基于電容分壓的電子式電壓互感器分析

臧玉龍 束春杰 劉烊

【摘要】在科技時(shí)代的發(fā)展中，電壓互感器的功能也逐步強(qiáng)化，其不僅能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)提供基本續(xù)電保護(hù)，同時(shí)還能對(duì)相關(guān)電能進(jìn)行測量。本文對(duì)基于電容分壓的電子式電壓互感器進(jìn)行研究，分析其基本原理，并總結(jié)分壓器、高壓測試單元、低壓側(cè)主控室以及光纖傳輸四項(xiàng)結(jié)構(gòu)，希望本文能為廣大電力工作者提供幫助。

【關(guān)鍵詞】電容分壓 ?電子式電壓互感器 ?信號(hào)處理

引言：在電力工作系統(tǒng)中，電子式電壓互感器是其中重要部件之一，其作用性至關(guān)重要。通常情況下，電子式電壓互感器負(fù)責(zé)一次電氣回路與二次電力回路的有效連接，將該兩項(xiàng)電氣回路進(jìn)行電氣隔離，同時(shí)將電力回路中所存在的高壓電流，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的低壓電流，為電氣測量儀表或續(xù)電保護(hù)裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供支持。

一、電子式電壓互感器的功能優(yōu)勢

電子式電壓互感器的誕生，使電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能得到更進(jìn)一步的提升。而在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，通常使用電磁式電壓互感器進(jìn)行工作，其不僅需要給予消耗一定量的絕緣油，同時(shí)還存在一定的爆炸危險(xiǎn)，并且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中還有鐵芯，所以當(dāng)其處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員還要時(shí)?？紤]到電磁式電壓互感器的鐵磁諧振和磁飽等情況，因此便為電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)工作帶來了相應(yīng)的問題。

電子式電壓互感器的誕生，針對(duì)于電磁式電壓互感器而言，便很好的解決上述相應(yīng)問題。并且，電子式電壓互感器還使用光纖傳輸信號(hào)，與電磁式電壓互感器相比，其信號(hào)傳輸功能更加穩(wěn)定、流暢。同時(shí)，電子式互感器中的光學(xué)互感器為數(shù)字傳輸提供了相應(yīng)的數(shù)字接口，因此電子式電壓互感器未來還能夠向數(shù)字化方向發(fā)展。

綜上所述，與傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器相比，電子式電壓互感器不僅性能更加突出，同時(shí)其未來發(fā)展功能也特別可觀。因此當(dāng)前電力系統(tǒng)中，電子式電壓互感器被廣大技術(shù)人員所認(rèn)可和采用，并利用其各項(xiàng)性能優(yōu)勢，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行工作的成效得到顯著提升。

二、對(duì)基于電容分壓的電子式電壓互感器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析

（一）電容分壓器

對(duì)整體電子式電壓互感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，其中電容分壓器占據(jù)著重要的功能作用。但由于其工作原理具有一定特殊性，所以電容分壓器便會(huì)受到環(huán)境等各方面影響進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的功能缺陷。當(dāng)電容分壓器被安裝與室外時(shí)，若溫度出現(xiàn)變化，則電容分壓器便很可能隨著其變化能降低分壓比的穩(wěn)定性，進(jìn)而使電流測量的準(zhǔn)確程度也大幅度下降。但是技術(shù)人員可以利用電容分壓器所具有的相位差功能，減少溫度原因所造成的影響，以此保證電流測量工作的準(zhǔn)確度。除此之外，由于電壓信號(hào)的融合工作是高電壓系統(tǒng)的一種，所以在這一環(huán)節(jié)中，溫度便成為一項(xiàng)重要參數(shù)。在日常工作中，技術(shù)人員可通過溫度，觀察高壓電器的運(yùn)行情況，因此溫度參數(shù)便成為測量高壓電參數(shù)結(jié)果的重要依據(jù)，而上述該些功能便是電子式電壓互感器中電容分壓器的主要作用，其不僅能夠確?；ジ衅鞯恼＿\(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)還能為高壓電的測量工作提供一定幫助。

（二）電子高壓測單元

電子高壓側(cè)單元中主要包含的部件有：預(yù)處理信號(hào)模塊、A/D轉(zhuǎn)換、光發(fā)射模塊、FIFO存儲(chǔ)器和兩個(gè)單片機(jī)。其中預(yù)處理信號(hào)模塊，負(fù)責(zé)對(duì)相應(yīng)信號(hào)預(yù)處理工作，其不僅保證電子高壓測單元能夠正常進(jìn)行信號(hào)傳輸工作，同時(shí)還能對(duì)所接收的信號(hào)信息進(jìn)行相應(yīng)處理，以此保證電子高壓側(cè)單元的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而A/D轉(zhuǎn)換，便是通過其內(nèi)部的16位高速采樣芯片，對(duì)工作系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此確保電子高壓側(cè)單元數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度能夠得到提升。光發(fā)射模塊，主要負(fù)責(zé)將相應(yīng)信號(hào)信息轉(zhuǎn)換為光數(shù)據(jù)，并通過該模塊發(fā)射至目標(biāo)點(diǎn)。FIFO存儲(chǔ)器，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)起到存儲(chǔ)功能，以此為技術(shù)人員提供參數(shù)信息。而單片機(jī)是電子高壓側(cè)單元中的重要組成部分，其不僅該模塊中的核心，同時(shí)也是系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的支撐點(diǎn)，對(duì)該兩個(gè)單片機(jī)給予處理，可有效提升電子高壓側(cè)單元的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

（三）低壓側(cè)主控室

低壓側(cè)主控室是電子式電壓互感器中的重要信號(hào)處理部件，其不僅能夠?yàn)榛ジ衅鹘邮障鄳?yīng)的光信號(hào)，同時(shí)還能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電轉(zhuǎn)化。除此之外，低壓側(cè)主控室還能夠?qū)﹄娮邮诫妷夯ジ衅鞯臏囟葦?shù)據(jù)進(jìn)行處理，以及電壓信號(hào)融合處理等工作，進(jìn)而便凸顯出低壓側(cè)主控室在整體電子式電壓互感器中的重要性。如前文所述，若電子式電壓互感器受到環(huán)境溫度影響時(shí)，其相應(yīng)測試參數(shù)的準(zhǔn)確度會(huì)隨之下降，而在這一過程中，低壓側(cè)主控室便發(fā)揮出其應(yīng)有作用，使環(huán)境溫度影響得到有效控制，并對(duì)分壓相位差進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而使整體電子式電壓互感器的測量穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性得到有效提升。所以當(dāng)相關(guān)技術(shù)人員在研究電子式電壓互感器時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其內(nèi)部低壓側(cè)主控室加以重視，因?yàn)槠渲饕?fù)責(zé)電壓互感器的信號(hào)傳輸功能，所以其在整體電壓互感其中具有一定關(guān)鍵性的作用。

（四）光纖傳輸

前文所述，電子式電壓互感器的信號(hào)傳輸方式為光纖傳輸，其具有絕緣性能好、不受電磁干擾、信號(hào)傳輸穩(wěn)定以及傳輸周期短等優(yōu)勢，所以光纖傳輸便成為電子式電壓互感器的明顯優(yōu)勢之一。同時(shí)，光纖傳輸功能的運(yùn)用還能有效解決傳統(tǒng)電磁式電壓互感器信號(hào)傳輸過程中所存在的系統(tǒng)傳輸矛盾、隔離矛盾等問題，至此便再次彰顯出光纖傳輸?shù)墓δ芴攸c(diǎn)。通常情況下，光信號(hào)攜帶者電壓測試結(jié)果、溫度測試結(jié)果等相關(guān)信息，而該項(xiàng)數(shù)據(jù)由光纖傳輸，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓與高電壓隔離傳輸?shù)目赡埽瑫r(shí)還能使整體電壓互感系統(tǒng)的安全防護(hù)性得到顯著提升。其中光纖傳輸所具有的可靠性高、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，皆以其內(nèi)部的單模光纖組件和高靈敏度光組件實(shí)現(xiàn)，該兩項(xiàng)組件還有效減少光源、光功率不穩(wěn)定等特殊情況的影響。

三、結(jié)語

綜上所述，電子式電壓互感器與傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器相比，具有各項(xiàng)顯著優(yōu)勢，其不僅使電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)成效得到有效提升，同時(shí)還能保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對(duì)電子式電壓互感器不斷進(jìn)行研究，在使其功能和優(yōu)勢得到強(qiáng)化的同時(shí)，還能為我國電力建設(shè)事業(yè)的未來良好發(fā)展提供重要保障。

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