一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，利用信号采集器进行信号收集，电容式电压互感器高压电容C1作为高压臂，与其连接中压电容C2，接入低压电容C3，对测量装置的电容值仅有微小的改变，其能够检查高压侧的负载特性，因此低压臂电容测量传感器可以长期挂网正常运行，实现对电网电压的实时监测，本发明专利技术能够有效应对换流站内的复杂电磁干扰，实现过电压信号的无畸变远距离传输，且成本较低，体积较小，通过水平辐射式布局有效的避免内部寄生电容对过电压测量性能的影响，通过首端匹配电阻R匹配，消除了高频过电压信号在电缆中的折反射。在电缆中的折反射。在电缆中的折反射。

【技术实现步骤摘要】
一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统


[0001]本专利技术属于高压换流站电压监测领域，具体涉及一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统。

技术介绍

[0002]过电压是引发换流站中各类事故的首要原因，然而由于电压等级高、过电压持续时间短以及换流站内强电磁干扰等因素，高压换流站内现有的测量设备无法准确测得过电压波形。
[0003]准确测得过电压的瞬态波形，对正确分析过电压产生的原因，防止过电压事故，提高电网运行的稳定性具有重要意义。
[0004]专利文献CN112968462A公开的一种换流站过电压控制方法及过电压控制系统，该方法适用于极控制系统，基于N个电压测量装置，判断测量的换流站的换流阀出口电压Udp异常，测量换流站的直流母线电压Udlb是否异常；若直流母线电压Udlb异常，执行第一直流出口电压Udc1检测，得到第一检测结果；若直流母线电压Udlb正常，执行第二直流出口电压Udc2检测，得到第二检测结果；当第一检测结果或第二检测结果指示当前处于过电压状态时，执行过电压保护操作。但该专利未对传感器外屏蔽措施进行设计，对换流站内复杂电磁干扰环境的抗干扰能力不高。
[0005]专利文献CN201310182263.4公开的一种雷电过电压测量系统，其包括雷电过电压传感器、高速数据采集处理单元和太阳能供电系统。所述雷电过电压传感器采用高速电容分压器实现，其通过高速电容分压的操作，能够采集到雷电过电压时的瞬间电压。所述高速数据采集处理单元从所述雷电过电压传感器获取所述低电压信号，首先经过所述模数转换器的模数转换，然后在所述缓存器中缓存，处理器读取所述缓存器中的数据然后进行处理。所述太阳能供电系统能够为本专利技术的雷电过电压测量系统提供能源，无需连接一般的交流电网电源，避免测量雷击产生的高电压对交流电网的影响。该专利测量雷电过电压精度高，但该专利未对高频的信号远距离传输时传输线中的折反射波进行消除，无法有效屏蔽换流站内电磁环境对二次电缆的干扰。
[0006]目前受内部工作原理限制，电容式电压互感器内的电磁单元无法有效实现高频过电压测量，因此，根据高压电网实时过电压监测需求，提出一种既满足抗干扰要求又易于安装测量的换流站过电压测量装置显得十分必要。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，以克服现有技术的不足。
[0008]一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，包括低压电容C3、电容式电压互感器、匹配电阻R和信号采集器，低压电容C3的一端与电容式电压互感器的中压电容C2一端和匹配电阻R一端连接，低压电容C3的另一端接地，低压电容C3的另一端和匹配电阻R的
另一端连接信号采集器。
[0009]优选的，低压电容C3和匹配电阻R通过电路板集成设置于电磁屏蔽罩(5)内。
[0010]优选的，电磁屏蔽罩的壳体上设置有中压端子接口和低压端子接口，中压端子接口通过双屏蔽同轴电缆连接匹配电阻R的一端和低压电容C3的一端，低压端子接口通过双屏蔽同轴电缆连接低压电容C3的另一端。
[0011]优选的，电路板上周向阵列设置多个低压电容C3。
[0012]优选的，电磁屏蔽罩的壳体上设置有BNC接头，采用BNC接头连接匹配电阻R的另一端和低压电容C3的另一端。
[0013]优选的，电磁屏蔽罩采用双层屏蔽结构，外层为碳钢材料，内层为坡莫合金。
[0014]优选的，双屏蔽同轴电缆采用混合多点接地，双屏蔽同轴电缆的一端直接接地，其余各点经电容接地以避免在屏蔽层中出现环流。
[0015]优选的，相邻接地点间的间隔为工作信号波长的1/10。
[0016]优选的，双屏蔽同轴电缆采用阻抗为50欧姆或75欧姆的同轴电缆。
[0017]优选的，匹配电阻R适用于50欧姆和75欧姆信号电缆。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，利用信号采集器进行信号收集，电容式电压互感器高压电容C1作为高压臂，与其连接中压电容C2，接入低压电容C3，对测量装置的电容值仅有微小的改变，其能够检查高压侧的负载特性，因此低压臂电容测量传感器可以长期挂网正常运行，实现对电网电压的实时监测，本专利技术能够有效应对换流站内的复杂电磁干扰，实现过电压信号的无畸变远距离传输，且成本较低，体积较小。
[0020]优选的，通过水平辐射式布局有效的避免内部寄生电容对过电压测量性能的影响，通过首端匹配电阻R匹配，消除了高频过电压信号在电缆中的折反射。
[0021]优选的，经双层屏蔽同轴电缆将过电压信号传输至远距离外的信号采集器记录，双层屏蔽同轴电缆采用多点混合接地方式以避免传输过程中的电磁干扰。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例中过电压测量系统结构示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例中基于电容式电压互感器内部串联分压的测量的原理示意图。
[0024]图3为本专利技术实施例中低压臂电容与高压臂形成分压器后包含电磁单元的串联分压的等效电路图。
[0025]图4为本专利技术实施例中测量装置与同轴电缆连接整体结构示意图。
[0026]图5为本专利技术实施例中测量传输电缆的多点经小电容串联接地示意图。
[0027]图6为本专利技术实施例中对水平辐射布局结构内部杂散参数优化以改善其高频响应的示意图。
[0028]图7为本专利技术实施例中在电容式电压互感器高压侧施加冲击电压下传感器测量结果。
[0029]图8为本专利技术实施例中测量结果在高时间分辨率下与标准波形的对比图。
[0030]图中，1、BNC接头；2、低压端子接口；3、中压端子接口；4、电路板；5、电磁屏蔽罩。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0032]本专利技术应用于换流站复杂电磁环境下，基于电容式电压互感器串联分压的过电压测量系统，其电路原理图如图4所示，包括低压电容C3、电容式电压互感器、匹配电阻R和信号采集器，低压电容C3的一端与电容式电压互感器的中压电容C2一端和匹配电阻R一端连接，低压电容C3的另一端接地，低压电容C3的另一端和匹配电阻R的另一端连接信号采集器，形成电路原理如图3所示，C1、C2和C3分别为高压电容、中压电容和串入的低压电容，Ls、Rs为补偿电抗器的等效阻抗，Lt1和Rt1分别为中间变压器的一次绕组漏感和电阻，Lt2和Rt2为二次绕组漏感和电阻折算至一次侧的值，Rm、LM为变压器的励磁阻抗，Lb和Rb分别为阻尼装置折算到一次侧的值；利用信号采集器进行信号收集，电容式电压互感器高压电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，其特征在于，包括低压电容C3、电容式电压互感器、匹配电阻R和信号采集器，低压电容C3的一端与电容式电压互感器的中压电容C2一端和匹配电阻R一端连接，低压电容C3的另一端接地，低压电容C3的另一端和匹配电阻R的另一端连接信号采集器。2.根据权利要求1所述的一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，其特征在于，低压电容C3和匹配电阻R通过电路板(4)集成设置于电磁屏蔽罩(5)内。3.根据权利要求2所述的一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，其特征在于，电磁屏蔽罩(5)的壳体上设置有中压端子接口(3)和低压端子接口(2)，中压端子接口(3)通过双屏蔽同轴电缆连接匹配电阻R的一端和低压电容C3的一端，低压端子接口(2)通过双屏蔽同轴电缆连接低压电容C3的另一端。4.根据权利要求2所述的一种高压换流站复杂电磁环境下过电压测量系统，其特征在于，电路板(4)上周向阵列设置多个低压电容C3。5.根据权利要求2所述的一种高压换流站复...

【专利技术属性】
技术研发人员：左坤，郭璨，陈维，申巍，王鸿，谷永刚，王森，韩彦华，王荆，牛博，张璐，王辰曦，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：