專(zhuān)利名稱(chēng)：帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)量傳感器及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電カ系統(tǒng)智能電網(wǎng)領(lǐng)域，具體是帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)
量傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在作為電壓傳感器的有傳統(tǒng)電磁式電壓互感器，有源電子式電壓互感器、光纖電壓互感器等，但都各自存在局限性。傳統(tǒng)電磁式電壓互感器主要缺點(diǎn)高壓和超高壓情況下絕緣困難，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積笨重，造價(jià)高；存在鐵磁共振、磁飽和等現(xiàn)象,從而導(dǎo)致過(guò)電壓信號(hào)失真，線性誤差大；動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍小，工作頻率不高，很難捕捉到高頻過(guò)電壓信號(hào)。有源電子式電壓互感器在結(jié)構(gòu)上主要有兩種結(jié)構(gòu)電阻式分壓器和電容式分壓器。電阻式分壓器實(shí)際上存在著測(cè)量誤差，其中分壓器與其周?chē)仉娢坏奈矬w間存在的固有電場(chǎng)所引起的雜散電容，會(huì)引起一定的相位差，是造成測(cè)量誤差的主要原因。電容分壓器會(huì)因?yàn)闇囟群皖l率的改變而產(chǎn)生附加誤差，且系統(tǒng)電壓突變時(shí)的暫態(tài)過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致繼電保護(hù)不能正常工作，還可能與系統(tǒng)中的感性元件形成諧振，出現(xiàn)過(guò)電壓，危及設(shè)備及系統(tǒng)的正常運(yùn)行；同時(shí)必須考慮其長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性、發(fā)熱、阻抗匹配、交流沖擊等一系列問(wèn)題。光纖電壓傳感器主要有無(wú)源0VT、有源OVT兩種。光纖傳感器部分有復(fù)雜而不穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)，可靠性與穩(wěn)定性差，機(jī)械加工難度大，成本相對(duì)較高。有源光纖電壓傳感器需要在系統(tǒng)中安裝高壓分壓器才能運(yùn)行；無(wú)源光纖電壓傳感器的溫度特性較差，測(cè)量精度受溫度的影響較大，這也制約了其在電カ系統(tǒng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的電壓測(cè)量方式，新的電壓傳感器采用單極式測(cè)量，使得絕緣結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單；提出了采用自構(gòu)電場(chǎng)計(jì)算電壓的方式，相比傳統(tǒng)互感器，不存在飽和及諧振問(wèn)題，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍寬，工作頻率高，加工簡(jiǎn)單，成本較低，為輸電線路、電氣設(shè)備的電壓測(cè)量及狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供新的監(jiān)測(cè)技木。針對(duì)現(xiàn)有電壓測(cè)量技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)量傳感器，包括絕緣介質(zhì)、高壓電極、電場(chǎng)傳感器、電壓基準(zhǔn)源和信號(hào)采集處理單元，其中所述高壓電極和電場(chǎng)傳感器埋設(shè)在絕緣介質(zhì)中，高壓電極通過(guò)高壓進(jìn)線端連接高壓探針獲得電壓信號(hào)；電場(chǎng)傳感器采集高壓電極所形成的電場(chǎng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電壓，輸入信號(hào)采集處理單元進(jìn)行處理。高壓進(jìn)線端還通過(guò)開(kāi)關(guān)與電壓基準(zhǔn)源連接，所述開(kāi)關(guān)控制電壓基準(zhǔn)源的連接與斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)傳感器自校正測(cè)量。所述信號(hào)采集處理單元收到的感應(yīng)電壓經(jīng)信號(hào)預(yù)處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理后，由無(wú)線傳輸發(fā)送到數(shù)據(jù)接收終端。所述數(shù)據(jù)接收終端包括無(wú)線接收和與其連接主機(jī)。上述傳感器的自校正測(cè)量方法包括的步驟如下
a ) 接通 電壓基準(zhǔn)源輸入校準(zhǔn)電壓び親。b)電場(chǎng)傳感器獲得感應(yīng)電圧經(jīng)信號(hào)采集處理單元處理，計(jì)算出感應(yīng)電場(chǎng)，計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)量傳感器，其特征在干包括絕緣介質(zhì)(I)、高壓電極(3)、電場(chǎng)傳感器(4)、電壓基準(zhǔn)源(5)和信號(hào)采集處理單元(6)，其中所述高壓電極(3)和電場(chǎng)傳感器(4)埋設(shè)在絕緣介質(zhì)(I)中，高壓電極(3)通過(guò)與高壓進(jìn)線端(2)連接的高壓探針獲得電壓信號(hào)；電場(chǎng)傳感器(4 )采集高壓電極(3 )所形成的電場(chǎng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電壓，輸入信號(hào)采集處理單元(6 )進(jìn)行處理，然后由無(wú)線傳輸(7 )發(fā)送到數(shù)據(jù)接收終立而(8 )； 高壓進(jìn)線端(2)還通過(guò)開(kāi)關(guān)與電壓基準(zhǔn)源(5)連接，所述開(kāi)關(guān)控制電壓基準(zhǔn)源(5)的連接與斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)傳感器自校正測(cè)量； 所述自校正測(cè)量方法步驟如下 a)接通電壓基準(zhǔn)源(5)輸入校準(zhǔn)電壓； b)電場(chǎng)傳感器(4)獲得感應(yīng)電壓Ui，經(jīng)信號(hào)采集處理單元(6)處理，計(jì)算出感應(yīng)電場(chǎng)Eim ,計(jì)算公式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)量傳感器，其特征在于所述信號(hào)采集處理單元(6)對(duì)收到的感應(yīng)電壓依次進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)量傳感器，其特征在于所述數(shù)據(jù)接收終端(8)包括無(wú)線接收和與其連接的主機(jī)。
4.ー種采用權(quán)利要求I所述帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)量傳感器的自校正測(cè)量方法，包括以下步驟 a)接通電壓基準(zhǔn)源(5)輸入校準(zhǔn)電壓Ui5wi； b)電場(chǎng)傳感器(4)獲得感應(yīng)電壓，經(jīng)信號(hào)采集處理單元(6)處理，計(jì)算出感應(yīng)電場(chǎng)B·,計(jì)算公式如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶自校正及自構(gòu)電場(chǎng)的單極式電壓測(cè)量傳感器及測(cè)量方法。傳感器具體包括絕緣介質(zhì)、高壓電極、電場(chǎng)傳感器、電壓基準(zhǔn)源、信號(hào)采集處理單元和數(shù)據(jù)接收終端。電壓基準(zhǔn)源為傳感器提供一個(gè)原始的校準(zhǔn)因子用于后續(xù)數(shù)測(cè)量時(shí)的據(jù)處理；利用高壓探針獲得電壓信號(hào)，將其施加在高壓電極上，帶電高壓電極會(huì)在空間形成一個(gè)電場(chǎng)，通過(guò)內(nèi)置于電場(chǎng)空間的電場(chǎng)傳感器采集電場(chǎng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的感應(yīng)電壓，通過(guò)后續(xù)電路處理得出電極間電場(chǎng)的大小，再根據(jù)電場(chǎng)與施加電壓的數(shù)值關(guān)系，逆向推算測(cè)量電壓的大小。本發(fā)明具有響應(yīng)速率快、無(wú)磁飽和、體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便、制造成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R15/14GK102680768SQ201210212570
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者何為, 張占龍, 羅睿希 申請(qǐng)人:重慶朗普科技有限公司