本發(fā)明屬于智能變電站電子式互感器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償方法和裝置。

背景技術(shù)：

按照傳感器的工作原理，有源電子式電壓互感器可分為電阻分壓型互感器、阻容分壓型互感器和電容分壓型互感器。在高電壓的工況下，電阻分壓型互感器對(duì)絕緣材料的要求較高，并且存在電阻元件的穩(wěn)定性差、高壓電極電暈放電等問(wèn)題，容易引起較大的測(cè)量誤差；阻容分壓型互感器因存在微分處理回路和積分處理回路，其暫態(tài)性能難以保證；而電容分壓型采用電容串聯(lián)分壓原理，直接傳變一次高壓信號(hào)，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛，并且諧波性能良好。但是電子式電容分壓互感器經(jīng)常置于室外，如果室外的溫度產(chǎn)生較大的變化時(shí)，會(huì)直接影響到高壓臂電容和低壓臂電容的容值，使得電容分壓傳感器的分壓比不穩(wěn)定，從而影響電壓互感器輸出的準(zhǔn)確度。

現(xiàn)有的方法是采用導(dǎo)熱性能好的絕緣材料和同一批次的電容器，進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)，使高壓臂電容和低壓臂電容的溫度系數(shù)盡量一致，減小溫度變化對(duì)電容分壓傳感器分壓比的影響。

但是高壓臂電容和低壓臂電容的溫度系數(shù)依然不一致，并且在某些工況下，當(dāng)?shù)蛪罕垭娙莺透邏罕垭娙葜g的距離較遠(yuǎn)時(shí)，如立柱式的電容分壓互感器，低壓臂電容和高壓臂電容的溫度變化也不一致，兩者之間的溫度存在差異，因此這種方法不能完全消除溫度變化對(duì)電容分壓互感器輸出準(zhǔn)確度的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償方法和裝置，用于解決由于高壓臂電容和低壓臂電容溫度差異而造成的電子式電容分壓互感器的輸出不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

本發(fā)明提供技術(shù)方案：一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償方法，包括如下步驟：

(1)分別檢測(cè)電子式電容分壓互感器的高壓臂電容和低壓臂電容的溫度；

(2)計(jì)算電子式電容分壓互感器在當(dāng)前溫度下的實(shí)時(shí)分壓比K'；

(3)根據(jù)上述得到的實(shí)時(shí)分壓比K'和電子式電容分壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)分壓比K對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U；

(4)對(duì)溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U進(jìn)行轉(zhuǎn)換和輸出。

進(jìn)一步的，所述電子式電容分壓互感器在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的分壓比為K，根據(jù)公式對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U。

進(jìn)一步的，當(dāng)電子式電容分壓互感器高壓臂電容C₁的溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度之間的差值為Δt₁，低壓臂電容與標(biāo)準(zhǔn)溫度C₂之間的差值為Δt₂時(shí)，電子式電容分壓互感器的實(shí)時(shí)分壓比

其中p₁和p₂分別為電子式電容分壓互感器高壓臂電容和低壓臂電容的溫度系數(shù)。

進(jìn)一步的，當(dāng)電子式電容分壓互感器低壓臂電容為至少兩個(gè)規(guī)格相同的電容并聯(lián)而成的電容組時(shí)，電子式電容分壓互感器的實(shí)時(shí)分壓比其中p₀為并聯(lián)電容組中每個(gè)電容的溫度系數(shù)，C₀為并聯(lián)電容組中每個(gè)電容在20℃時(shí)的容值。

本發(fā)明提供的一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償方法，首先檢測(cè)出電子式電容分壓互感器高壓臂電容和低壓臂電容的溫度，然后計(jì)算出電子式電容分壓互感器在當(dāng)前溫度下的實(shí)時(shí)分壓比，利用實(shí)施分壓比對(duì)測(cè)得的分壓信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。由于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，在計(jì)算實(shí)時(shí)分壓比時(shí)考慮到了高壓臂電容和低壓臂電容溫度變化不一致造成的影響，因此能夠解決由于高壓臂電容和低壓臂電容溫度差異而造成的電子式電容分壓互感器的輸出不準(zhǔn)確的問(wèn)題。并且本發(fā)明所提供的技術(shù)方案不需要將高壓臂電容和低壓臂電容的溫度系數(shù)保持一致，也不需要對(duì)電子式電容分壓互感器進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)，所需的成本較低。

一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償裝置，包括溫度檢測(cè)模塊、實(shí)時(shí)分壓比計(jì)算模塊、溫度補(bǔ)償模塊和轉(zhuǎn)換輸出模塊；

所述溫度檢測(cè)模塊用于分別檢測(cè)電子式電容分壓互感器的高壓臂電容和低壓臂電容的溫度；

所述實(shí)時(shí)分壓比計(jì)算模塊用于計(jì)算電子式電容分壓互感器在當(dāng)前溫度下的實(shí)時(shí)分壓比K'；

所述溫度補(bǔ)償模塊用于根據(jù)上述得到的實(shí)時(shí)分壓比K'和電子式電容分壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)分壓比K對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U；

所述轉(zhuǎn)換輸出模塊用于對(duì)溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U進(jìn)行轉(zhuǎn)換和輸出。

進(jìn)一步的，所述電子式電容分壓互感器在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的分壓比為K，根據(jù)公式對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U。

進(jìn)一步的，當(dāng)電子式電容分壓互感器高壓臂電容的溫度與20℃之間的差值為Δt₁，低壓臂電容與20℃之間的差值為Δt₂時(shí)，電子式電容分壓互感器的實(shí)時(shí)分壓比

其中p₁和p₂分別為電子式電容分壓互感器高壓臂電容和低壓臂電容的溫度系數(shù)，C₁為高壓臂電容在20℃時(shí)容值，C₂為低壓臂電容在20℃時(shí)的容值。

進(jìn)一步的，當(dāng)電子式電容分壓互感器低壓臂電容為至少兩個(gè)規(guī)格相同的電容并聯(lián)而成的電容組時(shí)，電子式電容分壓互感器的實(shí)時(shí)分壓比其中p₀為并聯(lián)電容組中每個(gè)并聯(lián)電容的溫度系數(shù)，C₀為每個(gè)并聯(lián)電容在20℃時(shí)的容值。

附圖說(shuō)明

圖1為低壓臂電容為n個(gè)電容并聯(lián)的電子式電容分壓互感器的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為方法實(shí)施例中溫度補(bǔ)償方法的流程圖；

圖3為低壓臂電容為一個(gè)電容的電子式電容分壓互感器的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償方法和裝置，用于解決由于溫度發(fā)生變換而造成的電子式電容分壓互感器的輸出不準(zhǔn)確的問(wèn)題，其中方法包括如下步驟：

(1)檢測(cè)電子式電容分壓互感器的高壓臂電容和低壓臂電容的溫度；

(2)計(jì)算電子式電容分壓互感器在當(dāng)前溫度下的實(shí)時(shí)分壓比K'；

(3)根據(jù)上述得到的實(shí)時(shí)分壓比K'和電子式電容分壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)分壓比K對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U；

(4)對(duì)溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U進(jìn)行轉(zhuǎn)換和輸出。

由于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，在計(jì)算實(shí)時(shí)分壓比時(shí)考慮到了高壓臂電容和低壓臂電容溫度變化不一致造成的影響，因此能夠解決由于高壓臂電容和低壓臂電容溫度差異而造成的電子式電容分壓互感器的輸出不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施例提供一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償方法，用于對(duì)電子式電容分壓互感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

電子式電容分壓互感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電容分壓傳感器、溫度采集回路和二次信號(hào)采集電路。

電容分壓傳感器包括由高壓臂電容和低壓臂電容串聯(lián)而成的分壓電路，分壓電路的兩端用于連接待測(cè)電壓U₀，高壓臂電容和低壓臂電容的串聯(lián)點(diǎn)設(shè)有分壓點(diǎn)，用于輸出分壓信號(hào)。低壓臂電容是n個(gè)規(guī)格相同的電容并聯(lián)而成的電容組，n為大于1的正整數(shù)。

溫度采集回路包括溫度傳感器和溫度信號(hào)校正模塊，溫度傳感器分別置于電容分壓傳感器的高壓臂電容和低壓臂電容側(cè)，用于檢測(cè)高壓臂電容和低壓臂電容的實(shí)時(shí)溫度信息，并將其發(fā)送給溫度信號(hào)校正模塊。溫度信號(hào)校正模塊對(duì)溫度傳感器采集到的溫度信息進(jìn)行校正。

二次信號(hào)采集電路包括依次連接的信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、FPGA模塊和光電轉(zhuǎn)換模塊。

信號(hào)處理電路采集連接電容分壓傳感器的分壓點(diǎn)和溫度校正模塊，用于對(duì)從電容分壓傳感器采集到的分壓信號(hào)進(jìn)行隔離、放大和濾波處理，以及將溫度傳感器采集到的溫度信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字處理電路。

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將信號(hào)處理電路處理過(guò)的分壓信號(hào)和溫度信息轉(zhuǎn)化成的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將其發(fā)送給FPGA模塊。

FPGA模塊用于根據(jù)高壓臂電容和低壓臂電容的溫度信息對(duì)分壓信號(hào)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并將其發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊用于將補(bǔ)償后的分壓電壓轉(zhuǎn)化為光信號(hào)輸出。

高壓臂電容在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，即在20℃時(shí)的電容值為C₁，由懸浮筒體和一次導(dǎo)體組成，采用同軸電容分壓原理，實(shí)現(xiàn)一次高電壓信號(hào)的準(zhǔn)確傳變，其計(jì)算公式為：

C₁＝2πε₀ε_r×l×ln(φ₁/φ₂)

式中，ε₀、ε_r分別為空氣介電常數(shù)和絕緣介質(zhì)的空氣介電常數(shù)，l為20℃時(shí)高壓臂電容懸浮筒體長(zhǎng)度，φ₁為20℃時(shí)高壓臂電容懸浮筒體的內(nèi)徑，φ₂為20℃時(shí)高壓臂電容一次導(dǎo)體的外徑。

低壓臂并聯(lián)電容組中的每個(gè)電容在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，即在20℃時(shí)的電容值為C₀，則并聯(lián)后在標(biāo)準(zhǔn)溫度下其容值C₂為：

C₂＝n×C₀

則電子式電容分壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)分壓比

本實(shí)施例提供一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償方法，其流程如圖2所示，具體步驟如下：

(1)通過(guò)溫度采集回路分別檢測(cè)高壓臂電容和低壓臂電容的溫度；

(2)計(jì)算電子式電容分壓互感器在當(dāng)前溫度下的實(shí)時(shí)分壓比K'；

設(shè)當(dāng)前電子式電容分壓互感器高壓臂電容的溫度與20℃之間的差值為Δt₁，低壓臂電容的溫度與20℃之間的差值為Δt₂，則此時(shí)高壓臂電容的容值為

C₁'＝2πε₀ε_r×(1+Δt₁×p₁)×l×ln(φ₁/φ₂)＝(1+Δt₁×p₁)C₁

低壓臂電容的容值為

C₂'＝＝(1+Δt₀×p₀)C₀

因此電子電容分壓互感器的實(shí)時(shí)分壓比為

上述式中的p₀和p₁分別為電子式電容分壓互感器高壓臂電容C₁和低壓臂電容C₀的溫度系數(shù)。

(3)根據(jù)上述得到的實(shí)時(shí)分壓比K'和電子式電容分壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)分壓比K對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U；

設(shè)一次高電壓為U₀，則實(shí)際測(cè)出的分壓信號(hào)U'＝K'×U₀，而按照標(biāo)準(zhǔn)分壓比測(cè)出的分壓信號(hào)應(yīng)為所以采用公式對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U；

(4)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊對(duì)補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成FT3數(shù)字報(bào)文輸出至合并單元。

作為其他實(shí)施方式，當(dāng)?shù)蛪罕垭娙輧H采用一個(gè)在20℃下容值為C₂的電容時(shí)，如圖3所示，電子式電容分壓互感器的實(shí)時(shí)分壓比

式中p₂為低壓臂電容的溫度系數(shù)。

裝置實(shí)施例：

本實(shí)施例提供一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償裝置，包括溫度檢測(cè)模塊、實(shí)時(shí)分壓比計(jì)算模塊、溫度補(bǔ)償模塊和轉(zhuǎn)換輸出模塊；

所述溫度檢測(cè)模塊用于分別檢測(cè)電子式電容分壓互感器的高壓臂電容和低壓臂電容的溫度；

所述實(shí)時(shí)分壓比計(jì)算模塊用于計(jì)算電子式電容分壓互感器在當(dāng)前溫度下的實(shí)時(shí)分壓比K'；

所述溫度補(bǔ)償模塊用于根據(jù)上述得到的實(shí)時(shí)分壓比K'和電子式電容分壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)分壓比K對(duì)電子式電容分壓互感器采集到的分壓信號(hào)U'進(jìn)行補(bǔ)償，得到溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U；

所述轉(zhuǎn)換輸出模塊用于對(duì)溫度補(bǔ)償后的分壓信號(hào)U進(jìn)行轉(zhuǎn)換和輸出。

本實(shí)施例所提供的一種電子式電容分壓互感器的溫度補(bǔ)償裝置，其中各模塊并不是硬件模塊，而是按照上述方法進(jìn)行編程所得到的軟件模塊，運(yùn)行在電子式電容分壓互感器相應(yīng)的控制器中，能夠存儲(chǔ)在移動(dòng)存儲(chǔ)裝置或者固定存儲(chǔ)裝置中。

以上給出了本發(fā)明涉及的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。在本發(fā)明給出的思路下，采用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對(duì)上述實(shí)施例中的技術(shù)手段進(jìn)行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實(shí)現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。