基于电阻分压原理的电子式电压互感器的制作方法

本实用新型属于电子式互感器技术领域，尤其涉及一种基于电阻分压原理的电子式电压互感器。

背景技术：

电子式电压互感器是现代电力系统中电压互感器向智能化、模块化、多功能化、少维护方向发展的关键设备之一，适用于电力系统的计量、测量、保护、诊断和状态监测等。电子式电压互感器和传统的电磁式电压互感器相比具有以下诸方面有点：(1)优良的绝缘性能、体积小、造价低。（2）不含铁芯，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。（3）低压侧无开路高压的危险。(4)频率响应范围宽。（5）适应了电力计量与保护数字化、智能化发展的潮流。（6）绿色环保、电磁兼容性好、保密性强。

分压器主要用于电力电压信号的测量，根据测量原理的主要分为电阻式分压器、电容式分压器和阻容式分压器。由于从体积方面来考虑，电容式分压器和阻容式分压器体积都较大，电阻式分压器只要合理的选用电阻就可以得到较小的尺寸，因而本实用新型采用一种基于电阻分压原理的电子式电压互感器。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种基于电阻分压原理的电子式电压互感器，其目的是为了提供一种结构简单，体积小，重量轻，并且无磁饱和现象发生的一种电子式电压互感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于电阻分压原理的电子式电压互感器，包括电阻分压单元和信号处理单元，其中，电阻分压单元主要包括高压壁电阻R1、低压壁电阻R2及气体放电管S；信号处理单元主要包括电压跟随器、滤波器、移相电路及线性放大电路。

所述高压壁电阻R1的一端连接一次侧电压U1，高压壁电阻R1的另一端同时连接低压壁电阻R2和气体放电管S；低压壁电阻R2和气体放电管S并联在电路中，低压壁电阻R2的另一端与地相连；高压壁电阻R1、低压壁电阻R2和气体放电管S的连接点U2同时与电压跟随器的输入端相连接，电压跟随器的输出端与滤波器的输入端相连接，滤波器的输出端与移相电路的输入端相连接，移相电路的输出端与线性放大电路的输入端相连，线性放大电路输出至测量和保护信号。

所述电压信号U1 被施加在电子式电压互感器的一次侧时，因分压器的作用，在高压壁电阻R1、低压壁电阻R2和气体放电管S的连接点与地之间产生小电压信号即二次侧电压信号，该电压大小U2=U1×R2/(R1+R2)；此电压信号经过信号处理单元进行信号处理，输出为供测量和保护装置使用的两路模拟电压信号。

所述高压壁电阻R1、低压壁电阻R2采用高压高阻型厚膜电阻器，高压壁电阻R1的阻值为MΩ级，低压壁电阻R2的阻值为kΩ级，其温度系数为-25ppm/℃，电压系数为-0.2ppm/V。

所述气体放电管S采用EPCOS公司V1型系列，直流击穿电压3000V，最大冲击放电电流（10/350μs）为100kA，最大工频放电电流（0.2s）300A,最大弧光电压35V。

所述电压跟随器采用LM358型电压跟随器，共设有8个引脚：1脚和2脚相连输出接滤波器；3脚为输入，与连接点U2相连；4脚接地；5脚、6脚、7脚悬空；8脚接+5V电源。

所述滤波器采用DS34-100型有源型滤波器，响应时间小于1ms，能同时抵消2-51次全部谐波，全功率补偿时功耗低于3%；滤波器共有5个有效引脚：DI+和DI-为输入端，接电压跟随器的输出；DO+和DO-为输出端，接移相电路的输入；VCC接+5V电源。

所述移相电路采用RC移相电路，电压信号比电流信号滞后90度；R为电阻，C为电容，移相电路的输入端接滤波器的输出，移相电路的输出端接放大电路的输入。

所述线性放大电路采用TLC27M2高性能集成运算放大电路；共有8个引脚：1脚和4脚为输出端，输出测量和保护信号，其中1脚为输出高端，4脚为输出低端；2脚和3脚为输入端，接移相电路的输出端，其中2脚为输入低端，3脚为输入高端；5、6、7脚悬空；8脚接+5V电源。

本实用新型的优点及有益效果是：

本实用新型能够有效解决了在电磁式电压互感器本身的绝缘结构复杂、存在磁饱和现象的问题，同时还可以减小电压互感器的体积和重量，并且使互感器高低压侧完全隔离，提高了安全性能。避免了传统互感器低压侧误短路造成的安全事故。提高了测量精度和抗干扰性能。不会发生电磁式互感器充油而引起的火灾和爆炸等危险。

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明，但不受本实施例所限。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2 电压跟随器结构图；

图3 滤波器结构图；

图4 移相电路结构图；

图5放大电路结构图。

图中：高压壁电阻R1，低压壁电阻R2，气体放电管S，一次侧电压U1，连接点U2。

具体实施方式

本实用新型是一种基于电阻分压原理的电子式电压互感器，如图1所示，图1是本实用新型的结构示意图。本实用新型主要是由电阻分压单元和信号处理单元组成。电阻分压单元主要由高压壁电阻R1、低压壁电阻R2和气体放电管S组成。信号处理单元主要由电压跟随器、滤波器、移相电路、线性放大电路组成。高压壁电阻R1的一端连接一次侧电压U1，高压壁电阻R1的另一端同时连接低压壁电阻R2和气体放电管S。低压壁电阻R2和气体放电管S并联在电路中，低压壁电阻R2的另一端与地相连。高压壁电阻R1、低压壁电阻R2和气体放电管S的连接点U2同时与电压跟随器的输入端相连接，电压跟随器的输出端与滤波器的输入端相连接，滤波器的输出端与移相电路的输入端相连接，移相电路的输出端与线性放大电路的输入端相连，线性放大电路输出至测量和保护信号。

当对电子式电压互感器一次侧施加电压信号U1时，因分压器的作用，在高压壁电阻R1、低压壁电阻R2和气体放电管S的连接点U2与地之间产生小电压信号即二次侧电压信号，该电压大小U2=U1×R2/(R1+R2)。此电压信号经过信号处理单元进行信号处理，输出为两路符合国家标准的模拟电压信号，可供测量和保护装置使用。

所述高压壁电阻R1、低压壁电阻R2采用高压高阻型厚膜电阻器，高压壁电阻R1的阻值为MΩ级，低压壁电阻R2的阻值为kΩ级，其温度系数为-25ppm/℃，电压系数为-0.2ppm/V。

所述气体放电管S采用EPCOS公司V1型系列，直流击穿电压3000V，最大冲击放电电流（10/350μs）为100kA，最大工频放电电流（0.2s）300A,最大弧光电压35V。

所述电压跟随器采用LM358型电压跟随器。电压跟随器LM358的结构如图2所示。共有8个引脚：1脚和2脚相连输出接滤波器；3脚为输入，与连接点U2相连；4脚接地；5脚、6脚、7脚悬空；8脚接+5V电源。

所述滤波器采用DS34-100型有源型滤波器，响应时间小于1ms，能同时抵消2-51次全部谐波，全功率补偿时功耗低于3%。滤波器DS34-100的结构图如图3所示，共有5个有效引脚：DI+和DI-为输入端，接电压跟随器的输出；DO+和DO-为输出端，接移相电路的输入；VCC接+5V电源。

所述移相电路采用RC移相电路，电压信号比电流信号滞后90度。移相电路的结构图如图4所示，R为电阻，C为电容，移相电路的输入端接滤波器的输出，移相电路的输出端接放大电路的输入。

所述线性放大电路采用TLC27M2高性能集成运算放大电路。放大电路的结构图如图5所示。共有8个引脚：1脚和4脚为输出端，输出测量和保护信号，其中1脚为输出高端，4脚为输出低端；2脚和3脚为输入端，接移相电路的输出端，其中2脚为输入低端，3脚为输入高端；5、6、7脚悬空；8脚接+5V电源。