基于电容分压的电子式电压互感器的研究

论文摘要

在电力系统中,电压互感器是电能计量和继电保护中的重要设备。现在我国的电力系统中的电压互感器包括:电磁式电压互感器、电容式电压互感器、电子式电压互感器。随着电网电压运行等级的不断提高,越来越多的缺点出现在了传统的电压互感器上,电子式电压互感器与传统电压互感器相比,无铁磁谐振,且在绝缘、精度、带宽和成本等方面具有优势,所以电子式电压互感器取代传统电压互感器是一种必然趋势。本文主要研究的是基于电容分压的电子式电压互感器。传感器的精度在很大程度上决定了电子式电压互感器的精度,由本文分析得知,在高电压等级下,电容分压器是电子式电压互感器传感器的合适选择。本文分析了电容分压器的原理、杂散电容和温度等因素对电容分压器的影响,并研究了以电容分压器为传感器的电子式电压互感器的暂态特性,总结出了改进电子式电压互感器的稳态性能和暂态性能的一些措施。作为电子式电压互感器的一个重要组成部分,本文还对电子式互感器的数据采集系统和信号处理做了一定的研究,重点研究了滤波器、数字积分器、相位补偿环节,设计了模拟低通滤波器,提出了基于FPGA的数字积分器的实现。合并单元是电子式互感器和变电站二次设备接口的重要装置,本文分析了实现合并单元的功能模块,对合并单元的同步做了研究。本文设计和制作了一台110kV电子式电压互感器样机,并进行了准确度测试,准确度符合0.2级标准。最后本文提出了一种基于LabVIEW的电子式互感器校验系统,该校验系统能准确测定出电子式互感器的比值误差、相角误差等性能指标,通过实验测试,该系统性能稳定,测试结果正确。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 电子式电压互感器简介
• 1.3 国内外电子式互感器的研究现状
• 1.4 论文的主要工作和章节安排
• 2 电子式电压互感器传感器的分析
• 2.1 引言
• 2.2 电阻分压器
• 2.3 阻容分压器
• 2.4 电容分压器
• 2.5 影响电容分压器准确度的因素
• 2.6 电容分压器的结构
• 2.7 电子式电压互感器暂态特性分析
• 2.8 本章小结
• 3 电子式互感器的数据采集和信号处理
• 3.1 引言
• 3.2 滤波器的设计
• 3.3 积分器的原理与设计
• 3.4 电子式互感器的相位补偿
• 3.5 本章小结
• 4 电子式互感器的合并单元
• 4.1 合并单元的定义
• 4.2 合并单元通信接口标准
• 4.3 合并单元的功能模块
• 4.4 同步功能模块的实现
• 4.5 本章小结
• 5 电子式电压互感器样机制作及试验
• 5.1 前言
• 5.2 电容分压器参数的确定
• 5.3 准确度试验
• 5.4 本章小结
• 6 电子式互感器的校验系统研究
• 6.1 引言
• 6.2 电子式互感器的校验系统
• 6.3 校验系统程序设计
• 6.4 数据处理算法与测试结果
• 6.5 数字输出型电子式互感器的校验系统
• 6.6 本章小结
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文