一种多抽头电压互感器及其制作、调试方法与流程

本发明涉及电压互感器领域，具体涉及一种多抽头电压互感器及其制作、调试方法。

背景技术：

电压互感器是电力系统中用于电压测量的重要元件，其测量准确度及可靠性对电力系统安全、稳定和经济运行有着重要的影响。电力系统中主要采用电磁式电压互感器，电磁式电压互感器具有在线性范围内测量精度高、制造工艺成熟、检验方法规范等优势。但受电磁式互感器机理的限制，电磁式电压互感器具有体积大、动态范围小，容易发生铁磁谐振从而引起过电压和输出端短路等缺点。另一方面，随着微机保护技术和现代微电子技术的快速发展，继电保护和二次装置不再需要大功率驱动，传统的电压互感器二次输出100v或者100v/√3的电压信号不能直接和微机相连，难以适应电力系统自动化、数字化和智能化的发展趋势。基于以上缺陷，电子式电压互感器应用而生。

如图1、图2所示，现有电子式电压互感器主要由高压电阻分压器和调试单元组成，其中r1为高压臂电阻，r2为低压臂电阻，串联电阻的分压公式为此类电子式电压互感器的主要问题是：

1.电子式电压互感器调试时，幅值调节和相位补偿都是针对r2操作，幅值调节和相位补偿相互影响较大、调试复杂。例如将幅值调到精度内，再将相位补偿到精度内，这时调节好的幅值会发生较大的变化，需要重新调节，幅值调节合适，相位可能会发生变化，如此反反复复，增加调试难度，降低生产效率；

2.电子式电压互感器幅值调节时，调节电阻r2的性能对产品的精度影响较大，这就对调节电阻的质量要求很高，导致产品的生产成本增加；

3.高压电阻分压器的高压臂和低压臂不是一体化结构，也不是一次成型。对单个电阻值的精度要求较高，不利于电阻批量化生产；若单个电阻的精度过低，会给后期调试带来很大不便，不利于互感器的批量生产；

4.电子式电压互感器所用的高压臂和低压臂不是同一种材料，外界因素(温度、电压等)变化时，高压臂和低压臂电阻的变化率不一致，容易受外界因素的干扰，导致互感器的稳定性难以提高。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有电压互感器存在调试复杂、成本较高、不利于批量化生产以及稳定性难以提高的问题，提供一种多抽头电压互感器及其制作、调试方法，该传感器具有较高的稳定性和可靠性，且使得电子式电压互感器的调试更加简单方便，提高生产效率，降低生产成本。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种多抽头电压互感器，包括电阻分压器和调节单元，所述电阻分压器包括高压臂电阻r1和低压臂电阻；所述低压臂电阻包括串联的第一低压臂电阻r2和第二低压臂电阻r3；所述高压臂电阻r1的第一端与高压输电线连接，高压臂电阻r1的第二端与第一低压臂电阻r2的第一端连接，所述第一低压臂电阻r2的第二端与第二低压臂电阻r3的第一端连接，所述第二低压臂电阻r3的第二端接地；所述调节单元包括幅值调节电路和相位补偿电路；所述幅值调节电路连接在第二低压臂电阻r3的两端；所述相位补偿电路连接在第一低压臂电阻r2的第一端和第二低压臂电阻r3的第二端；或者相位补偿电路连接在第二低压臂电阻r3的两端。

进一步地，所述低压臂电阻还包括串联的m个第三低压臂电阻r4，m个第三低压臂电阻r4串联在第二低压臂电阻r3的第二端，m≥1；所述幅值调节电路连接在第二低压臂电阻r3或任一第三低压臂电阻r4的两端；所述相位补偿电路连接在第一低压臂电阻r2的第一端和末端第三低压臂电阻r4的第二端；或者相位补偿电路连接在第二低压臂电阻r3或任一第三低压臂电阻r4的两端。

进一步地，还包括有接地电阻，所述接地电阻的第一端与第二低压臂电阻r3或第三低压臂电阻r4的第二端连接，接地电阻的第二端的接地。

进一步地，所述高压臂电阻r1和低压臂电阻采用同一种电阻丝在一个陶瓷棒上绕制而成；所述低压臂电阻设置有一个或多个抽头。

进一步地，所述高压臂电阻r1的阻值在30兆欧～80兆欧之间，低压臂电阻的阻值在15kω～25kω之间；所述高压臂电阻r1和低压臂电阻的阻值比为3076:1或2659:1。

进一步地，所述幅值调节电路包括多个串联的电阻；所述相位补偿电路包括多个并联的电容。

同时，本发明还提供一种上述多抽头电压互感器的制作及调试方法，包括以下步骤：

1)制作一体式高压电阻分压器：

采用同一种电阻丝在一个陶瓷棒上绕制高压臂电阻r1和低压臂电阻；所述低压臂电阻设置有一个或多个抽头；

2)制作多抽头电压互感器；

3)电压互感器调试：

将串联的低压臂电阻中的任一电阻进行幅值调节，调节到精度内，再将整个串联的低压臂电阻进行相位补偿到精度内；

或者，

将串联的低压臂电阻中的任一电阻进行幅值调节，调节到精度内，再将该电阻进行相位补偿到精度内。

此外，本发明还提供一种电压互感器用一体式高压电阻分压器，包括高压臂电阻r1和低压臂电阻，所述高压臂电阻r1和低压臂电阻采用同一种电阻丝在一个陶瓷棒上绕制而成。

进一步地，所述低压臂电阻设置有多个抽头。

本发明的有益效果为：

1.本发明电子式电压互感器中高压电阻分压器信号输出部分采用多抽头方式(即增加了调节电阻r3)，幅值调节和相位补偿分开进行，减少了两者之间的相互影响，方便调节，提高了生产效率，同时将高压电阻分压器的高压臂电阻r1和低压臂电阻设置为一体化结构，只要求高低压电阻的变比精度，不要求单个电阻的精度，提高了电阻的成品率，有利于批量化生产。

2.本发明电子式电压互感器的幅值调节针对电阻r3进行操作，降低了调节电阻的要求和产品生产成本，便于大规模生产。

3.本发明提供的电压互感器的制作及调试方法，将高压臂电阻r1和低压臂电阻设置为一体化结构，只要求高低压电阻的变比精度，不要求单个电阻的精度，提高了电阻的成品率，有利于批量化生产；同时幅值调节和相位补偿调节分开进行，减少了两者之间的相互影响，方便调节，提高了生产效率。

4.本发明电子式电压互感器的高压电阻分压器的高压臂电阻r1和低压臂在同一时间，采用同一种材料和同一种工艺制作，在外界因素(电压、温度等)变化时，高压臂电阻r1和低压臂电阻变化率一致，降低了产品对外界环境的敏感度，提高了产品的稳定性。

5.本发明电子式电压互感器的输出信号的低电位有接地和不接地两种实现方式，既可以匹配dtu/ftu低电位接地系统，也可以匹配低电位悬空系统；增加接地电阻后，既可以用于低电位接地的系统，也可以用于低电位不接地的系统。

附图说明

图1为现有电子式电压传感器原理示意图；

图2为现有电压传感器示意图；

图3为本发明电多抽头电压互感器实施例一示意图；

图4为本发明电多抽头电压互感器实施例二示意图；

图5为幅值调节电路示意图；

图6为相位补偿电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：

如图3所示，本发明的多抽头电压互感器主要由电阻分压器和调节单元组成。电阻分压器包括高压臂电阻r1和低压臂电阻；低压臂电阻包括串联第一低压臂电阻r2、第二低压臂电阻r3；高压臂电阻r1的第一端与高压输电线连接，高压臂电阻r1的第二端与第一低压臂电阻r2的第一端连接，第一低压臂电阻r2的第二端与第二低压臂电阻r3的第一端连接，第二低压臂电阻r3的第二端接地。调节单元包括幅值调节电路和相位补偿电路，第二低压臂电阻r3的两端连接幅值调节电路；第一低压臂电阻r2的第一端和第二低压臂电阻r3的第二端连接相位补偿电路，或者相位补偿电路连接在第二低压臂电阻r3的两端。

在其它实施例中，电阻分压器还包括有接地电阻，接地电阻的第一端与第二低压臂电阻r3的第二端连接，接地电阻的第二端的接地。

如图4、图5所示，幅值调节针对第二低压臂电阻r3操作，相位补偿针对r2+r3操作或针对电阻r3操作。幅值调节电路和相位补偿电路均为现有电路，幅值调节电路包括多个串联的电阻，相位补偿电路包括多个并联的电容，幅值调节电路是用合适阻值的电阻并联在第二低压臂电阻r3电阻两端，对幅值进行调节；相位补偿电路是采用合适容值的电容并联在r2+r3两端，对相位进行补偿。

高压电阻分压器的高压臂电阻r1和低压臂电阻为一体化结构，具体为高、低压臂电阻采用同一种电阻丝采用无感的方式绕制在一个陶瓷棒上面，低压臂电阻的电阻是从总的电阻丝里分出需要的阻值，串联电阻的分压公式为:

或者，

本发明电压互感器的高压臂电阻r1和低压臂电阻为一体化结构，只要求高低压电阻的变比精度，对于单个电阻的精度要求较低，提高了电阻的成品率，有利于批量化生产。高压臂电阻r1和低压臂在同一时间，采用同一种材料和同一种工艺制作，外界因素(电压、温度等)变化时，高压臂电阻r1和低压臂电阻变化率一致，降低了产品对外界环境的敏感度，提高了产品的稳定性。

具体的，高压臂电阻r1的阻值在30兆欧～80兆欧之间，低压臂电阻的阻值在15kω～25kω之间。高压臂电阻r1和低压臂电阻的阻值比根据实际需要而定，例如为3070：1或2659:1。

本发明电子式电压互感器中高压电阻分压器信号输出部分采用三抽头方式(即增加了调节电阻r3)，幅值调节和相位补偿分开进行，减少了两者之间的相互影响，方便调节，提高了生产效率，幅值调节针对电阻r3进行操作，降低了调节的电阻要求和产品生产成本，便于大规模生产。

如图4所示，电子式电压互(传)感器的高压电阻分压器的高压臂电阻r1、第一低压臂电阻r2、r3、接地电阻r接地都可以用多个电阻串联的方式代替。幅值调节也可以通过多抽头来调节，调试的时候只需要针对其中的一个电阻抽头进行调节即可，也可以达到此目的。也就是说，低压臂电阻还可以包括m个第三低压臂电阻r4，m≥1；m个第三低压臂电阻r4的阻值可以相同，也可以不同，幅值调节电路连接在第二低压臂电阻r3或任一第三低压臂电阻r4的两端；相位补偿电路连接在第一低压臂电阻r2的第一端和末端第三低压臂电阻r4的第二端；或者相位补偿电路连接在第二低压臂电阻r3或任一第三低压臂电阻r4的两端。

本发明针对于低压臂电阻中的任一电阻调节，而不是针对整个低压臂电阻调节，所以调试时，相位补偿和幅值补偿相互影响可以忽略不计，调节过程变得简单，快捷。幅值补偿只针对于任一电阻进行，调试电阻对于产品的精度影响很小，选用普通电阻就可以满足要求。

同时，本发明还提供一种上述多抽头电压互感器的制作及调试方法，包括以下步骤：

1)制作一体式高压电阻分压器：

采用同一种电阻丝在一个陶瓷棒上绕制高压臂电阻r1和低压臂电阻；所述低压臂电阻设置有一个或多个抽头；

2)制作多抽头电压互感器；

3)电压互感器调试：

对串联的低压臂电阻中的任一电阻进行幅值调节，调节到精度内，再对整个串联的低压臂电阻进行相位补偿到精度内；

或者，对串联的低压臂电阻中的任一电阻进行幅值调节，调节到精度内，再对该电阻进行相位补偿到精度内。

此外，本发明还提供一种电压互感器用一体式高压电阻分压器，包括高压臂电阻r1和低压臂电阻，高压臂电阻r1和低压臂电阻采用同一种电阻丝在一个陶瓷棒上绕制而成。低压臂电阻设置有多个抽头。