一种电容式电压互感器仿真模型及仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种电容式电压互感器仿真模型及仿真方法，建立考虑多外界影响因素的电容式电压互感器仿真模型，对多个影响电容式电压互感器的外界因素进行分析，获得外界影响因素对电容式电压互感器测量准确度的影响规律，为现场运行的电容式电压互感器误差大、绝缘失效的原因提供理论依据，解决了当前仅对电容式电压互感器暂态性能进行仿真，缺少对多个外界因素影响电容式电压互感器测量准确度的稳态性能进行仿真的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备性能监测
，具体涉及一种电容式电压互感器仿真模型及仿真方法。
技术介绍
随着电力系统的不断发展，电容式电压互感器由于其绝缘强度高、成本低等优点，广泛应用于高压电网中作为电压监测设备，其测量结果是二次计量、继电保护、监控设备的重要依据。但由于电容式电压互感器的特殊原理，以及其所应用环境的复杂性，导致电容式电压互感器在使用过程中存在误差大、绝缘失效等问题。为了探索导致电容式电压互感器产生误差的因素及相关因素对其测量准确度的影响，目前通常采用建立电容式电压互感器仿真模型的方法，对其性能进行仿真，从而获得外界影响因素对电容式电压互感器测量准确度的影响规律。目前，对于电容式电压互感器的仿真模型主要是对铁芯动态磁化过程的数学描述。但由宽频、剩磁等引起的铁芯非线性，使描述铁芯动态磁化特性变得困难。根据对磁化特性曲线描述的不同，电容式电压互感器的仿真模型主要有三种：只考虑铁芯饱和引起非线性的静态模型、基于暂态磁化特性曲线的动态模型和用几个电路元件分别模拟造成互感器非线性因素的非线性时域等效电路模型。长期以来，多项研究致力于电容式电压互感器暂态性能仿真的研究，但主要集中于应用EMTP(电磁暂态计算程序)对电容式电压互感器暂态进行数值计算。虽然EMTP具有良好的计算精度，但其计算量大，在考核继电保护装置时不利于实时仿真系统的实时运行。另外，目前的多数研究主要针对电容式电压互感器的暂态性能仿真，对多个影响计量准确度因素的稳态仿真较少，关于
多个影响因素的电容式电压互感器准确度仿真模型的建立及仿真方法仍需进一步探索。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是建立了考虑多外界影响因素的电容式电压互感器仿真模型，对多个影响电容式电压互感器的外界因素进行分析，获得外界影响因素对电容式电压互感器测量准确度的影响规律，为现场运行的电容式电压互感器误差大、绝缘失效的原因提供理论依据，目的在于提供一种电容式电压互感器仿真模型及仿真方法，解决当前仅对电容式电压互感器暂态性能进行仿真，缺少对多个外界因素影响电容式电压互感器测量准确度的稳态性能进行仿真的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种电容式电压互感器仿真模型，包括外部环境表征电路和电压互感器等效电路，所述外部环境表征电路外接电压输入端，同时与电压互感器等效电路电连接，用于模拟外界影响因素的变化进而影响电压互感器等效电路的输出电压；所述电压互感器等效电路外接电压输出端，同时与外部环境表征电路电连接，用于等效电压互感器电路。特别地，所述外部环境表征电路具体包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容，其中，串联的第一电阻与第二电阻、串联的第三电阻与第四电阻均设置于第一外部电压输入端和地之间，第三电容设置于第二外部电压输入端和电压互感器等效电路之间，第四电容设置于电压互感器等效电路和地之间。特别地，所述电压互感器等效电路具体包括：第一电容、第二电容、第四电容、第五电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电阻、第
六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻，其中，串联的第一电容与第二电容设置于第一外部电压输入端和地之间，第一电容与第二电容的公共端连接第三电容，第一电感、第五电阻和第四电容串联后设置于第三电阻和第四电阻的公共端与地之间，第六电阻与第二电感并联后设置于第四电容的两侧，第三电感和第八电阻串联后与第五电容并联，再串联第七电阻后设置于第四电容的两侧，第九电阻与第四电感串联后设置于第四电容的两侧。特别地，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第九电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第四电感大小均可调。一种电容式电压互感器仿真方法，包括建立上述电压互感器仿真模型，通过实验获得外界影响因素与电压互感器电子元件参数的对应关系，进而修改电压互感器电子元件参数，等效表征外界影响因素的变化，仿真电压互感器输出电压的变化，从而获得外界影响因素对电压互感器的影响规律。特别地，所述外接影响因素包括：环境温度、环境湿度、污秽、外部电场和二次负荷本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术所述一种电容式电压互感器仿真模型及仿真方法，能够建立考虑多外界影响因素的电容式电压互感器仿真模型，对多个影响电容式电压互感器的外界因素进行分析，获得外界影响因素对电容式电压互感器测量准确度的影响规律，为现场运行的电容式电压互感器误差大、绝缘失效的原因提供理论依据，解决了当前仅对电容式电压互感器暂态性能进行仿真，缺少对多个外界因素影响电容式电压互感器测量准确度的稳态性能进行仿真的问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的
一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术实施例1提供的电容式电压互感器等效电路图。图2为本专利技术实施例1提供的电容式电压互感器仿真模型。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1所示，图1为本专利技术实施例1提供的电容式电压互感器等效电路图。本实施例中，为了得到电容式电压互感器电路的计算模型，结合其电路的基本结构，一次侧电源采用工频电压源，将图1中端子1-2左侧的线路用戴维南定理做等效电路计算，并将各参数都折算到一次侧，所得的电容式电压互感器等值电路如图1所示。其中，Lk、Rk为电容式电压互感器补偿电抗器及中间变压器的电感和电阻；Lm、Rm为电容式电压互感器中间变压器的激磁支路电感和电阻；L2、R2为电容式电压互感器折算到一次侧负荷的电感和电阻；Cf、Rf、Lf、rf为电容式电压互感器阻尼器的电容、电阻、电感、小电阻；im为电容式电压互感器流过Lm、Rm的电流之和；i1、if、i2为电容式电压互感器流过RK、Rf、R2的电流；u2为电容式电压互感器折算后的二次侧输出电压。折算后的一次侧输入电压u1及等效电容Ce如式(2-1)所示，其中，C1为电容式电压互感器高压电容，C2为电容式电压互感器低压电容，Ce为电容式电压互感器高压电容与低压电容的并联值。 u 1 = C 1 C 1 + C 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式电压互感器仿真模型，其特征在于，包括外部环境表征电路和电压互感器等效电路，所述外部环境表征电路外接电压输入端，同时与电压互感器等效电路电连接，用于模拟外界影响因素的变化进而影响电压互感器等效电路的输出电压；所述电压互感器等效电路外接电压输出端，同时与外部环境表征电路电连接，用于等效电压互感器电路。

【技术特征摘要】
1.一种电容式电压互感器仿真模型，其特征在于，包括外部环境表征电路和电压互感器等效电路，所述外部环境表征电路外接电压输入端，同时与电压互感器等效电路电连接，用于模拟外界影响因素的变化进而影响电压互感器等效电路的输出电压；所述电压互感器等效电路外接电压输出端，同时与外部环境表征电路电连接，用于等效电压互感器电路。2.如权利要求1所述的电容式电压互感器仿真模型，其特征在于，所述外部环境表征电路具体包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容，其中，串联的第一电阻与第二电阻、串联的第三电阻与第四电阻均设置于第一外部电压输入端和地之间，第三电容设置于第二外部电压输入端和电压互感器等效电路之间，第四电容设置于电压互感器等效电路和地之间。3.如权利要求2所述的电容式电压互感器仿真模型，其特征在于，所述电压互感器等效电路具体包括：第一电容、第二电容、第四电容、第五电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻，其中，串联的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福州，刘鹍，艾兵，罗睿希，陈伟根，杜林，李永森，陈斌，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，重庆大学，
类型：发明
国别省市：四川;51