一种电压互感器的制作方法

本发明涉及互感器，具体涉及一种电压互感器。

背景技术：

1、电压互感器是电力系统在线监测的重要组成部分，互感器测量的准确性与快速性决定了电网在线监测的实时性。当前电力系统中主要使用电磁式电压互感器(tv)和电容式电压互感器(cvt)。tv体积大、绝缘结构复杂、设计成本高，为提高互感器检测的准确度，在设计时采用铁芯结构，存在实际使用时易产生铁磁谐振以及互感器不能及时反映被测电压变化等缺点。cvt将高压侧的电压采用逐级降压的方式得到cvt二次侧的测量信号，此种测量方式得到的测量信号相较于高压侧信号具有很大的延迟性，cvt体积较大，安装与使用比较复杂。这使得传统的电压互感器越来越不适用于电网的智能化发展。同时，传统电压互感器使用时需要与高压导体进行直接的电气连接，限制了电压互感器的使用范围。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，设计了一种电压互感器，将互感器套在绝缘套管的外部，绝缘套管中导体上的电荷会产生电场，由于静电感应的原理，处于此电场中的互感器会在其检测电极上产生感应电荷，电荷分布于电极上，电极相对于地即为电极的电位。

2、此种电压互感器与上述电磁式与电容式电压互感器最大的不同点在于，该互感器输出信号为电极之间的电位差，电极蚀刻在印刷电路板（pcb）上，因此可以认为感应电极之间的介质即为pcb，同时，互感器的感应信号为两电极之间的电位差，而不是对地电位之差，此种电压互感器中只有等效电容中通过的泄漏电流，不会影响互感器的负载能力。此外，本申请中的电压互感器与高压侧不存在直接的电气连接，且互感器感应的电压信号幅值较小，便于信号的处理。

3、采用单极式的结构设计，解决了传统电压互感器由于接地极导致的绝缘设计难度大、成本高的问题;检测电路采用差动式的信号输入结构，有效抑制了共模干扰信号的影响。

4、一种电压互感器，包括互感器本体，所述互感器本体由多个按序紧靠的pcb叠加组成；

5、所述pcb顶层及底层分别设有多个半径不同的电极，电极呈环形，顶层和底层的电极各自并联；

6、pcb顶层及底层电极作为感应电极；

7、pcb顶层偶数号电极与底层奇数号电极经由过孔相互连接，形成互感器本体检测电极的1号电极；

8、pcb顶层奇数号电极与底层的偶数号电极经由过孔连接，形成互感器本体检测电极的2号电极。

9、进一步地，所述互感器本体为单极式互感器，所述感应电极不接地。

10、进一步地，所述pcb顶层电极与pcb底层电极之间形成电位差u1（t）作为互感器本体的信号输出。

11、进一步地，所述互感器本体的等效电路包括节点a、节点b及节点c，其中，节点a为被测导体点位点，节点b及节点c为电极悬浮电位点，电位差u2（t）为差动放大器的输入信号。

12、进一步地，所述等效电路中c1为被测导体与电极1的等效分布电容，c2为被测导体与电极2的分布电容。

13、进一步地，所述等效电路中c12为感应电极和电极2间的互电容，c1s为电极1对地杂散电容，c2s为电极2对地杂散电容，rm为差动放大器输入阻抗。

14、进一步地，所述互感器本体的传递函数为：

15、

16、式中互电容c12可获得大于导体与电极之间的互电容，以及电极自身对地杂散电容，c12值的增加会提高互感器本体的测量带宽、减小测量的相位误差。

17、本发明的上述技术方案的有益效果如下：

18、本发明将互感器套在绝缘套管的外部，绝缘套管中导体上的电荷会产生电场，由于静电感应的原理，处于此电场中的互感器会在其检测电极上产生感应电荷，电荷分布于电极上，电极相对于地即为电极的电位，此种电压互感器与上述电磁式与电容式电压互感器最大的不同点在于，该互感器输出信号为电极之间的电位差，电极蚀刻在印刷电路板（pcb）上，因此可以认为感应电极之间的介质即为pcb，同时，互感器的感应信号为两电极之间的电位差，而不是对地电位之差，此种电压互感器中只有等效电容中通过的泄漏电流，不会影响互感器的负载能力。此外，本申请中的电压互感器与高压侧不存在直接的电气连接，且互感器感应的电压信号幅值较小，便于信号的处理，采用单极式的结构设计，解决了传统电压互感器由于接地极导致的绝缘设计难度大、成本高的问题;检测电路采用差动式的信号输入结构，有效抑制了共模干扰信号的影响。

技术特征：

1.一种电压互感器，其特征在于：包括互感器本体，所述互感器本体由多个按序紧靠的pcb叠加组成；

2.如权利要求1所述的一种电压互感器，其特征在于：所述互感器本体为单极式互感器，所述感应电极不接地。

3.如权利要求1所述的一种电压互感器，其特征在于：所述pcb顶层电极与pcb底层电极之间形成电位差u1（t）作为互感器本体的信号输出。

4.如权利要求1所述的一种电压互感器，其特征在于：所述互感器本体的等效电路包括节点a、节点b及节点c，其中，节点a为被测导体点位点，节点b及节点c为电极悬浮电位点，电位差u2（t）为差动放大器的输入信号。

5.如权利要求4所述的一种电压互感器，其特征在于：所述等效电路中c1为被测导体与电极1的等效分布电容，c2为被测导体与电极2的分布电容。

6.如权利要求5所述的一种电压互感器，其特征在于：所述等效电路中c12为感应电极和电极2间的互电容，c1s为电极1对地杂散电容，c2s为电极2对地杂散电容，rm为差动放大器输入阻抗。

7.如权利要求6所述的一种电压互感器，其特征在于：所述互感器本体的传递函数为：

技术总结
本发明涉及互感器技术领域，具体涉及一种电压互感器，此种电压互感器与上述电磁式与电容式电压互感器最大的不同点在于，该互感器输出信号为电极之间的电位差，电极蚀刻在印刷电路板（PCB）上，因此可以认为感应电极之间的介质即为PCB，同时，互感器的感应信号为两电极之间的电位差，而不是对地电位之差，此种电压互感器中只有等效电容中通过的泄漏电流，不会影响互感器的负载能力。此外，本申请中的电压互感器与高压侧不存在直接的电气连接，且互感器感应的电压信号幅值较小，便于信号的处理。

技术研发人员：张勇
受保护的技术使用者：河南澳美电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12