專利名稱：一種電子式電壓互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電壓互感器，特別涉及一種氣體絕緣組合電器(GIS)用的電子式電壓互感器。
技術(shù)背景在電力系統(tǒng)中，電壓的測(cè)量和實(shí)施繼電保護(hù)大都采用電磁式電壓互感 器，這種互感器存在的問題是體積大、重量重、帶有鐵磁體，頻帶很窄， 磁飽和時(shí)二次信號(hào)波形畸變，測(cè)量誤差大，及導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作， 嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生安全隱患。目前，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電力容量的 不斷增加以及電力系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展，二次設(shè)備所 需的輸入信號(hào)已顯著降低，因此，這種傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器很難滿足 技術(shù)要求。近年來，電子式電壓互感器(EVT)因具有體積小、重量輕、頻帶 響應(yīng)寬、無飽和現(xiàn)象等諸多優(yōu)點(diǎn),有望成為傳統(tǒng)電磁感應(yīng)式互感器的理想替 代品，特別是在特高壓領(lǐng)域，目前已受到國(guó)內(nèi)外研究人員的普遍重視。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于氣體絕緣組合電器 GIS中的同軸高壓電容作為一次傳感元件的電子式電壓互感器。為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的 一種電子式電壓互感器，包括一次側(cè)傳感、信號(hào)采集和放大元件，二 次側(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于，所述一次側(cè)的傳感元件為GIS中的同軸電容器，該電容器包括一個(gè)高壓電容，其與對(duì)地分布電 容連接的中間電極通過一個(gè)采樣電阻連接放大器，該放大器的輸出經(jīng)積分
器積分后連接侑號(hào)轉(zhuǎn)換單元。上述方案中，所述的同軸電容器的構(gòu)造包括一次導(dǎo)桿、中間電極和屏 蔽電極， 一次導(dǎo)桿與中間電極之間充填SF6氣體，并構(gòu)成高壓電容；中間 電極與屏蔽電極之間充填氣體或固體介質(zhì)，并構(gòu)成分布電容。所述的屏蔽 電極為雙屏蔽電極結(jié)構(gòu)。所述二次側(cè)還可設(shè)有溫度和壓力傳感器連接信號(hào)轉(zhuǎn)換單元。所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元可采用A/D轉(zhuǎn)換器或光電轉(zhuǎn)換器。本實(shí)用新型的高壓傳感是基于以GIS中的同軸電容器作為一次傳感元件，并用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，屏蔽電極采用雙電極結(jié)構(gòu)，具有很好的安全性和探測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性；同時(shí)使得在二次側(cè)可設(shè)置光電變換傳輸系統(tǒng)，抗干擾能力強(qiáng)。如果再裝有溫度和壓力傳感器，則可通過軟件校正測(cè)量的影響量，進(jìn)一步滿足互感器高準(zhǔn)確度的要求。除此以外，本實(shí)用新型還具有體積小、重量輕、測(cè)量準(zhǔn)確度高、線性度范圍寬、可同時(shí)輸出數(shù)字量及模擬量，滿足測(cè)量和保護(hù)功能、易于和數(shù)字化儀表和電子式綜合保護(hù)裝置直接連接等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。圖中，U1: —次高電壓；U2: 二次輸 出電壓；a:高壓電極；p:中間電極；e:第一屏蔽電極；g:第二屏蔽電極; C1:高壓電容；C2:分布電容；R1:取樣電阻；&比例電阻。圖2為本實(shí)用新型的同軸電容器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示， 一種電子式電壓互感器，包括一次側(cè)傳感、信號(hào)采集和 放大元件，二次側(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元2和數(shù)據(jù)處理單元3，其中一次側(cè)的傳感 元件為GIS中的同軸電容器，該電容器包括一個(gè)高壓電容Q，其與對(duì)地分 布電容C2連接的中間電極p通過一個(gè)采樣電阻R,連接放大器1，該放大器l包括有積分電路，放大器l的輸出連接信號(hào)轉(zhuǎn)換單元2，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元2 的輸出連接數(shù)據(jù)處理單元3;采樣電阻R,可采用高性能的精密NiCr電阻， 轉(zhuǎn)換單元2可采用A/D轉(zhuǎn)換器，e、 g為屏蔽電極，可抑制電磁干擾。當(dāng)高電壓"時(shí)加到一次導(dǎo)桿a (母線)時(shí)，產(chǎn)生電容電流，通過取樣 電阻R,檢測(cè)流過高壓電容Q的電流，該電流在采樣電阻R,上產(chǎn)生電壓降， 放大器1的積分電路利用微積分原理對(duì)該電壓降進(jìn)行積分得到二次輸出電壓U2， 二次輸出電壓U2正比于一次電壓U,。為了提高抗干擾能力及實(shí)現(xiàn)高低壓間電氣隔離，除以上實(shí)施例外，本 實(shí)用新型的轉(zhuǎn)換單元2最好采用光電傳輸系統(tǒng)，并在數(shù)據(jù)處理單元3設(shè)置 光電轉(zhuǎn)換器，輸出有數(shù)字量及模擬量?jī)煞N方式；另外在電壓互感器內(nèi)部裝 有溫度及壓力傳感器4連接數(shù)據(jù)處理單元3。如圖2所示，與氣體絕緣組合電器(GIS)同軸的同軸電容器包括一次 導(dǎo)桿a、中間電極p、第一屏蔽電極e和第二屏蔽電極g，， 一次導(dǎo)桿a與中 間電極p之間充填SF6氣體，并構(gòu)成高壓電容d;中間電極p與第一屏蔽 電極e之間充填氣體或固體介質(zhì)，并構(gòu)成分布電容C2;第一屏蔽電極e和 第二屏蔽電極構(gòu)成雙電極結(jié)構(gòu)；高壓電容C,的容量可由d-2it e。e卩/ln (D/d)確定:式中，l為中間電極p的長(zhǎng)度；D為中間電極的內(nèi)徑；d為一次 導(dǎo)桿a的直徑。
權(quán)利要求1.一種電子式電壓互感器，包括一次側(cè)傳感、信號(hào)采集和放大元件，二次側(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)處理單元，其特征在于，所述一次側(cè)的傳感元件為GIS中的同軸電容器，該電容器包括一個(gè)高壓電容，其與對(duì)地分布電容連接的中間電極通過一個(gè)采樣電阻連接放大器及積分器，該積分器的輸出連接信號(hào)轉(zhuǎn)換單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式電壓互感器，其特征在于，所述的伺軸 電容器的構(gòu)造包括一次導(dǎo)桿、中間電極和屏蔽電極， 一次導(dǎo)桿與中間電極之間充填SF6氣體，并構(gòu)成高壓電容；中間電極與屏蔽電極之間充填氣體或固體介質(zhì)，并構(gòu)成分布電容。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子式電壓互感器，其特征在于，所述的屏蔽 電極為雙屏蔽電極結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子式電壓互感器，其特征在于，所述二次側(cè) 還設(shè)有溫度和壓力傳感器連接信號(hào)轉(zhuǎn)換單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的電子式電壓互感器，其特征在于，所述 的采樣電阻為精密NiCr電阻，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元為A/D轉(zhuǎn)換器或光電轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于氣體絕緣組合電器GIS中的同軸高壓電容作為一次傳感元件的電子式電壓互感器。其包括一次側(cè)傳感、信號(hào)采集和放大元件，二次側(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)處理單元，其特點(diǎn)是，所述一次側(cè)的傳感元件為GIS中的同軸電容器，該電容器包括一個(gè)高壓電容，其與對(duì)地分布電容連接的中間電極通過一個(gè)采樣電阻連接放大器，該放大器的輸出經(jīng)積分器積分后連接信號(hào)轉(zhuǎn)換單元。本實(shí)用新型具有體積小、重量輕、測(cè)量準(zhǔn)確度高、線性度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)輸出數(shù)字量及模擬量，滿足測(cè)量和數(shù)字化儀表及電子式綜合保護(hù)裝置的使用需要。
文檔編號(hào)G01R15/14GK201051120SQ200720032050
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者任穩(wěn)柱, 馮建華, 寧 李 申請(qǐng)人:西安電力機(jī)械制造公司