一种输电线路非接触式电压传感器的制作方法

1.本发明属于电压传感器的技术领域，具体涉及一种输电线路非接触式电压传感器。


背景技术：

2.在电气量监测方面，电压行波信号包含丰富的信息，电压测量在电力系统的监测和保护等领域有着举足轻重的影响。随着国家经济建设的发展，电能的需求越来越大，电压的等级也越来越高，对电压的质量要求也随之提高，但在电压监测领域，并没有很成熟的非接触式电压采集方案，目前最常用的方式还是电压互感器。
3.传统的电压互感器由于采用铁磁芯，在测量大电压时，互感器铁磁芯容易进入磁饱和状态，使得测试数据不够准确；在测量暂态电压时，频率响应慢；体积大、重量大对安装也有较高的要求。以上这些缺陷很难满足当前电力系统的智能化、数字化的要求。


技术实现要素：

4.本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够准确测量输电线路的行波电压信号，而且原理简单、体积小、不用接触输电线路的输电线路非接触式电压传感器。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种输电线路非接触式电压传感器，包括壳体，所述壳体的顶部开设有上通孔，所述壳体的底部开设有下通孔，所述壳体内的底部设置有下感应电极，所述下感应电极的上方设置有绝缘介质，所述绝缘介质的上方设置有上感应电极，所述上感应电极外套设有等位环，所述上感应电极与上通孔电连接，所述下感应电极与下通孔电连接。
6.进一步地，所述一种输电线路非接触式电压传感器，还包括附加电容，所述附加电容串接在上通孔和下通孔之间。
7.进一步地，所述等位环为未封闭环形铜箔，所述等位环与上感应电极同圆心，位于同一平面并互相绝缘。
8.进一步地，所述上感应电极和下感应电极均为圆形铜箔，面积等于圆环外圈包围的面积，圆心位于上感应极板圆心的垂直投影处。
9.优选地，所述绝缘介质为环氧树脂玻璃。
10.优选地，所述附加电容可焊接在上通孔和下通孔之间。
11.优选地，所述壳体由pcb板构成。
12.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
13.1、本发明一种输电线路非接触式电压传感器，包括壳体，壳体的顶部开设有上通孔，壳体的底部开设有下通孔，壳体内的底部设置有下感应电极，下感应电极的上方设置有绝缘介质，绝缘介质的上方设置有上感应电极，上感应电极外套设有等位环，上感应电极与上通孔电连接，所述下感应电极与下通孔电连接；本发明不用接触输电线路就能够准确的
测量输电线路的行波电压信号，采用非接触式的方式安装，提高了操作的安全性，更加符合电力系统的发展要求；本传感器的原理简单、结构简单、重量轻、体积小，降低了成本，易于安装且与其他监测装置兼容性好，可以很好的配合测量更多的电气量；适用范围广，输出信号的稳定性好、线性度和精度高，可广泛应用在电力行业的各测试系统领域中。
14.2、本技术还包括附加电容，所述附加电容串接在上通孔和下通孔之间，通过增加附加电容，可以很好的改善电压采集信号与原始电压信号的相位差，更好的还原电压信号。
15.3、本技术上感应电极外套设有等位环，通过等位环减小了上感应电极和下感应电极的距离，有效的减小了铜板之间的边缘效应，提高了准确度和线性度。
附图说明
16.下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
17.图1为本发明的结构示意图；
18.图2为本发明的等效原理图；
19.图3为本发明的安装结构示意图；
20.图中：1为壳体，11为上通孔，12为下通孔，2为上感应电极，3为等位环，4为绝缘介质，5为下感应电极，6为附加电容。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
23.应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.图1为本发明的结构示意图，如图1所示，一种输电线路非接触式电压传感器，包括壳体1，所述壳体1由pcb板构成；所述壳体1的顶部开设有上通孔11，所述壳体1的底部开设有下通孔12，所述壳体1内的底部设置有下感应电极5，所述下感应电极5的上方设置有绝缘介质4，所述绝缘介质4的上方设置有上感应电极2，所述上感应电极2外套设有等位环3，所述上感应电极2与上通孔11电连接，所述下感应电极5与下通孔12电连接；本发明的优越性在于不用接触输电线路就能够准确的测量输电线路的行波电压信号，采用非接触式的方式安装，提高了操作的安全性，更加符合电力系统的发展要求；本传感器的原理简单、结构简
单、重量轻、体积小，降低了成本，易于安装且与其他监测装置兼容性好，可以很好的配合测量更多的电气量；适用范围广，输出信号的稳定性好、线性度和精度高，可广泛应用在电力行业的各测试系统领域中。
25.还包括附加电容6，所述附加电容6串接在上通孔11和下通孔12之间；进一步地，所述附加电容6可焊接在上通孔和下通孔之间；所述附加电容6通过上通孔、下通孔与壳体1相连接，可以根据实际相位偏差改变电容的大小；本实施例增加了附加电容6，可以很好的改善电压采集信号与原始电压信号的相位差，更好的还原电压信号。
26.所述等位环3为宽度极窄的未封闭环形铜箔，所述等位环3与上感应电极2同圆心，位于同一平面并互相绝缘；本实施例增加了等位环3，减小了上感应电极2和下感应电极5的距离，有效的减小了铜板之间的边缘效应，提高了准确度和线性度。
27.所述上感应电极2和下感应电极5均为较薄的圆形铜箔，面积等于圆环外圈包围的面积，圆心位于上感应电极2圆心的垂直投影处；本实施例中传感器采用圆形结构，大大减小了安装位置对采样结果的影响。
28.所述绝缘介质4为较薄的环氧树脂玻璃。
29.图2为本发明的等效原理图，如图2所示，当该传感器放置于电场强度为e的空间中时，在电场的作用下，上感应电极2、下感应电极5表面将会出现感应电荷，待测线路与上感应电极2、下感应电极5分别形成cm1、cm2寄生电容，上感应电极2、下感应电极5与大地分别形成cs1、cs2杂散电容；通过电场耦合可得，传感器会输出一个电压信号，对该信号在时域上积分就可以还原出与电场强度成正比的电压值，通过对等效电路进行分析得到电压传感器的传递函数为：
[0030][0031][0032][0033]
式(1)中，h(s)为传感器的传递函数，v(s)为传感器的输出电压，为被测导体电压；通过上述传递函数可以求得幅频特性函数为：
[0034][0035]
相频特性函数为：
[0036][0037]
由上可知，可以看出增大c2的值，被测电压与传感器输出信号之间的相位差将缩小，可以提高传感器的测量精度与响应速度，而增大c0的值就可以增大c2的值，虽然传感器在增大平板面积，缩小板间距离，选择高介电系数绝缘介质方面都做了改善，但是为了更好的效果又引入了附加电容。
[0038]
另外，处于电场中的平行板电容器内部的电场线是直线，实际会受到边缘效应的
影响，越往外电场线越弯曲，为了减轻边缘效应，一是加等位环，二是减小平板间距，所以所述传感器不仅减小了平板间距又添加了等位环。
[0039]
图3为本发明的安装结构示意图，如图3所示，所述的电压传感器安装于设备中，电压传感器安装在输电线路下方并与输电线路保持一定距离。当输电线路加电压时，电压传感器会感应输出一个电压信号，通过信号线传输信号到采集模块，即完成了对输电线路电压的非接触式电压信号采集。
[0040]
本发明所提供的产品型号只是为本技术方案依据产品的结构特征进行的使用，其产品会在购买后进行调整与改造，使之更加匹配和符合本发明所属技术方案，其为本技术方案一个最佳应用的技术方案，其产品的型号可以依据其需要的技术参数进行替换和改造，其为本领域所属技术人员所熟知的，因此，本领域所属技术人员可以清楚的通过本发明所提供的技术方案得到对应的使用效果。
[0041]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。