一种温度补偿型电子式电容分压互感器的制作方法

本实用新型属于智能变电站电子式互感器检测技术领域，具体涉及一种温度补偿型电子式电容分压互感器。

背景技术：

按照传感器的工作原理，有源电子式电压互感器可分为电阻分压型互感器、阻容分压型互感器和电容分压型互感器。在高电压的工况下，电阻分压型互感器对绝缘材料的要求较高，并且存在电阻元件的稳定性差、高压电极电晕放电等问题，容易引起较大的测量误差；阻容分压型互感器因存在微分处理回路和积分处理回路，其暂态性能难以保证；而电容分压型采用电容串联分压原理，直接传变一次高压信号，在电力系统中应用比较广泛，并且谐波性能良好。但是电子式电容分压互感器经常置于室外，如果室外的温度产生较大的变化时，会直接影响到高压臂电容和低压臂电容的容值，使得电容分压传感器的分压比不稳定，从而影响电压互感器输出的准确度。

现有的方法是采用导热性能好的绝缘材料和同一批次的电容器，进行温度循环试验，使高压臂电容和低压臂电容的温度系数尽量一致，减小温度变化对电容分压传感器分压比的影响。

但是高压臂电容和低压臂电容的温度系数依然不一致，并且在某些工况下，当低压臂电容和高压臂电容之间的距离较远时，如立柱式的电容分压互感器，低压臂电容和高压臂电容的温度变化也不一致，两者之间的温度存在差异，因此这种方法不能完全消除温度变化对电容分压互感器输出准确度的影响。

技术实现要素：

本实用新型提供一种温度补偿型电子式电容分压互感器，用于解决由于高压臂电容和低压臂电容温度差异而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题。

本实用新型提供的技术方案为：一种温度补偿型电子式电容分压互感器，包括电容分压传感器；所述电容分压传感器包括由高压臂电容和低压臂电容串联而成的分压电路，所述分压电路的两端用于连接待测电压，高压臂电容和低压臂电容的串联点设有分压点，用于输出分压信号；还包括温度采集回路和二次信号采集电路；所述温度采集回路包括置于电容分压传感器高压臂电容和低压臂电容侧的温度传感器，用于实时检测高压臂电容和低压臂电容的温度信息；所述二次信号采集电路分别采集电容分压传感器输出的分压信号，和温度传感器采集到的实时温度信息，并根据温度传感器采集到的实时温度信息对电容分压传感器输出的分压信号进行温度补偿。

进一步的，所述低压臂电容为一个电容组，所述电容组由至少两个规格相同的电容并联而成。

进一步的，所述二次信号采集电路包括依次连接的信号调理电路、模数转换电路、处理器和光电转换模块；

所述信号处理电路采集连接电容分压传感器的分压点和温度传感器，用于对从电容分压传感器采集到的分压信号和温度传感器采集到的实时温度信息进行处理，然后发送给模数转换电路；所述模数转换电路用于将信号处理电路处理过的电信号转化为数字信号，并将其发送给处理器；处理器用于根据高压臂电容和低压臂电容的实时温度信息对分压信号进行补偿，并将其发送给光电转换模块，光电转换模块用于将补偿后的分压信号转化为光信号输出。

进一步的，所述温度采集回路还包括温度信号校正模块，温度传感器通过温度信号校正模块连接二次信号采集电路；所述温度校正模块用于对温度传感器采集到的温度信息进行校正。

本实用新型提供的一种温度补偿型电子式电容分压互感器，设有温度传感器，能够检测电子式电容分压互感器高压臂电容和低压臂电容温度信息，然后根据温度传感器检测到的温度信息对电容分压传感器的分压信号进行补偿，因此能够解决由于高压臂电容和低压臂电容温度差异而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题。并且本实用新型所提供的技术方案不需要将高压臂电容和低压臂电容的温度系数保持一致，也不需要对电子式电容分压互感器进行温度循环试验，所需的成本较低。

附图说明

图1为实施例提供的低压臂电容采用并联电容的温度补偿型电子式电容分压互感器结构图；

图2为实施例提供的低压臂电容采用单个电容的温度补偿型电子式电容分压互感器结构图。

具体实施方式

本实用新型提供一种温度补偿型电子式电容分压互感器，用于解决由于高压臂电容和低压臂电容温度差异而造成的电子式电容分压互感器的输出不准确的问题。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实施例提供一种温度补偿型电子式电容分压互感器，其结构如图1所示，包括电容分压传感器、温度采集回路和二次信号采集电路。

电容分压传感器包括由高压臂电容C₁和低压臂电容C₂串联而成的分压电路，分压电路的两端用于连接待测电压U₀，高压臂电容C₁和低压臂电容C₂的串联点设有分压点，用于输出分压信号。

温度采集回路包括温度传感器和温度信号校正模块，温度传感器置于电容分压传感器的高压臂电容C₁和低压臂电容C₂侧，用于检测高压臂电容C₁和低压臂电容C₂的实时温度信息，并将其发送给温度信号校正模块。温度信号校正模块用于对温度传感器采集到的温度信息进行校正。

二次信号采集电路包括依次连接的信号调理电路、模数转换电路、FPGA模块和光电转换模块。

信号处理电路采集连接电容分压传感器的分压点和温度校正模块，用于对从电容分压传感器采集到的分压信号进行隔离、放大和滤波处理，以及将温度传感器采集到的温度信息转化为电信号，并将处理后的数据发送给模数转换及数字处理电路。

模数转换电路用于将信号处理电路处理过的分压信号和温度信息转化成的电信号转化为数字信号，并将其发送给FPGA模块。

FPGA模块用于根据高压臂电容和低压臂电容的温度信息对分压信号进行温度补偿，并将其发送给光电转换模块，光电转换模块用于将补偿后的分压电压转化为光信号输出。

FPGA模块根据高压臂电容和低压臂电容的温度信息对分压信号进行温度补偿的方法如下：

设FPGA模块接收到的电容分压传感器的分压信号的电压值为U'，电容分压传感器的标准分压比为K，在当前温度下的分压比为K'，则采用公式对U'进行补偿，得到温度补偿后的分压信号电压值U。

其中电容分压传感器在当前温度下的分压比为

标准分压比

式中p₁和p₂分别为电子式电容分压互感器高压臂电容和低压臂电容的温度系数，Δt₁和Δt₂分别为检测到的电子式电容分压互感器高压臂电容和低压电容的当前温度与20℃之间的差值，C₁和C₂分别为高压臂电容和低压臂电容在20℃时的电容值。

作为其他实施方式，低压分压电阻可以为多个规格相同的电容并联而成的电容组，如图2所示，假设电容组中共有n各并联电容，每个电容在20℃时的容值为C₀，则C₂＝n×C₀，对上述公式进行相应的更新，n为大于1的正整数。

作为其他实施方式，可以不设置温度信号校正模块，而将温度传感器所采集到的温度信号直接发送给FPGA模块，FPGA模块根据温度信号对分压信号进行补偿即可。

在本实施例中，处理器采用的是FPGA模块，作为其他实施方式，处理器可以采用单片机、DSP等其他的具有数据处理功能的器件。

在本实施例中，二次信号采集电路设有信号调理电路、模数转换电路、FPGA模块和光电转换电路；作为其他实施方式，采用具有模数转换功能的处理器，通过编程在该处理器上设置信号调理功能即可。

以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本实用新型中的相应技术手段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。