本發(fā)明涉及電壓檢測裝置、阻抗隔離電路及控制方法，涉及高壓直流電壓檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電壓檢測裝置是電力系統(tǒng)中重要的測量設(shè)備。如圖1所示，常規(guī)的電壓檢測裝置主要包括兩部分，為電壓互感器和電壓采集模塊(電壓采集模塊通常為二次轉(zhuǎn)換器或合并單元)，在應(yīng)用中，電壓互感器接入待測線路中，電壓采集模塊采集電壓互感器上的電壓，通過相應(yīng)地轉(zhuǎn)換得到待測線路的電壓信息，并輸出到其他設(shè)備。工程中電壓采集模塊可以采用冗余設(shè)計，即多個電壓采集模塊連接同一個電壓互感器，電壓采集模塊之間可以理解為并聯(lián)設(shè)置。通常情況下，電壓互感器采集的母線輸出電壓較高，而電壓采集模塊所允許的輸入電壓較低，所以電壓互感器需要將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓。直流電壓互感器的電壓信號一般采用電阻分壓或阻容分壓的方式，如圖1所示，電壓互感器包括兩種電阻，分別是分壓阻抗r1和檢測阻抗r2，分壓阻抗r1是高壓臂阻抗，阻抗值較大，檢測阻抗r2是低壓臂阻抗，阻抗值較小。其中，電壓采集模塊連接檢測電阻r2的兩端，用于采集檢測電阻r2兩端的電壓。

電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗rin是千歐級至兆歐級的，而直流電壓互感器的檢測阻抗r2是百歐級至千歐級的，所以電壓采集模塊對直流電壓互感器的精度是有一定影響的，不過一般情況下這種影響是可控的。但是當電壓采集模塊出現(xiàn)故障時，電壓采集模塊內(nèi)的內(nèi)部阻抗就會發(fā)生變化，并且變化范圍較大，最大到無窮大，最小可能到零，這對直流電壓互感器阻抗的影響非常大，并且是不可預(yù)知的，不但造成測量誤差變大，而且還有可能造成電力系統(tǒng)無法正常工作。另外，與交流互感器不同，直流電壓互感器無法采用光耦隔離或磁隔離的方式對前后級進行阻抗及電氣的隔離。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電壓檢測裝置及控制方法，用以解決當電壓采集模塊出現(xiàn)故障時，由于電壓采集模塊內(nèi)的輸入阻抗變化范圍較大而可能導致電力系統(tǒng)無法正常工作的問題。本發(fā)明同時提供一種阻抗隔離電路。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種電壓檢測裝置，包括電壓采集模塊，其特征在于，還包括阻抗隔離電路，所述阻抗隔離電路包括備用阻抗支路和兩條隔離支路，所述備用阻抗支路用于與電壓互感器中的檢測阻抗并聯(lián)設(shè)置，備用阻抗支路上串設(shè)有備用阻抗和第一控制開關(guān)，所述備用阻抗與所述電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗的阻抗值相同；第一隔離支路的兩端用于分別連接電壓采集模塊的其中一個采集端與所述檢測阻抗的其中一端，第二隔離支路的兩端用于分別連接電壓采集模塊的另一個采集端與所述檢測阻抗的另一端，第一隔離支路和/或第二隔離支路上設(shè)置有第二控制開關(guān)。

所述電壓檢測裝置還包括控制模塊，所述控制模塊控制連接所述第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)。

所述第一控制開關(guān)由控制開關(guān)k3和控制開關(guān)k4構(gòu)成，所述備用阻抗支路上依次串設(shè)所述控制開關(guān)k3、所述備用阻抗和所述控制開關(guān)k4。

所述第二控制開關(guān)由控制開關(guān)k1和控制開關(guān)k2構(gòu)成，所述第一隔離支路上設(shè)置所述控制開關(guān)k1，所述第二隔離支路上設(shè)置所述控制開關(guān)k2。

所述第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)為mosfet。

一種阻抗隔離電路，包括備用阻抗支路和兩條隔離支路，所述備用阻抗支路用于與電壓互感器中的檢測阻抗并聯(lián)設(shè)置，備用阻抗支路上串設(shè)有備用阻抗和第一控制開關(guān)，所述備用阻抗與電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗的阻抗值相同；第一隔離支路的兩端用于分別連接電壓采集模塊的其中一個采集端與所述檢測阻抗的其中一端，第二隔離支路的兩端用于分別連接電壓采集模塊的另一個采集端與所述檢測阻抗的另一端，第一隔離支路和/或第二隔離支路上設(shè)置有第二控制開關(guān)。

所述第一控制開關(guān)由控制開關(guān)k3和控制開關(guān)k4構(gòu)成，所述備用阻抗支路上依次串設(shè)所述控制開關(guān)k3、所述備用阻抗和所述控制開關(guān)k4。

所述第二控制開關(guān)由控制開關(guān)k1和控制開關(guān)k2構(gòu)成，所述第一隔離支路上設(shè)置所述控制開關(guān)k1，所述第二隔離支路上設(shè)置所述控制開關(guān)k2。

所述第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)為mosfet。

一種專用于上述電壓檢測裝置的控制方法，當電壓采集模塊故障時，斷開電壓采集模塊與電壓互感器之間的連接，并投入備用阻抗。

本發(fā)明提供了一種電壓檢測裝置，其中，檢測阻抗并聯(lián)有備用阻抗支路，該備用阻抗支路上串設(shè)有備用阻抗，并且電壓采集模塊與電壓互感器之間的連接線路上串設(shè)有控制開關(guān)，備用阻抗的阻抗值與電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗的阻抗值相同。當有電壓采集模塊故障時，斷開電壓采集模塊與電壓互感器之間的連接，即便電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗發(fā)生變化，也不會對電壓互感器造成影響，隔離電壓采集模塊的異常阻抗對電壓互感器阻抗的影響，保證其他采集回路測量的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定，并且，由于電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗相較于電壓互感器的檢測阻抗來說很大，因此，如果將電壓采集模塊與電壓互感器斷開，系統(tǒng)就相當于少了一個很大的阻抗，系統(tǒng)阻抗就會發(fā)生變化，會對整個系統(tǒng)造成影響，因此，在將電壓采集模塊與電壓互感器斷開的同時，系統(tǒng)接入一個與正常情況下電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗的阻抗值相同的備用阻抗，那么，對于整個系統(tǒng)而言，整體阻抗并沒有改變，進一步降低對其他采集回路造成的影響，進一步保證其他采集回路測量的精度和穩(wěn)定性，降低了其他采集回路測量的誤差，而且，對于整個電力系統(tǒng)而言，提升了直流電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，保證了直流電力系統(tǒng)的正常工作。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的電壓檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的電壓檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

電壓檢測裝置實施例

電壓檢測裝置主要包括兩部分，分別是電壓采集模塊和阻抗隔離電路。該電壓檢測裝置的檢測對象是電壓數(shù)據(jù)，具體是電壓互感器，所以電壓互感器不是該電壓檢測裝置的一部分，但是，為了便于說明，以下結(jié)合電壓互感器來對該電壓檢測裝置進行說明。

其中，在檢測電壓時，電壓采集模塊的兩個采集端需要分別連接電壓互感器中檢測阻抗r2的兩端，來采集檢測阻抗r2兩端的電壓，檢測阻抗r2的兩端為電壓互感器的兩個信號輸出端。由于這一部分屬于常規(guī)技術(shù)，這里就不再詳細說明。另外，本實施例中的阻抗相當于電阻，那么，阻抗的阻抗值就相當于電阻的阻值。

如圖2所示，阻抗隔離電路包括一條備用阻抗支路和兩條隔離支路，該備用阻抗支路與檢測阻抗r2并聯(lián)連接，該備用阻抗支路上串設(shè)有備用阻抗rin’和第一控制開關(guān)。兩條隔離支路中，第一隔離支路的兩端分別連接電壓采集模塊的其中一個采集端與檢測阻抗r2的其中一端，第二隔離支路的兩端分別連接電壓采集模塊的另一個采集端與檢測阻抗r2的另一端。

第一控制開關(guān)的作用是實現(xiàn)備用阻抗支路的連通或者斷開，在本實施例中，第一控制開關(guān)由兩個控制開關(guān)構(gòu)成，分別是控制開關(guān)k3和k4，如圖2所示，控制開關(guān)k3、備用阻抗rin’和控制開關(guān)k4依次串設(shè)在備用阻抗支路上，當然，只要能夠?qū)崿F(xiàn)備用阻抗支路的連通或者斷開，第一控制開關(guān)中的控制開關(guān)的個數(shù)根據(jù)需要靈活配置，比如一個或者大于等于3個。

隔離支路上設(shè)置有第二控制開關(guān)，在本實施例中，第二控制開關(guān)由兩個控制開關(guān)構(gòu)成，分別是控制開關(guān)k1和控制開關(guān)k2，如圖2所示，控制開關(guān)k1串設(shè)在第一隔離支路上，控制開關(guān)k2串設(shè)在第二隔離支路上。當然，作為其他的實施例，只要能夠?qū)崿F(xiàn)電壓采集模塊與電壓互感器之間的連通或者斷開，第二控制開關(guān)中的控制開關(guān)的個數(shù)也可以根據(jù)需要靈活配置，再或者第二控制開關(guān)只是一個控制開關(guān)，該控制開關(guān)串設(shè)在第一隔離支路上或者第二隔離支路上。

而且，上述四個控制開關(guān)為電控型控制開關(guān)，根據(jù)控制信號實現(xiàn)導通或者關(guān)斷，可以是繼電器，也可以是全控型開關(guān)器件，比如mosfet場效應(yīng)晶體管。

該電壓檢測裝置還包括有控制模塊，該控制模塊可以是專門設(shè)置的控制芯片，也可以是系統(tǒng)中本身就有的控制設(shè)備，比如：如果電壓采集模塊具有控制功能，那么，控制模塊也可是電壓采集模塊的一部分。該控制模塊控制連接第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)，通過軟件或者硬件的方式對控制開關(guān)進行驅(qū)動。

如圖1所示，控制模塊產(chǎn)生兩路控制信號，分別是控制信號a和控制信號b，控制信號a用于控制控制開關(guān)k1和控制開關(guān)k2的狀態(tài)，控制信號b用于控制控制開關(guān)k3和控制開關(guān)k4的狀態(tài)。

備用阻抗rin’為固定阻抗，作為電壓采集模塊內(nèi)部阻抗rin的備用阻抗，因此，備用阻抗rin’與電壓采集模塊內(nèi)部阻抗rin的阻抗值相同。

當該電壓檢測裝置正常工作時，控制模塊發(fā)出的控制信號a驅(qū)動控制開關(guān)k1和k2閉合，使電壓互感器和電壓采集模塊連通，并且發(fā)出的控制信號b驅(qū)動控制開關(guān)k3和k4斷開，系統(tǒng)正常工作。

整個系統(tǒng)正常運行過程中，如果電壓采集模塊出現(xiàn)故障，故障信息可以由控制模塊檢測，也可由其他的設(shè)備檢測，并向控制模塊傳輸故障信息，那么，控制模塊根據(jù)故障信息控制控制開關(guān)k1和k2斷開，同時控制控制開關(guān)k3和k4閉合，將備用阻抗rin’接入系統(tǒng)，從而隔離電壓互感器和電壓采集模塊，避免電壓采集模塊故障時的不正常阻抗影響到系統(tǒng)的整體阻抗。并且，由于電壓采集模塊的內(nèi)部阻抗rin相較于電壓互感器的檢測阻抗r2來說很大，因此，如果只將電壓采集模塊與電壓互感器斷開，線路中的阻抗仍舊會發(fā)生很大變化，會對整個系統(tǒng)造成較大影響，那么，設(shè)置一個備用阻抗rin’，與內(nèi)部阻抗rin的阻抗值相同，那么，即便將電壓采集模塊斷開，對于整個系統(tǒng)而言，阻抗并沒有改變，進一步提升直流電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，保證了直流電力系統(tǒng)的正常工作。另外，當該電壓互感器同時連接有多個冗余設(shè)置的電壓采集模塊時，如果多臺電壓采集模塊中的其中一臺需要斷電檢修時，可以直接將需要檢修的模塊斷電，此時控制控制開關(guān)k1和k2斷開，同時控制控制開關(guān)k3和k4閉合，將備用阻抗rin’接入系統(tǒng)，電壓互感器和待檢電壓采集模塊的連接斷開，但是不影響整個系統(tǒng)的正常運行，實現(xiàn)不斷電檢修。

因此，該電壓檢測裝置具有電壓采集與電壓采集模塊的阻抗隔離功能，能夠解決電壓采集模塊斷電檢修和故障時對電壓互感器采集回路阻抗造成的負面影響。

上述實施例中，電壓檢測裝置包括控制模塊，用于對控制開關(guān)進行控制，當然，這只是一種優(yōu)化的實施方式，如果利用系統(tǒng)中的控制設(shè)備進行控制的話，該電壓檢測裝置中就無需專門設(shè)置控制模塊。

阻抗隔離電路實施例

本實施例中，阻抗隔離電路是電壓檢測裝置的一部分，電壓檢測裝置除了包括阻抗隔離電路之外，還包括電壓采集模塊和控制模塊。由于上述電壓檢測裝置實施例中已對該阻抗隔離電路做出了詳細地描述，這里就不再具體說明。

以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。