[其他]无接触式电压相位信号的获取方法及其应用

说明书

本发明是关于电工测量仪表中无接触式电压相位信号的获取方法，是一种具有一定的抗干扰能力并且又简单易行的方法。

在发电、供电部门和各工矿企业的变电、配电及生产车间的现场维护检验工作中常常需要测定若干电气量之间的相位关系。而目前世界上在测量工作中电压相位信号的获取均使用导线引入。给测量工作带来了许多不便。1986年4月在北京举行的第二届多国仪器仪表学术会议和展览会上法国的秀文阿诺公司展出的钳型功率因素计和“电测与仪表”杂志86年1期中《钳型感应式集成数字相位伏安表》一文所介绍的产品都存在电压相位信号需用导线引入仪表的缺点。CNGK    85107511专利文献所公开的技术提出了一种简单易行的电压相位信号获取方法。但是，由于在现场测量中往往会存在许多杂散电场的干扰因而使得这一方法所获取的电压相位信号会产生一定的误差。

本发明的目的是针对上述获取电压相位信号方法的缺陷利用屏蔽方法和必要时加接临时地线的方法来实现具有一定抗干扰能力的无接触式获取电压相位信号的目的。

在现行的三相制供电系统中，任一相线与地之间存在着一个与该相线电压变化规律相同的电场，同时还存在着与另外二条相线电压变化规律相关的电场和其它的一些杂散电场。因此处在该电场中的接地的非绝缘体中都会产生一种同时受上述各种电场影响的感应电流。如果使这一非绝缘物体比较靠近三条相线中的其中一条相线，同时，适当地加以屏蔽措施，则可以使这一非绝缘体至地的回路中产生的感应电流的相位只与所靠近的相线的电压相位相关。利用这一原理就可以实现具有一定抗干扰能力的无接触式获取电压相位信号的目的。具体原理见附图。图中（1）为被测相线;（2）为一种导电材料制成的电压相位信号感应端，它可以是任意形状的非绝缘物体;（3）、（4）分别是电压相位信号处理电路（7）的等效输入电阻和电容;（5）、（6）分别是使用测量装置人员作测量工作时的等效接地电阻和电容（8）为电压相位信号感应端周围的屏蔽层;（9）、（10）是被测相线以外的二条相线;（11）是临时接地导线。屏蔽层（8）使得电压相位信号感应端（2）不再受另外二条相线和其它杂散电场的干扰。被测相线（1）与电压相位信号感应端（2）形成一个电容，它使得电阻（3）、（5）和电容（4）、（6）至地的回路内产生一个微弱的电流，适当地选择电压相位信号感应端（2）的大小和外形，以及与被测相线（1）之间的距离使被测相线（1）与电压相位信号感应端（2）组成电容的容抗远大于电阻（3）、（5）和电容（4）、（6）的综合阻抗值，则这一微弱电流的相位会比被测相线（1）的电压相位约超前90°。将这一微弱电流的相位信号作为初步电压相位信号送到电压相位信号处理电路（7），处理之后即可得到与被测相线（1）的电压相位相关的电压相位信号，在某种情况下电压相位信号感应端（1）与电压相位信号处理电路相距较远，则它们之间的连接导线应具有防干扰的屏蔽层。某些测量现场会使得等效电阻（5）等效电容（6）所形成的综合阻抗值偏大，它会使得处于杂散电场中的工作人员本身感应上与测量工作无关的干扰电位，它将会对上述微弱电流的相位信号产生干扰。在这种情况下借助临时接地线（11）把等效电阻（5）等效电容（6）对地短路，就可以消除这种干扰。

本发明使人们能够在有一定干扰电场的环境中以简单的方法无接触地实现电力系统中与电压相位有关的各种测量。利用本发明的无接触式电压相位信号获取方法可以制成无接触式功率因数（角度）表，无接触式电压相位表（或相序表）或无接触式能流方向指示器和与电压相位有关的其它测量仪表及包括上述功能的多用表。