[发明专利]消除电容式交流分压器中直流电压分量的方法

说明书

本发明涉及一种消除电容式交流分压器中直流电压分量的方法，特别是对中高压的分压器，以及实现这种方法的电路与用这种电路构成的装置。

这种方法以及这种结构都已经在DE-OS    26    34    595中分别进行了阐述。在这个先有技术中，由一个开关和一个低欧姆电阻组成的串联电路作为开关器件与一个接地的电容式分压器的电容器相并联，与其并联的还有一个控制器件。在交流电压重新接上后，在第一次过零后大约经过一毫秒的延时后，控制器件便将开关打开。因此在正常工作条件下，在重新接到电源上后不大于半个周波，就达到正常工作条件，而在这段时间内输入是短路的。

然而，目前对高电压的测量多半要用电感式电压测量互感器。电压越高，这些设备也就越贵。

因此，过去力图用电容式高电压分压器和跟随测量放大器来测量高压。

于是在电容分压器中的直流电压项就成了问题。当某一瞬间在高电压分压器上的电压不为零时将分压器脱开的话，就产生直流电压。于是在放大器的输入端就保持着一个直流电压，即便是这个直流电压被放大器的输入电阻有所消弱的话，在上端电压电容器上所贮存的电苛，在重新接入高压时也要作为直流电压分量出现，这个直流电压分 量就加在交流电压上。这就使输出电压的过零点移动，这对于保护装置来说这是很重要的，同时还使电位浮动互感器的输出饱和。

为了改进上述结构，在DE-OS    28    46    285中提出了一种电路，在这种电路中如果确定了存在直流电压分量，就接入放电阻抗，在经过几个周波后再将它断开，如上所述，这种方法只在很短的一段时间内有不良的影响。

在那篇资料中提出了加上第二个高电压分压器，它将信号送给对直流电压封锁的第二个放大器的输入端，分压器包含几个测量电容器或控制电容器，以对不同的输入电压作不同的处理，并作出逻辑决定，将测量直流电压的输入端处某个可变阻抗元件交替地接上与断开几个半周波的时间，直到直流电压消失。

最简单情况可变阻抗元件是一个电阻和一个与其串联的开关。然而也可以是一个其电阻可调的半导体器件或一个开关寄存器，后者所带电阻与接数模转换器时相同或不同。

此外还有带纯电子滤波器的放大器，它将直流电压分量从测量信号中滤去。然而它对目前在幅值和相位精度方面的要求，对频率响应和暂态特性方面的要求，很难得到一个可使人接受的折衷的结果。还有，对这种方案的运行可靠性也难以控制，通常会产生所谓的前后偏差，因为由于存在变换时间而使输出电压不等于输入电压。

现在的快速保护装置已经要求在几毫秒后就得到放大器的输出电压，该电压应准确反映高电压，而且没有导致产生错误或误切断的位移。

在根据DE-OS28    46    285和DE-OS    26    34    595的先有技术中对此任务提出了解决的办法。与DE-OS    28    46    285相反，DE-OS26    34    595 的基本原理是：直流电压分量不是分几步逐渐消除的，而是在经过短时间后，在尽可能早的时刻瞬时地从简单的高电压分压器中全部消除。

先有技术在中高压范围内的短路措施，总要使被测交流电压失真。

相反，本发明尽快地消除了交流测量电压中的直流电压分量。而且在最大可能的范围内在重新产生中高压被测电压时没有失真，从而解决了这些根本的问题，避免使用了那些昂贵的大部件，例如电感式电压变换器、短路开关或类似的部件。

按照本发明，这些基本问题是这样解决的：交流测量电压通过一个电容与两条平行线路被送到一个测量放大器，交流测量电压是通过这两条线路中的一条被直接送至该放大器的，而交流测量电压的直流电压分量则是在这两条线路的另一条中被确定的，确定的方法是这样的：将交流测量电压分成许多小时间段，每个周波或是每半个周波中的时间段数量相等，对交流测量电压连续地按照时间段的频率进行一个周波的积分，以此决定的相应的直流电压值与原值反相地被送至测量放大器，并通过后者将信号传至测量互感器。

由于在放大器的一条平联支路中将交流测量电压数字化，并对所得的直流分量按交流测量电压的一个周波进行积分，并将它反相后送到测量放大器，就可完全避免任何对交流测量电压的影响，同时直流电压分量在很短的时间内完全得到了补偿。由于对一个周波进行积分，也就消除了较高频的干扰电压或噪音电压，所以实际上得到的只是纯直流电压分量，因而可以作到精确补偿。