[发明专利]基于非线性宽频模型的暂态过电压测量装置与方法

说明书

本发明公开了基于非线性宽频模型的暂态过电压测量装置与方法，涉及暂态电压测量技术领域，解决了CVT无法满足暂态过电压的测量需求的问题。本发明包括在CVT的电容单元的电阻R1与电容C2之间的连接点后接电磁单元模型，电磁单元模型包括稳态模块和高频模块，所述稳态模块与高频模块连接，稳态模块包括补偿电抗器、变压器和谐振阻尼器，高频模块左边两端口分别接在CVT的中压点或电容单元的高频电压输入端和地，右边两端口分别连接电磁单元模型输出和地，电磁单元模型输出也为整体CVT模型的输出端。通过本发明，CVT可获得测量具有高频电压的能力，满足对暂态过电压的测量需求。

技术领域

本发明涉及暂态电压测量技术领域，具体涉及基于非线性宽频模型的暂态过电压测量装置与方法。

背景技术

电力系统中具有高频成分的暂态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：CVT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基于非线性宽频模型的暂态过电压测量装置与方法。

本发明通过下述技术方案实现：

基于非线性宽频模型的暂态过电压测量装置，包括在CVT的电容单元的电阻R1与电容C2之间的连接点后接电磁单元模型；

所述电磁单元模型包括稳态模块和高频模块，所述稳态模块与高频模块连接，所述稳态模块是由具有物理意义的元件构成的物理模型，稳态模块包括补偿电抗器、中间变压器和谐振阻尼器，高频模块左边两端口分别接在CVT的中压点或电容单元的高频电压输入端和地，右边两端口分别连接电磁单元模型输出和地，电磁单元模型输出也为整体CVT模型的输出端。

进一步地，所述高频模块为二端口网络导纳参数π型等效后再经福斯特II型RLCG电路综合后的等效电路。

进一步地，所述稳态模块中涉及补偿电抗器的模型由一个补偿电感L_s和等效电阻R_s串联构成，补偿电抗器右边接中间变压器，中间变压器基于经典T型电路构建，中间变压器包括一次侧绕组的漏抗L_T1和铜耗R_T1、二次侧绕组的漏抗L_T2和铜耗R_T2，二次侧绕组右边端口为电磁单元模型输出，一次与二次侧绕组之间的励磁支路由非线性电阻R_m和非线性电感L_m并联而成，电阻Rm与电感Lm二次侧再并联阻尼器。

进一步地，涉及阻尼器的稳态模块部分根据CVT中阻尼器类型的原理图选择和构建。

进一步地，所述CVT的电容单元包括顺序连接的电容C₁、电阻R₁、电容C₂和电阻R₂，其中电容C₁前连接高压输入端，电阻R₂后接地。

基于非线性宽频模型的暂态过电压测量方法，包括如下步骤：