[发明专利]电容式电压互感器暂态误差数字校正方法

摘要

一种电容式电压互感器暂态误差的数字校正方法，该方法可使电容式电压互感器在一次输入电压突然下降时的二次输出误差下降到2％左右，为使用电容式电压互感器输出信号的快速继电保护、故障测距装置提供能准确、快速跟踪输入电压变化的电压信号的数字校正方法。其基本原理是将电容式电压互感器看作是一个时不变传输网络，其二次输出电压和一次输入电压之间必然存在某种对应关系，在采集得到二次电压输出值的基础上，可根据其对应关系推求出一次电压波形从而可以消除电容式电压互感器的暂态误差。

主权项

1、一种电容式电压互感器暂态误差的数字校正方法，该方法包括以下步骤：(1)建立电容式电压互感器的等值电路模型；(2)根据等值电路，建立电容式电压互感器的数学模型；$i_2{R}_2+L_2\frac{{\mathrm{di}}_2}{\mathrm{dt}}=U_2---\left\{\begin{array}{c}W\frac{d{\psi }_U}{\mathrm{dt}}=U_2\\ i_U=f\left({\psi }_U\right)\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}{L}_f\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{Lf}}}{\mathrm{dt}}=U_{\mathrm{Cf}}\\ C_f\frac{{\mathrm{dU}}_{\mathrm{Cf}}}{\mathrm{dt}}=\frac{U_2-U_{\mathrm{Cf}}}{R_f}-i_{\mathrm{Lf}}\\ i_f=(U_2-U_{\mathrm{Cf}})/R_f\end{array}---\right.\left\{\begin{array}{c}{i}_1=i_2+i_f+i_U\\ U_1=\frac{1}{C_e}{\int }_0^t{i}_1\mathrm{dt}+L_1\frac{{\mathrm{di}}_1}{\mathrm{dt}}+R_1{i}_1+U_2\end{array}\right.$ (3)用叠加原理求解一阶微分方程组的初始值，初始值如下：Ψu(0)＝0，iU(0)＝0，iL(0)＝0，i2(0)＝0(4)用改进欧拉法求解一阶微分方程，其求解方式如下：i2(k)＝{AU+(Δt/2)[U2(k)+U2(k-1)]-[Ai2R2+R2(Δt/2)i2(k-1)-L2i2(0)]}/[L2+(Δt/2)R2]iU(k)＝(1/LU){AU+(Δt/2)[U2(k)+U2(k-1)]}+iU(0)$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{Lfp}}\left(k\right)=i_{\mathrm{Lf}}(k-1)+(\mathrm{\Delta t}/L_f)U_{\mathrm{Cf}}(k-1)\\ U_{\mathrm{Cfp}}\left(k\right)=U_{\mathrm{Cf}}(k-1)+(\mathrm{\Delta t}/C_f)\left\{\right[U_2(k-1)-U_{\mathrm{Cf}}(k-1)]/R_f-i_{\mathrm{Lf}}(k-1)\}\\ i_{\mathrm{Lfc}}\left(k\right)=i_{\mathrm{Lf}}(k-1)+(\mathrm{\Delta t}/L_f)U_{\mathrm{Cfp}}\left(k\right)\\ U_{\mathrm{Cfc}}\left(k\right)=U_{\mathrm{Cf}}(k-1)+(\mathrm{\Delta t}/C_f)\left\{\right[U_2(k-1)-U_{\mathrm{Cfp}}(k-1)]/R_f-i_{\mathrm{Lfp}}(k-1)\}\\ i_{\mathrm{Lf}}\left(k\right)=[i_{\mathrm{Lfp}}\left(k\right)+i_{\mathrm{Lfc}}\left(k\right)]/2\\ U_{\mathrm{Cf}}\left(k\right)=[U_{\mathrm{Cfp}}\left(k\right)+U_{\mathrm{Cfc}}\left(k\right)]/2\\ i_f\left(k\right)=[U_2\left(k\right)-U_{\mathrm{Cf}}\left(k\right)]/R_f\end{array}\right.$ i1(k)＝i2(k)+iU(k)+if(k)U1(k)＝(1/Ce){Ai1+(Δt/2)[i1(k)+i1(k-1)]}+(L1/Δt)[i1(k)-i1(k-1)+R1i1(k)+U2(k)]$\left\{\begin{array}{c}{A}_{i1}=(\mathrm{\Delta t}/2)\underset{i=1}{\overset{k-1}{\Sigma }}[i_2\left(i\right)+i_2(i-1)]\\ A_{i2}=(\mathrm{\Delta t}/2)\underset{i=1}{\overset{k-1}{\Sigma }}[i_1\left(i\right)+i_1(i-1)]\\ A_U=(\mathrm{\Delta t}/2)\underset{i=1}{\overset{k-1}{\Sigma }}[U_2\left(i\right)+U_2(i-1)]\end{array}\right.$ 对以上方程式中的U2、U1进行叠加原理处理，求解上述方程式即可计算出U1(k)值，U1(k)值反映电容式电压互感器的一次电压波形，U1(k)乘以电压变换系数(C1+C2)/C1即得到反映电力系统一次电压变化的电压信号，将得到的电压信号再除以中间变压器变比系数NPT即可得到电容式电压互感器经过校正的二次电压值。