一种直流电压互感器的制作方法

本发明涉及电力，尤其涉及一种直流电压互感器。

背景技术：

1、当前应用最普遍的直流高电压测装置包括阻容分压器、一次转换器、光纤传输系统及合并单元。

2、阻容分压器对一次电压进行分压并在阻容分压器的低压臂输出一个与被测直流高电压成正比的较低电压，该电压经过一次转换器进行低通滤波等信号处理后，并转换成数字信号后通过光纤进行远传，在二次侧的合并单元内再通过电光变换转换为电信号进入mcu处理，而对于直流中低压电压的测量，则是在一次转换器低通滤波器之后直接通过电缆传输模拟信号，使得阻容分压器杂散电容对频率特性的影响较大以及模拟信号传输过程容易被干扰问题。

3、因此，目前亟需一种能够避免阻容分压器杂散电容对频率特性的影响较大、模拟信号传输过程容易被干扰的直流电压互感器。

技术实现思路

1、本发明提供了一种直流电压互感器，以解决现有技术中阻容分压器杂散电容对频率特性的影响较大、模拟信号传输过程容易被干扰的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种直流电压互感器，包括：阻容分压器、一次转换器和二次光电变换单元；所述阻容分压器高压端与待测直流高电压母线相连，所述阻容分压器的低压端与所述一次转换器电连接，所述一次转换器与所述二次光电变换单元通过光纤连接；

3、所述一次转换器包括阻容匹配调节单元和信号处理单元；

4、所述阻容匹配调节单元与所述阻容分压器的低压端并联，用于当所述阻容分压器中的阻容匹配关系被破坏时，根据所述阻容分压器通过电场仿真所得到的杂散电容参数，计算可调电阻和可调电容的取值范围，并对所述可调电阻和所述可调电容分别进行调节；其中，所述阻容匹配调节单元包括可调电阻和可调电容；

5、所述信号处理单元与所述阻容匹配调节单元电连接，并将经过所述阻容匹配调节单元的电压信号进行缓冲放大与低通滤波的处理，从而将处理后的电压信号转换成光信号，进而将所述光信号通过所述光纤发送至所述二次光电变换单元。

6、作为优选方案，所述根据所述阻容分压器通过电场仿真所得到的杂散电容参数，计算可调电阻和可调电容的取值范围，并对所述可调电阻和所述可调电容分别进行调节，具体为：

7、根据所述阻容分压器通过电场仿真所得到的杂散电容参数，计算出所述阻容分压器所需要的总等效电阻和总等效电容；

8、根据所述阻容分压器所需要的总等效电阻和总等效电容，分别计算出可调电阻和可调电容的取值范围；

9、在所述阻容分压器接入直流电压时，根据所述可调电阻的取值范围，调节可调电阻；

10、在结束调节可调节电阻后，并在所述阻容分压器接入谐波电压时，根据所述可调电容的取值范围，调节可调电容。

11、作为优选方案，所述信号处理单元包括瞬态二极管、缓冲滤波子单元和光电变换子单元；

12、所述缓冲滤波子单元与所述阻容匹配调节单元并联连接，所述瞬态二极管与所述缓冲滤波子单元并联，所述缓冲滤波子单元的输出端接入至所述光电变换子单元的输入端。

13、作为优选方案，所述缓冲滤波子单元包括缓冲放大器和低通滤波器；

14、所述缓冲放大器，用于对所述阻容匹配调节单元输出的电压信号进行缓冲放大；

15、所述低通滤波器，用于对缓冲放大后的电压信号进行高频噪声滤除。

16、作为优选方案，所述一次转换器与所述二次光电变换单元之间设置有第一光电变换管，所述第一光电变换管的发射端设置于所述一次转换器的光电变换子单元之中，所述第一光电变换管的接收端设置于所述二次光电变换单元，所述第一光电变换管中的发射端与接收端之间通过光纤连接。

17、作为优选方案，所述光电变换子单元还包括运算器、第二光电变换管、电压电流变换模块和电流电压变换模块；

18、所述运算器的第一输入端与所述缓冲滤波子单元的输出端连接，所述运算器的输出端与所述电压电流变换模块的输入端连接，所述电压电流变换模块的输出端与所述第一光电变换管的发射端连接，所述第一光电变换管的发射端与所述第二光电变换管的发射端连接，所述第二光电变换管的接收端与所述电流电压变换模块的输入端连接，所述电流电压变换模块的输出端与所述运算器的第二输入端连接。

19、作为优选方案，所述运算器，用于根据反馈电压信号，将处理后的电压信号进行运算，得到待发送电压信号；

20、所述电压电流变换模块，用于将所述待发送电压信号进行电流信号转换，得到待发送电流信号；

21、所述第一光电变换管的发射端，用于将所述待发送电流信号进行电光变换，得到第一待发送光信号，并将第一待发送光信号通过光纤发送至第一光电变换管的接收端，以及将所述待发送电流信号转发至所述第二光电变换管的发射端；

22、所述第二光电变换管的发射端，将所述待发送电流信号进行电光变换，得到第二待发送光信号，并将所述第二待发送光信号通过光纤发送至第二光电变换管的接收端；

23、所述第二光电变换管的接受端，用于将所述第二待发送光信号进行光电转换，生成反馈电流信号，并发送至所述电流电压变换器；

24、所述电流电压变换器，用于将所述反馈电流信号进行电压信号转换，生成所述反馈电压信号，并发送至所述运算器中。

25、作为优选方案，所述根据反馈电压信号，将处理后的电压信号进行运算，得到待发送电压信号，具体为：

26、根据反馈电压信号，以及预设非线性系统的线性化原理，将处理后的电压信号进行反馈运算，得到待发送电压信号。

27、作为优选方案，所述二次光电变换单元包括所述第一光电变换管的接收端和仪表；

28、所述第一光电变换管的接收端，用于接收并将第一待发送光信号转换成电流信号，并将该电流信号转换成最终电压信号；

29、所述仪表，用于接收所述最终电压信号，并对所述最终电压信号进行可视化显示。

30、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

31、本发明的技术方案的直流电压互感器通过阻容分压器、一次转换器和二次光电变换单元，能够在阻容分压器中的阻容匹配关系被破坏时，对所述可调电阻和所述可调电容分别进行调节，即可精准标定直流电压互感器的变比，同时可以满足阻容分压器的阻容匹配关系，可大大改善直流电压互感器的频率响应，拓宽测量频带，减少杂散电容对频率特性的影响，同时通过缓冲放大与低通滤波的处理，增强直流电压互感器的抗干扰性能。

技术特征：

1.一种直流电压互感器，其特征在于，包括：阻容分压器、一次转换器和二次光电变换单元；所述阻容分压器高压端与待测直流高电压母线相连，所述阻容分压器的低压端与所述一次转换器电连接，所述一次转换器与所述二次光电变换单元通过光纤连接；

2.如权利要求1所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述根据所述阻容分压器通过电场仿真所得到的杂散电容参数，计算可调电阻和可调电容的取值范围，并对所述可调电阻和所述可调电容分别进行调节，具体为：

3.如权利要求1所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述信号处理单元包括瞬态二极管、缓冲滤波子单元和光电变换子单元；

4.如权利要求3所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述缓冲滤波子单元包括缓冲放大器和低通滤波器；

5.如权利要求3所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述一次转换器与所述二次光电变换单元之间设置有第一光电变换管，所述第一光电变换管的发射端设置于所述一次转换器的光电变换子单元之中，所述第一光电变换管的接收端设置于所述二次光电变换单元，所述第一光电变换管中的发射端与接收端之间通过光纤连接。

6.如权利要求5所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述光电变换子单元还包括运算器、第二光电变换管、电压电流变换模块和电流电压变换模块；

7.如权利要求6所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述运算器，用于根据反馈电压信号，将处理后的电压信号进行运算，得到待发送电压信号；

8.如权利要求7所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述根据反馈电压信号，将处理后的电压信号进行运算，得到待发送电压信号，具体为：

9.如权利要求5所述的一种直流电压互感器，其特征在于，所述二次光电变换单元包括所述第一光电变换管的接收端和仪表；

技术总结
本发明公开了一种直流电压互感器，包括：阻容分压器、一次转换器和二次光电变换单元；一次转换器包括阻容匹配调节单元和信号处理单元；阻容匹配调节单元，用于当阻容分压器中的阻容匹配关系被破坏时，根据阻容分压器通过电场仿真所得到的杂散电容参数，计算可调电阻和可调电容的取值范围，并对可调电阻和所述可调电容分别进行调节；信号处理单元与阻容匹配调节单元电连接，并将经过阻容匹配调节单元的电压信号进行缓冲放大与低通滤波的处理，从而将处理后的电压信号转换成光信号，进而将光信号通过光纤发送至二次光电变换单元。本发明解决现有技术中阻容分压器杂散电容对频率特性的影响较大、模拟信号传输过程容易被干扰的技术问题。

技术研发人员：潘峰,钟立华,党三磊,李金莉,纪伊琳,宋强
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14