第29卷第4期电力自动化设备V01.29No.4①2009年4月ElectricPowerAutomationEquipmentApr.2009基于电压一电流变换的电子式电压互感器冯建勤,师宝山,梁威,姜素霞(郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南郑州450002摘要:提出一种新型电子式电压互感器,主要由电压一电流变换元件和弱电流检测处理装置组成。电压一电流变换元件接于被测母线与大地之间,完成母线电压到毫安级别弱电流的转换。弱电流检测处理装置安装于电压一电流变换元件的接地侧,实现接地线中毫安级别弱电流的隔离测量,完成电流到电压的换算及测量误差的软件补偿,为测量仪表和继电保护装置提供数字信号与模拟信号输出。研究表明:该电子式电压互感器不仅技术上可行,而且易于实用化,能够用于电网电压的精确测量。关键词:电压一电流变换;弱电流检测;电子式电压互感器;厚膜电阻;弱电流传感器中图分类号:TM451文献标识码:A文章编号:1006—6047(200904—0118—040引言为了适应并促进较低电压等级电网的数字化发展趋势,提出了适用于6"-35kV电网的电阻分压式电子型电压互感器ERVT(ElectronicResistor-di-vider—basedVoltageTransformer[1-43。这种ERVT采用电阻分压器作为传感单元,将被测母线电压转换成与之成比例的小电压信号送信号处理电路进行滤波、移相及放大等处理,最后输出满足IEC60044—7标准的信号,供测量和保护装置使用。由于信号处理单元对地电位很低,不存在对地绝缘问题,因而无需使用光纤进行信号传输。显然,ERVT具有测量频带宽、动态特性好、线性范围大、绝缘结构简单、体积小、造价低、易实用化等优点。但是,ERVT也存在明显的不足之处,如:适用范围有限、没有实现一次系统与二次系统的完全隔离、二次系统易受一次系统的干扰等。为了克服这些缺点,进一步简化电压互感器的绝缘结构,现提出一种基于电压一电流变换和弱电流检测技术的电子式电压互感器EVCVT(ElectronicVoltage—Current—conversion—basedVoltageTransformer。1组成原理基于电压一电流变换和弱电流检测技术的EVCVT的组成结构与工作原理如图l所示。由图1可见,EVCVT由电压一电流变换元件Zvl、弱电流检测处理装置以及保护间隙S等3部分组成。其中,电压一电流变换元件Zw选用精密线性复阻抗,它的一端接于被测母线,另一端接地。流经历的电流,。与母线电压U之间呈现线性关系,二收稿日期:2008—09—01;修回日期:2008—11—21基金项目:郑州市国际合作项目(074SGHH21276;河南省国际科技合作计划项目(0646630015S:叫弘数据处理单元雕髓聃警弱电流传信号输出单元数字信号模拟信号于吾感单兀图1基于电压一电流变换的电子式电压互感器组成原理示意图Fig.1Schematicdiagramofelectronicvoltagetransformerbasedonvoltage—-to—-currentconversion者之间的关系见式(1:U。=ZvlI。(1由式(1可知,如果复阻抗Zvl的阻抗值zⅥ与阻抗角仇为固定值,则电压U。与电流Jx之间就会存在固定的比例关系和固定的相位关系,比例因子为Z.VI,相位差为仇。由于电压一电流变换元件为精密线性元件,只要适当选取阻抗值zⅥ,电压一电流变换元件Zw就可以把被测母线电压U。按固定比例关系(1lzⅥ转换为毫安级别的弱电流J,,而且电压到电流变换过程中所产生的固定的相位偏差取决于变换元件的阻抗角识。弱电流检测处理装置是利用电子测量技术和微机检测技术实现的电子检测处理装置,由弱电流传感单元、数据处理单元以及信号输出单元3个部分组成,其主要功能如下:a.实现对电压一电流变换元件接地引线中毫安级别弱电流,,的精确测量;b.根据式(1,将电流I。的测量结果换算成被测母线电压U。;c.以模拟信号形式输出被测电压信号,供模拟仪表与模拟保护装置使用;止以数字信号形式输出被测电压信号,供数字仪表以及数字保护装置使用。由于电子检测处理装置安装于电压一电流变换第4期冯建勤.等:基于电压一电流变换的电子式电压百感器元件的接地侧,其对地电位非常低,不存在对地绝缘问题。因此,它与二次装置之间的连接不必使用光纤传输。且对供电电源也无特殊要求。但是,如果在EVCVT的运行中出现接地不良(接地线松动或断线,一次侧的高电压将会窜入到二次侧,将会严重威胁二次设备与人身安全。为了避免这种情况,在EVCVT的一次侧设...