分可产生能够模拟真实电网谐波电压的额定电压与各次谐波电压相叠加的一次电压，其检测装置可以测出电子式电压互感器对各次谐波电压的频率特性，在电力系统中实现对谐波电压的准确测量。本发明所采用的技术方案是一种电子式电压互感器的谐波特性检测装置，由调压器、单相升压变压器、电容分压器、待检测电压互感器、测量装置、单相降压变压器和单相全控整流桥负荷组成，其特征在于
所述调压器输入侧接工频试验电源，其输出侧为单相升压变压器提供可调节的输入电压；所述单相升压变压器输入侧接调压器输出侧，将电源电压升压至试验电压；所述电容分压器为测量溯源标准，接于单相升压变压器输出侧，为测量装置提供溯源信号；所述待检测电压互感器接于单相升压变压器输出侧，其输出侧为测量装置提供被检测信号；所述单相降压变压器接于单相升压变压器输出侧，将单相升压变压器的输出电压降压至单相全控整流桥负荷的交流侧额定电压；所述单相全控整流桥负荷接于单相降压变压器输出侧，通过其直流侧负荷的变化及触发角的调整，改变其交流侧谐波电流，使单相升压变压器输出可变的谐波电压；所述测量装置接收来自电容分压器低压侧的溯源信号和待检测电压互感器的输出信号，进行频谱与测差分析，从而获得待检互感器的谐波特性。如上所述的电子式电压互感器的谐波特性检测装置，其特征在于，所述测量装置主要由电源、信号采集、数据处理、键盘与液晶显示四部分组成，其中电源部分为测量装置提供直流工作电源；信号采集部分完成对溯源信号和测量信号的变换、放大、采集并将其转换为数字信号供给数据处理部分；数据处理部分对与溯源信号和测量信号对应的数字信号进行傅立叶分析、频谱比较和测差等处理；键盘与液晶显示部分实现人机交互。本发明还提供一种电子式电压互感器的谐波特性检测方法，采用如上所述的检测装置，所述检测方法包括以下步骤
步骤1，将调压器的输出升压至单相升压变压器的原边额定电压； 步骤2，在全控整流桥的负荷条件依次选择为电阻负载、阻感串联负载和阻容并联负载的情况下，逐步改变触发角，使全控整流桥交流侧电流中的谐波成分和含量发生变化，在流经工频电源和调压器的内阻抗及单相升压变压器的短路阻抗时产生成分及含量可变的、 与电网实际运行情况类似的谐波电压，该谐波电压施加在电容分压器及待检测电压互感器上；
步骤3，电容分压器低压端测得的溯源信号及待检测电压互感器的输出信号输入到测量装置中，由测量装置对这两路信号进行傅立叶分析，分解出两路信号的基波和各次谐波的幅值及相位信息，从而得到两路信号的频谱，包括幅值谱和相位谱，以溯源信号为基准， 求得两路信号的基波和各次谐波的幅值和相位的差，从而得到待检测电压互感器的谐波特性。本发明的有益效果是本发明的电子式电压互感器谐波特性检测方法及其检测装置，利用全控整流桥负荷的变化及触发角的调整，在全控整流桥的交流侧产生成分和含量可变的谐波电流，该电流在工频电源和调压器Tl的内阻抗及单相升压变压器T2的短路阻抗上产生成分和含量可变的谐波电压施加在电容分压器及待检测互感器上。该电压真实地模拟出电网谐波电压的实际情况，通过测量装置对电容分压器低压侧溯源信号和待检电压互感器输出信号的频谱及测差对比分析，可以准确掌握电压互感器的谐波响应特性，从而实现对谐波电压的精确测量。
图1是本发明实施例电子式电压互感器谐波特性检测方法的电路原理图。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
，结合附图对本发明作进一步说明。请参照图1，本发明实施例提供的电子式电压互感器的谐波特性检测装置由调压器Tl、单相升压变压器T2、电容分压器、待检测电压互感器、测量装置、单相降压变压器T3和单相全控整流桥负荷组成。所述调压器Tl，其输入侧接工频试验电源，其输出侧为单相升压变压器T2提供可调节的输入电压。所述单相升压变压器T2，其输入侧接调压器Tl输出侧，将电源电压升压至试验电压。所述电容分压器为测量溯源标准，接于单相升压变压器T2输出侧，为测量装置提供溯源信号。所述待检测电压互感器接于单相升压变压器T2输出侧，其输出侧为测量装置提供被检测信号。所述测量装置接收来自电容分压器低压侧的溯源信号和待检测电压互感器的输出信号，进行频谱与测差分析，从而获得待检测互感器的谐波特性。测量装置主要由电源、 信号采集、数据处理、键盘与液晶显示等四部分组成。其中，电源部分为测量装置提供直流工作电源；信号采集部分完成对溯源信号和测量信号的变换、放大、采集并将其转换为数字信号供给数据处理部分；数据处理部分对与溯源信号和测量信号对应的数字信号进行傅立叶分析、频谱比较和测差等处理；键盘与液晶显示部分实现人机交互。所述单相降压变压器T3接于单相升压变压器T2输出侧，将单相升压变压器T2的输出电压降压至单相全控整流桥负荷的交流侧额定电压。所述单相全控整流桥负荷接于单相降压变压器T3输出侧，通过其直流侧负荷的变化及触发角的调整，改变其交流侧谐波电流，使单相升压变压器T2输出可变的谐波电压。请参照图1，本发明实施例提供的电子式电压互感器谐波特性检测方法，采用上述电子式电压互感器谐波特性检测装置，所述检测方法包括以下步骤
步骤1，将调压器Tl的输出升压至单相升压变压器T2的原边额定电压； 步骤2，在全控整流桥的负荷条件依次选择为电阻负载、阻感串联负载和阻容并联负载的情况下，逐步改变触发角，使全控整流桥交流侧电流中的谐波成分和含量发生变化，在流经工频电源和调压器Tl的内阻抗及单相升压变压器T2的短路阻抗时产生成分及含量可变的、与电网实际运行情况类似的谐波电压，该谐波电压施加在电容分压器及待检测电压互感器上；
步骤3，电容分压器低压端测得的溯源信号及待检测电压互感器的输出信号输入到测量装置中，由测量装置对这两路信号进行傅立叶分析，分解出两路信号的基波和各次谐波的幅值及相位信息，从而得到两路信号的频谱，包括幅值谱和相位谱，以溯源信号为基准， 求得两路信号的基波和各次谐波的幅值和相位的差，从而得到待检测电压互感器的谐波特性。本发明的电子式电压互感器谐波特性检测方法及其检测装置，利用全控整流桥负荷的变化及触发角的调整，在全控整流桥的交流侧产生成分和含量可变的谐波电流，该电流在工频电源和调压器Tl的内阻抗及单相升压变压器T2的短路阻抗上产生成分和含量可变的谐波电压施加在电容分压器及待检互感器上。该电压真实地模拟出电网谐波电压的实际情况，通过测量装置对电容分压器低压侧溯源信号和待检电压互感器输出信号的频谱及测差对比分析，可以准确掌握电压互感器的谐波响应特性，从而实现对谐波电压的精确测量。
权利要求
1.一种电子式电压互感器的谐波特性检测装置，由调压器、单相升压变压器、电容分压器、待检测电压互感器、测量装置、单相降压变压器和单相全控整流桥负荷组成，其特征在于所述调压器输入侧接工频试验电源，其输出侧为单相升压变压器提供可调节的输入电压；所述单相升压变压器输入侧接调压器输出侧，将电源电压升压至试验电压；所述电容分压器为测量溯源标准，接于单相升压变压器输出侧，为测量装置提供溯源信号；所述待检测电压互感器接于单相升压变压器输出侧，其输出侧为测量装置提供被检测信号；所述单相降压变压器接于单相升压变压器输出侧，将单相升压变压器的输出电压降压至单相全控整流桥负荷的交流侧额定电压；所述单相全控整流桥负荷接于单相降压变压器输出侧，通过其直流侧负荷的变化及触发角的调整，改变其交流侧谐波电流，使单相升压变压器输出可变的谐波电压；所述测量装置接收来自电容分压器低压侧的溯源信号和待检测电压互感器的输出信号，进行频谱与测差分析，从而获得待检互感器的谐波特性。
2.根据权利要求1所述的电子式电压互感器的谐波特性检测装置，其特征在于，所述测量装置主要由电源、信号采集、数据处理、键盘与液晶显示四部分组成，其中电源部分为测量装置提供直流工作电源；信号采集部分完成对溯源信号和测量信号的变换、放大、采集并将其转换为数字信号供给数据处理部分；数据处理部分对与溯源信号和测量信号对应的数字信号进行傅立叶分析、频谱比较和测差等处理；键盘与液晶显示部分实现人机交互。
3.一种电子式电压互感器的谐波特性检测方法，采用如权利要求1所述的检测装置， 所述检测方法包括以下步骤步骤1，将调压器的输出升压至单相升压变压器的原边额定电压；步骤2，在全控整流桥的负荷条件依次选择为电阻负载、阻感串联负载和阻容并联负载的情况下，逐步改变触发角，使全控整流桥交流侧电流中的谐波成分和含量发生变化，在流经工频电源和调压器的内阻抗及单相升压变压器的短路阻抗时产生成分及含量可变的、 与电网实际运行情况类似的谐波电压，该谐波电压施加在电容分压器及待检测电压互感器上；步骤3，电容分压器低压端测得的溯源信号及待检测电压互感器的输出信号输入到测量装置中，由测量装置对这两路信号进行傅立叶分析，分解出两路信号的基波和各次谐波的幅值及相位信息，从而得到两路信号的频谱，包括幅值谱和相位谱，以溯源信号为基准， 求得两路信号的基波和各次谐波的幅值和相位的差，从而得到待检测电压互感器的谐波特性。
全文摘要
本发明提供一种电子式电压互感器的谐波特性检测方法及其检测装置，所述检测装置包含输入侧接工频试验电源的调压器T1，接于T1输出侧的将电源电压升压至试验电压的单相升压变压器T2，并联接于T2输出侧的电容分压器、待检测电压互感器与单相降压变压器T3，接于电容分压器和待检测电压互感器低压端的测量装置，接于T3输出侧的单相全控整流桥负荷。本发明提供的电子式电压互感器的谐波特性检测方法，其谐波源部分可产生能够模拟真实电网谐波电压的额定电压与各次谐波电压相叠加的一次电压，其检测装置可以测出电子式电压互感器对各次谐波电压的频率特性，从而在电力系统中实现对谐波电压的准确测量。
文档编号G01R23/16GK102269787SQ20111012453
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者余春雨, 冯宇, 吴士普, 李璿, 毛安澜, 汪本进, 王晓琪, 王玲, 费烨, 陈晓明 申请人:国网电力科学研究院