[发明专利]一种基于SF6平行板电容的电压互感器在线校验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于SF₆平行板电容的电压互感器在线校验系统，用于对变电站中电子式电压互感器或传统电压互感器在线路不停电的情况下进行实时准确度校验或运行状态监测。

背景技术

作为电力系统中的关键测量设备之一，互感器的准确度和稳定性是电力系统安全稳定运行的保证。为了保证互感器的准确度，需要对互感器进行校验。

目前无论是针对传统互感器，还是针对电子式互感器，校验方式主要采用离线校验方式，即：被校验互感器所在的线路停电，互感器从电网中退出运行，然后利用升压、升流装置对互感器施加激励，进行准确度的校验。这种校验方式周期长，每次校验时所需的操作十分复杂，需要开工作票、多个部门配合等，给供电公司和用户带来了很大的不便。另外，数字化变电站中电子式互感器的运用对校验技术提出了更高的要求。与传统互感器相比，电子式互感器在传感原理、光纤传输等方面具有很大的优势，应用越来越多。但由于是新兴的技术，运行过程中也出现了较多的问题，其中准确度问题占较大比重，突出表现在准确度超差现象严重、误差稳定性较差、准确度问题发生频率较高等方面。因此，需要缩短电子式互感器的校验周期。如果采用传统离线校验方式，校验周期缩短意味着频繁的停电，造成不便且停电损失大。因此，需要研究能在线路带电状态下对互感器进行在线校验的装置。

目前对于电子式电压互感器在线校验技术的研究比较少，究其原因主要有以下几点：一是目前校验时的标准互感器一般为电磁式互感器，随着电压等级的提高体积非常笨重，不利于现场的使用。因此，体积小、重量轻、准确度高的新型传感技术成为研究的难点；二是如何在线路带电情况下在线获取一次电压信号，目前带电操作通常采用绝缘操作杆的形式，这种操作需要操作人员手持操作杆完成，在线路带电时存在安全隐患。因此，一次电压信号的安全采集技术是第二个研究难点。

专利CN102645643A 提出了一种电子式电压互感器在线校验系统，采用传统电磁式电压互感器作为标准互感器。在电压等级较高（220kv以上）时，电磁式电压互感器的体积与重量急剧增大，因此不利于现场使用，且绝缘成本急剧攀升。另外，电磁式电压互感器作为感性设备，接入带电母线时有可能产生谐振过电压，存在一定的安全风险。专利CN102401889A和CN102313879A提出了针对电子式电流互感器的在线校验方法，但只能用于电流互感器的校验，不能用于电压互感器的校验。

发明内容

针对目前电压互感器校验技术存在的不足，本发明研究了基于新型传感原理的标准电压互感器，提出了一种基于SF₆平行板电容的电压互感器在线校验系统。采用SF₆平行板电容作为电压传感单元，通过检测其中的电流信号获取一次电压信号，在同等电压等级下，大大降低了标准互感器的体积和重量，绝缘设计也变得简单，从而使在线校验的实现更为简单易行。由于电容中的电流与一次电压成微分关系，本发明采用改进的数字积分算法，在基于LabVIEW的软件平台中实现，可以准确的还原被测信号，克服了模拟积分器存在的零漂、温漂等问题。本发明中的在线校验系统，既适用于数字量输出的电子式电压互感器，也适用于模拟量输出的传统互感器。它可以在线路带电的状态下完成电压互感器的在线校验，缩短了校验周期，避免了停电带来的不便和损失。

本发明的技术方案如下：

一种基于SF₆平行板电容的电压互感器在线校验系统，包括一次电压传感单元、数字化采集单元、光信号处理单元和智能处理单元。一次电压传感单元采用SF₆平行板电容器作为电压传感单元，通过检测电容中的电流获取一次电压信号；一次传感单元通过升降平台接入或退出一次导线，实现高压信号的在线获取；一次电压传感单元的输出通过屏蔽电缆与数字化采集单元相连；数字化采集单元的输出为数字量光信号，通过光信号处理单元传输至低压侧的智能处理单元。

所述的一次传感单元，采用SF₆平行板电容器实现。SF₆平行板电容器包含有高压电极、低压电极和绝缘套管。高低压电极采用铝合金材料制成，重量轻且导电性能好。整个电容器是封闭的，内部充有SF₆绝缘气体或N₂和SF₆的混合气体，既可以保证电容器的绝缘性能，内部的这种环境又可以形成一种气体电容器。电容器高压电极上方含有均压环，电容器通过均压环与一次导线相连，均压环起到导线的作用，还可以使电容器周围的电场变得均匀，防止尖端放电干扰测试结果。