电源和信号双路输出的电子式电压互感器的制作方法

本实用新型涉及配网智能化传感和采集技术领域，尤其涉及一种电源和信号双路输出的电子式电压互感器。

背景技术：

配网中的保护、测控、计量等智能化二次设备，所采用的电压、电流信号来源主要是传统的电磁式高压电压互感器（或电容式电压互感器）、电磁式高压电流互感器。通过传统电压互感器和电流互感器，来实现由电网的高压大电流到二次设备的额定输入条件变换。

三相的保护、测控和计量需要的电压电流测量信号，采用传统的电磁式高压电压互感器往往存在铁磁谐振隐患，以及电磁式电压互感器的二次短路可能引发的危险事故。随着电子式互感器技术的不断成熟，配网中采用电子式互感器方案的技术已有相应标准规范指引，应用日渐增多。电子式电压互感器本身不产生铁磁谐振，但是信号输出功率很小，后续二次电子仪器仪表仍然需要单独外接低压电源供电。以至于在现在的配网自动化实施方案中，除了取信号的电子式电压互感器之外，还配有传统的电磁式电压互感器来解决二次设备供电的问题。但是，电磁式电压互感器易与电网发生铁磁谐振的问题，是难以解决的顽疾，所以又必须在电压互感器前端配备高压熔断器。然而一旦出现铁磁谐振，则高压熔断器熔断后就没有了电源供应，使得二次设备无法工作。

申请号为201110233426.8 的中国专利公开了一种电子式组合互感器防铁磁谐振自供电装置，提供了一种防止电磁式电压互感器谐振事故的电子式组合互感器技术方案。然而这种技术方案的核心是采用有铁芯的电磁式电压互感器配合限流保护电阻。这种电磁式电压互感器的设计方案，必然使得装置的体积和重量大大超过一般电子式互感器的小型化方案，也就丧失了电子式组合互感器在安全、节能和小型化等方面的应用优势。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电源和信号双路输出的电子式电压互感器，旨在用于解决现有的电子式电压互感器需要单独配备电源、存在铁磁谐振安全隐患以及体积重量大的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种电源和信号双路输出的电子式电压互感器，包括取能供电电路、信号测量电路以及AD/DC电源，所述取能供电电路包括第一分压器、电感和过压保护元件，所述第一分压器包括相互串联的第一高压电容和第一低压电容，所述第一低压电容、所述电感和所述过压保护元件连接成一谐振回路，所述AD/DC电源的输入端连接于所述过压保护元件的两端，所述过压保护元件的两端分别连接有供电电压输出接口，所述信号测量电路包括第二分压器和信号调理电路，所述第二分压器包括高压臂和低压臂，所述信号调理电路的输入端连接于所述低压臂的两端，所述信号调理电路的输出端连接有测量信号输出接口，所述AD/DC电源的输出端与所述信号调理电路连接。

进一步地，所述第一高压电容和所述第一低压电容为同类材质的电容，且均为陶瓷电容或者膜纸电容或者金属化膜电容。

进一步地，所述过压保护元件是钳位电压保护用的瞬态过电压抑制器件，具体为压敏电阻、阻容滤波器、半导体放电管中的一种或者是多种的组合。

进一步地，所述高压臂和所述低压臂分别采用精密高压电阻和精密低压电阻。

进一步地，所述高压臂和所述低压臂分别采用第二高压电容和第二低压电容。

进一步地，所述电子式电压互感器整体的内部空间里，采用环氧树脂或者硅橡胶填充。

进一步地，所述电子式电压互感器整体的内部空间里，采用充气密封的结构形式进行填充。

进一步地，所述电子式电压互感器的外部绝缘结构采用硅橡胶或者复合绝缘材料的大小伞裙。

进一步地，所述取能供电电路输出的供电电压的额定值为交流100V或者220V。

进一步地，所述信号调理电路输出的测量电压的指标为，额定输出容量标准值为0.001VA、0.01VA、0.1VA，精度等级为0.1级、0.2级。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型提供的这种高压电子式电压互感器除了电压测量标准信号输出之外，还自带有供电电源输出，可以为配电终端FTU/DTU提供工作电源和电压测量信号，克服了现有的大量配网自动化设备现场除了配有电子式电压互感器之外，为了二次设备供电还需要配置电磁式电压互感器的麻烦问题，可以大大简化一二次集成应用方案，提高系统可靠性。

（2）本实用新型提供的这种高压电子式电压互感器这种集成了电子式电压互感器、供电电压互感器为一体的电子式组合互感器，具有显著的体积小、重量轻、能耗低的技术特点，在配网各类空间狭小的应用工况下，更容易部署实施。

（3）本实用新型提供的这种高压电子式电压互感器的供电电源部分没有传统电磁式电压互感器的铁磁谐振安全隐患问题，与现有技术相比更为安全。

（4）本实用新型提供的这种高压电子式电压互感器采用符合电子式互感器定义规范的模拟量输出接口形式，容易和各类智能化二次设备（电能表、测控终端、在线监测等）配套使用。

（5）本实用新型提供的这种高压电子式电压互感器针对配网智能化测控应用升级改造，可在不破坏现有一次本体的前提下增加传感和测控功能，大大简化改造实施工作量，减省设备重复投资。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电源和信号双路输出的电子式电压互感器的电路原理图；

图2为本实用新型应用于配网自动化方案的具体实施电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种电源和信号双路输出的电子式电压互感器，包括取能供电电路、信号测量电路以及AD/DC电源，所述取能供电电路包括第一分压器、电感L和过压保护元件RV，所述第一分压器包括相互串联的第一高压电容C1和第一低压电容C2，所述第一低压电容C2、所述电感L和所述过压保护元件RV连接成一谐振回路，所述AD/DC电源的输入端连接于所述过压保护元件RV的两端，所述过压保护元件RV的两端分别连接有供电电压输出接口，所述信号测量电路包括第二分压器和信号调理电路，所述第二分压器包括高压臂和低压臂，所述信号调理电路的输入端连接于所述低压臂的两端，所述信号调理电路的输出端连接有测量信号输出接口，所述AD/DC电源的输出端与所述信号调理电路连接。

本实用新型提供的这种高压电子式电压互感器除了电压测量标准信号输出之外，还自带有供电电源输出，可以为配电终端FTU/DTU提供工作电源和电压测量信号，克服了现有的大量配网自动化设备现场除了配有电子式电压互感器之外，为了二次设备供电还需要配置电磁式电压互感器的麻烦问题，可以大大简化一二次集成应用方案，提高系统可靠性，具有显著的体积小、重量轻、能耗低的技术特点，供电电源部分没有传统电磁式电压互感器的铁磁谐振安全隐患问题，与现有技术相比更为安全。

为保证更优的分压比稳定性，所述第一高压电容C1和所述第一低压电容C2选用同类材质电容。本优选实施例中，所述第一高压电容C1和所述第一低压电容C2分别为高压金属化膜电容和低压金属化膜电容，在其他实施例中，还可根据结构和绝缘要求选用陶瓷电容、膜纸电容等类型。

进一步地，所述过压保护元件RV采用钳位电压保护用的瞬态过电压抑制器件，具体为大功率半导体放电管、压敏电阻、阻容滤波器等器件中的一种或者多种的组合，以保证能满足具体的过电压瞬态特性要求。

本优选实施例中，所述高压臂和所述低压臂分别采用第二高压电容C3和第二低压电容C4。在其他实施例中，所述高压臂和所述低压臂还可以分别采用精密高压电阻和精密低压电阻。

本优选实施例中，所述电子式电压互感器整体的内部空间里，采用环氧树脂或者硅橡胶填充或者采用充气密封的结构形式进行填充。所述电子式电压互感器的外部绝缘结构采用硅橡胶或者复合绝缘材料的大小伞裙，确保爬电距离充足，具有耐电弧、耐腐蚀的良好绝缘性能。

本实用新型提供的这种电源和信号双路输出的电子式电压互感器的两路输出接口规格符合常规使用的通用指标，容易和各类智能化二次设备（电能表、测控终端、在线监测等）配套使用。具体来说：（1）所述取能供电电路输出的供电电压的额定值为交流100V或者220V，额定值的精度要求达到5%即可，输出功率有1VA、2.5VA、5VA、10VA、15VA、25VA、30VA等多种大小规格。也可以根据定制要求，修改为直流稳压电源输出形式。（2）电压信号和电流信号的额定值输出都是用相应的信号调理电路来进行幅值标定，并使得最终高压电子式组合互感器的输出信号带负载能力增强。信号调理电路的供电电源由单独的AC/DC电源模块来提供，AC/DC电源模块选用高效率开关电源来实现为佳。测量电压信号的输出指标为； 额定输出容量标准值：0.001VA、0.01VA、0.1VA，精度等级为0.1级、0.2级。

本实用新型提供的这种电源和信号双路输出的电子式电压互感器适合应用在6kV、10kV、20kV、35kV等配网电压等级下，可以给多功能电能表提供电压测量信号和稳定供电电源，还可以给三相电能质量测试装置提供电压测量信号和稳定供电。在作为相对地测量应用时（比如：单相计量，三相四线接线方式下的计量和测控），其一次额定电压为。在作为相与相之间测量应用时（比如：中性点不接地系统的三相三线制计量），其一次额定电压为6kV、10kV、20kV等。

在配网自动化方面，本实用新型提供的这种电源和信号双路输出的电子式电压互感器还可配合配网自动化的测控终端（如FTU、TTU、DTU等），实现配网自动化测控功能。下面以配网自动化典型应用方案为例，说明一下本方案的具体应用实例：

如图2所示，三个10kV电子式电压互感器分别组成A、B、C相的电压测量并输出各相的供电电源，同时输出给断路器操作箱和控制单元，这就无需外接PT。同时，还有三相电压（U1、U2、U3）同时接入配网自动化终端（FTU）内，这使得FTU装置的供电方案可以在任何一相上获取，没有任何工作死区问题。传统外接PT的外部供电方案，往往只能取AB相间或者CB相间供电，一旦电网出现单相接地、断电等异常故障，则供电电源丧失导致FTU的后续测控、通讯无法正常工作。即使有两相（U1、U2）同时断电的极端情况，FTU工作电源仍可由U3正常提供。

本方法的实现适合于配网智能化设备的小型化集成设计，易于构建适合配网现场部署的智能计量测控组件。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。