[发明专利]CVT非线性模型、基于模型的系统与测量电压的方法

说明书

本发明公开了CVT非线性模型、基于模型的系统与测量电压的方法，涉及高电压测量技术领域，解决了CVT扩频方法多基于线性的模型，仅能扩频至谐波频段，无法满足暂态过电压的测量需求的问题。本发明包括主干路在电阻Rsubgt;1/subgt;和电容Csubgt;2/subgt;之间的节点接入补偿电抗器模型，补偿电抗器模型由两个并联支路构成，补偿电抗器模型的右端接入中间变压器模型；中间变压器模型包含一个一次侧绕组和两个二次侧绕组。本发明具有求得的负载端两端的电压波形和高压输入端的电压波形，与负载端与高压输入端的电压关联关系，可用于获得测量操作电压和雷电暂态过电压的能力。

技术领域

本发明涉及高电压测量技术领域，具体涉及CVT非线性模型、基于模型的系统与测量电压的方法。

背景技术

电力系统的暂态过电压已经成为电力系统故障的首要原因。雷电冲击、开关动作等因素可直接导致暂态过电压，从而引发闪络、短路、绝缘击穿等故障，甚至直接损毁电力设备，造成严重的人员和经济损失。随着电网结构的复杂化以及电压等级的升高，电力系统以及设备的可靠性更加受制于暂态过电压带来的危害。对暂态过电压的准确监测对电力设备的可靠运行、绝缘设计、故障预警、故障分析以及系统保护等具有及其重要的价值。

暂态电压的事故复杂多样，而由此产生的暂态电压波形也将含有丰富的频率成分。而目前，110kV及以上等级的电网大量应用电容式电压互感器(CVT)进行电压监测。但CVT仅能用于工频电压的测量难以满足暂态过电压监测的需求，现在已提出的CVT扩频方法多基于线性的模型，仅能扩频至谐波频段，无法满足暂态过电压的测量需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：已提出的CVT扩频方法多基于线性的模型，仅能扩频至谐波频段，无法满足暂态过电压的测量需求。本发明提供了解决上述问题的CVT非线性模型、基于模型的系统与测量电压的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种CVT非线性模型，包括多个非线性电感和非线性电阻组成的宽频等效电路模型，宽频等效电路模型为非线性模型；

高压输入端连入电容C₁、电阻R₁、电容C₂和电阻R₂串联主干路后接地；

主干路在电阻R₁和电容C₂之间的节点接入补偿电抗器模型。补偿电抗器模型由两个并联支路构成。第一并联支路为电感L_S和电阻Rs串联构成。第二并联支路由一个电容C_S构成；

补偿电抗器模型的右端接入中间变压器模型。中间变压器模型包含一个一次侧绕组和两个二次侧绕组。一次侧和二次侧绕组均由对地电容C_T1、C_T2、C_T2、绕组电阻R_T1、R_T2、R_T3和绕组漏感L_T1、L_T2、L_T3构成。中间变压器铁芯励磁支路由非线性电阻Rm和Lm并联构成。一次侧和两个二次侧绕组间由一个耦合电容C_C连接；

二次侧绕组中的阻尼器绕组中，对地杂散电容C_T2并联速饱和阻尼器，即并联一个非线性电感L_D和电阻R_D。

其中电感L_m、电阻R_m、电感L_S和电感L_D均为非线性元件，所述非线性元件的非线性特性以多项式拟合方式或其他奇函数的方式拟合到非线性模型中，其中非线性电阻拟合成I＝f(U)的形式，非线性电感拟合成I＝f(Ψ)的形式。基于非线性模型与基尔霍夫定理、各非线性元件上的非线性关系导出所述宽频等效模型的负载端关联高压输入端的电压方程式，所述方程式反映负载端两端关联高压输入端后的电压波形。