一种三相带零序电压传感器及电压测量的方法与流程

1.本发明涉及智能配网传感器技术领域，并且更具体地，涉及一种三相带零序电压传感器及电压测量的方法。


背景技术：

2.配网一二次设备融合是近年来配电网设备标准化、集成化发展的趋势。一二次融合设备采用电压传感器技术来实现测量、保护、计量功能，它具有体积小、采样线性度好、采样范围大、节省资源等优点，它具备电量记录功能，满足线损管理的技术要求。
3.电压传感器一般采用电容分压方式，相序与零序分别采用高压臂电容、低压臂电容，高低压臂将高电压转换成可以直接测量的小电压，实现电压测量，而高压臂电容承担产品的主体绝缘，因此占产品总体成本的绝大部分。


技术实现要素：

4.针对是针对三相带零序电压传感器的广泛应用需求，本发明提出了一种三相带零序电压传感器，包括：
5.高压臂c
a1
、c
b1
及c
c1
、低压臂c
a21
、c
a22
、c
b21
、c
b22
、c
c21
及c
c22
和低压臂c
da
、c
db
、c
dc
及c
dn
；
6.所述高压臂c
a1
、c
b1
及c
c1
与所述低压臂c
a21
、c
a22
、c
b21
、c
b22
、c
c21
、c
c22
构成相序电压传感器，所述高压臂c
a1
、c
b1
及c
c1
与低压臂c
da
、c
db
、c
dc
及c
dn
构成零序电压传感器；
7.所述c
ai
、c
a21
与c
a22
串联，所述c
b1
、c
b21
与c
b22
串联，所述c
c1
、c
c21
与c
c22
串联，分别测量三相电压；
8.所述c
da
与c
dn
串联，且与c
a21
、c
a22
并联；所述c
db
与c
dn
串联，且与c
b21
、c
b22
并联；所述c
dc
与c
dn
串联，且与c
c21
、c
c22
并联；
9.所述c
da
、c
db
、c
dc
并接后实现三相电压合成，与c
dn
串联，测量零序电压。
10.可选的，高压臂c
a1
、c
b1
及c
c1
为一次分压电容，用于一次电容分压。
11.可选的，低压臂c
a21
、c
a22
、c
b21
、c
b22
、c
c21
及c
c22
为二次分压电容，用于二次电容相序分压。
12.可选的，低压臂c
da
、c
db
、c
dc
及c
dn
为二次分压电容，用于二次电容零序分压。
13.可选的，相序电压传感器及零序电压传感器共用高压臂c
a1
、c
b1
及c
c1
。
14.可选的，传感器中，若相序电压传感器的各相一次电压分别为u
a
、u
b
、u
c
，第一次分压后的电压分别为u
′
a
、u
′
b
、u
′
c
，各相一次分压比分别为k
a1
、k
b1
、k
c1
，则满足以下公式：
[0015][0016]
[0017][0018]
所述第一次分压后的电压u
′
a
、u
′
b
、u
′
c
，进行二次分压后，若二次电压分别为u
a
、u
b
、u
c
，二次分压比分别为k
a2
、k
b2
、k
c2
，满足以下公式：
[0019][0020][0021][0022]
若零序二次电压为u
o
，零序二次分压比分别为k
da
、k
db
、k
dc
，u
o
与第一次分压后的电压分别为u
′
a
、u
′
b
、u
′
c
的关系，满足以下公式：
[0023][0024]
根据公式(7)确定u
a
、u
b
、u
c
及u
o
公式如下：
[0025][0026][0027][0028][0029]
本发明还提出了一种电压测量的方法，包括：
[0030]
确定传感器的一次电压，根据一次电压及一次电压比确定一次分压电压；
[0031]
根据一次分压及二次分压比确定相序分压；
[0032]
根据相序分压及零序分压比确定零序分压。
[0033]
可选的，方法还包括：
[0034]
根据一次电压、一次分压比及二次分压比确定相序分压；
[0035]
根据一次电压、一次分压比及零序电压比确定零序分压。
[0036]
本发明中零序电压与相序电压共用高压臂，低压臂二次分压，实现了相序电压与零序电压的测量，并优化了产品高压绝缘设计，可节省高压电容材料。
附图说明
[0037]
图1为本发明传感器的结构原理图；
[0038]
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0039]
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0040]
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0041]
本发明的传感器原理及结构如图1所示，各相电压传感器分别由高压臂c
a1
、c
b1
、c
c1
和低压臂(c
a21
、c
a22
)、(c
b21
、c
b22
)、(c
c21
、c
c22
)组成，一次高压电容分压后，将高电压转换成中间电压，再由各相低压臂二次电容分压，间接实现各相电压的测量。零序电压传感器由高压臂c
a1
、c
b1
、c
c1
和低压臂c
da
、c
db
、c
dc
、c
dn
组成。零序电压传感器与相序电压传感器共用高压臂，各相高压转换成中间电压，由零序低压臂c
da
、c
db
、c
dc
、c
dn
二次电容分压，间接实现零序电压的测量。各相一次电压分别为u
a
、u
b
、u
c
，第一次分压后的电压分别为u
′
a
、u
′
b
、u
′
c
，各相一次分压比分别为k
a1
、k
b1
、k
c1
，则满足以下公式：
[0042][0043][0044][0045]
各相第一次分压后的电压u
′
a
、u
′
b
、u
′
c
，进行二次分压后，二次电压分别为u
a
、u
b
、u
c
，二次分压比分别为k
a2
、k
b2
、k
c2
，满足以下公式：
[0046][0047][0048][0049]
零序二次电压为u
o
，零序二次分压比分别为k
da
、k
db
、k
dc
，与一次电压的关系，满足以下公式：
[0050][0051]
通过以上关系，可以推导出以下公式：
[0052][0053][0054][0055][0056]
本发明还提出了一种电压测量的方法，如图2所示，包括：
[0057]
确定传感器的一次电压，根据一次电压及一次电压比确定一次分压电压；
[0058]
根据一次分压及二次分压比确定相序分压；
[0059]
根据相序分压及零序分压比确定零序分压。
[0060]
其中，相序分压及零序分压还可以用如下方法进行计算。
[0061]
根据一次电压、一次分压比及二次分压比确定相序分压；
[0062]
根据一次电压、一次分压比及零序电压比确定零序分压。
[0063]
本发明中零序电压与相序电压共用高压臂，低压臂二次分压，实现了相序电压与零序电压的测量，并优化了产品高压绝缘设计，可节省高压电容材料。
[0064]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0065]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0066]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0067]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0068]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0069]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。