一种直流高压分压器的校准装置及校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种直流高压分压器的校准装置和校准方法，校准装置包括：标准分压器组，由至少两个标准直流高压分压器串接组成，且串接后的总的额定电压不小于目标直流高压分压器的额定电压；直流电压分布式同步测量装置，包括至少三个电压采集模块，每个电压采集模块一一对应连接在所述标准直流高压分压器和目标直流高压分压器的低压臂两端，用于同步采集所述标准直流高压分压器的二次输出电压；高压电源，为标准分压器组的两端施加工作电压，所述工作电压的不大于所述标准直流高压分压器在串接后的总的额定电压。本发明专利技术解决了直流高压分压器校准时，高电压等级分压器无法通过低电压等级的标准直流高压分压器使用比较法直接校准的问题。校准的问题。校准的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种直流高压分压器的校准装置及校准方法


[0001]本专利技术涉及高压分压器的校准
，特别涉及一种直流高压分压器校准装置及校准方法。

技术介绍

[0002]直流高压分压器：高压分压器是现场测量用的专用仪器仪表，整个设备由分压器和测量仪表两部分组成。分压器采用平衡式等电位屏蔽结构，在完全密封的绝缘筒内部采用优质电子元件，而使整个装置具有测试准确、线性好、性能稳定等特性。直流高压分压器能够将直流高电压等比例地衰减为直流小电压，以适于电测仪表直接测量。
[0003]直流高电压在日常生活、工业生产、科学研究中有着广泛的应用。电视机和一些照明设备常使用直流高电压来驱动，电动汽车和充电设施使用直流高电压可大幅度缩短充电时间，化学工业中的电化学反应、大型粒子加速器、电子对撞机及核聚变装置都需要使用直流高电压。为更好的运用直流高电压，需要对电压准确测量并保证量值的统一。
[0004]随着我国特高压输电工程的建设，对更高电压等级的电压测量与量值校准方法和装备提出迫切的需求。直流高压分压器是普遍采用的直流高压测量装置。为保证直流高压分压器测量的准确度，必须对分压器的分压比进行准确校准（分压器分压比的校准也称分压器分压比的溯源）。目前的对分压器的分压比进行准确校准的方法有如下几种：（1）步进法步进法是测量在相同的电压下两个分压器单独及其串联组成的分压器的分压比，利用两分压器高压臂电阻的电压系数来计算分压器的电压系数。但此方法在测量过程中需要高压电源保持高稳定状态，随着电压等级的提高，电源的稳定性难以保证，而且会为测量结果引入因电源波动带来的不确定度分量。
[0005]但此方法在测量过程中需要高压电源保持高稳定状态，随着电压等级的提高，电源的稳定性难以保证，而且会为测量结果引入因电源波动带来的不确定度分量。
[0006]（2）泄漏电流法泄漏电流法使用基于光纤或无线通讯的同步采集系统，对流入高压臂和流出低压臂的电流进行测量，用两者的差值来计算分压器的泄漏电流。因为随着电压等级的升高，泄漏成为影响分压器分压比电压系数的主要因素，故可通过该泄漏电流对电压系数进行评估。但是该方法在 1000 kV 电压下的分压比校准准确度偏低，且无法对电晕电流造成的影响进行测量评定。
[0007]但随着电压等级的升高，泄漏成为影响分压器分压比电压系数的主要因素，但是该方法无法对电晕电流造成的影响进行测量评定，且在1000 kV 电压下的分压比校准准确度偏低。
[0008]（3）电压加法电压加法使用两只可以串联使用的辅助直流分压器，分别对主分压器在U/2电压下进行两次比对测试，串联使用时再与主分压器在大小为U的电压下进行一次比对测试，便
可以得到主分压器U/2到U电压的分压比误差变化的电压系数。但该方法需要特殊的辅助分压器，操作繁琐且不方便。
[0009]但该方法需要特殊的辅助分压器，操作繁琐且不方便。
[0010]综上所述，目前的直流高压分压器校准时，高电压等级分压器无法使用比较法直接校准。例如，当目标直流高压分压器的电压等级为1000KV，而现场仅有标准直流高压分压器的电压等级为500KV，则无法使用比较法通过低电压等级的标准直流高压分压器对高电压等级的目标直流高压分压器进行直接校准。

技术实现思路

[0011]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种基于分布式同步测量的直流高压分压器校准装置及校准方法，以解决直流高压分压器校准时，高电压等级分压器无法通过低电压等级的标准直流高压分压器使用比较法直接校准的问题。
[0012]第一方面，本专利技术提供了一种直流高压分压器的校准装置，包括：标准分压器组，由至少两个标准直流高压分压器串接组成；所述标准直流高压分压器在串接后的总的额定电压不小于目标直流高压分压器的额定电压；直流电压分布式同步测量装置，包括至少三个电压采集模块，每个电压采集模块一一对应连接在所述标准直流高压分压器和目标直流高压分压器的低压臂两端，用于同步采集所述标准直流高压分压器的二次输出电压；高压电源，为标准分压器组的两端施加工作电压，所述工作电压的不大于所述标准直流高压分压器在串接后的总的额定电压。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种直流高压分压器校准的校准方法，采用第一方面所述的直流高压分压器的校准装置进行校准，所述校准方法包括下述步骤：S1、将标准分压器组的两端与目标直流高压分压器并联后一端接地，并在标准分压器组的两端连接高压电源；S2、系统上电启动，在上位机上选择直流电压分布式同步测量装置中需要使用的电压采集模块，设置所述电压采集模块的IP地址；S3、上位机通过路由器向各所述电压采集模块发送设备自检指令，各所述电压采集模块完成设备自检并对该指令进行回应；S4、各所述电压采集模块自检完成后，程序进入校准主循环流程；在所述校准主循环流程中，所述高压电源施加在串联的标准直流高压分压器上，各个所述电压采集模块对各个所述标准直流高压分压器的二次输出电压进行同步采集后，远程发送至上位机，由所述上位机计算出目标直流高压分压器的分压比。
[0014]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：（1）本专利技术使用由多个标准直流高压分压器串接组成标准分压器组，通过标准分压器组实现一种分布式低压臂结构的直流高压分压器，从而能使用比较法通过低电压等级的标准直流高压分压器对高电压等级的目标直流高压分压器进行直接校准，校准过程简单方便；与现有的步进法、电压加法等方案相比，本专利技术不需要使用高准确度的高压电源，不需要特殊的辅助分压器；（2）本专利技术使用由多个标准直流高压分压器串接组成分布式低压臂结构的直流高
压分压器，采用无线同步的方式测量低压臂两端的电压，结合各分压器的低压臂电阻阻值，可计算出流经各低压臂的电流，由此可定量评估出泄漏电流对分压器分压比的影响，与传统的直流高压分压器相比，可进一步提高分压比测量的准确度；（3）本专利技术使用无线同步采集的电压采集模块，被测电压信号首先通过信号调理电路，输入的电压信号首先在信号调理电路中进行信号的滤波、缓冲和衰减，使用二阶低通滤波器对高频信号和噪声进行滤除，只保留需要的直流电压信号；使用无线同步采集技术同时测量各低压臂两端的电压，减少高压电源纹波及漂移造成的影响；使用锂电池供电，保障测量安全；保证分压器二次输出电压测量的准确度，进一步提高分压比测量的精度。
[0015]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0016]下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0017]图1为本专利技术系统的框架示意图；图2为本专利技术校准装置的整体结构示意图；图3为本专利技术标准分压器组的结构示意图；图4为本专利技术直流电压分布式同步测量装置的结构框图；图5为本专利技术电源模块的结构示意图；图6为本专利技术电压采集流程示意图；图7为本专利技术校准流程示意图；图8为本专利技术校准过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流高压分压器的校准装置，其特征在于：包括：标准分压器组，由至少两个标准直流高压分压器串接组成；所述标准直流高压分压器在串接后的总的额定电压不小于目标直流高压分压器的额定电压；直流电压分布式同步测量装置，包括至少三个电压采集模块，每个电压采集模块一一对应连接在所述标准直流高压分压器和目标直流高压分压器的低压臂两端，用于同步采集所述标准直流高压分压器的二次输出电压；高压电源，为标准分压器组的两端施加工作电压，所述工作电压的不大于所述标准直流高压分压器在串接后的总的额定电压。2.根据权利要求1所述的一种直流高压分压器的校准装置，其特征在于：所述电压采集模块进一步包括信号调理电路、A/D转换电路、MCU控制模块、无线通讯模块和电源模块；所述信号调理电路、所述A/D转换电路、所述MCU控制模块和所述无线通讯模块依次连接，且所述信号调理电路、所述A/D转换电路、所述MCU控制模块和所述无线通讯模块由所述电源模块进行供电；信号调理电路，用于接收所述二次输出电压的输入信号，滤除输入信号进的高频信号和噪声，只保留需要的直流电压信号；A/D转换电路，用于对调理后的电压信号进行A/D转换；MCU控制模块，用于将A/D转换后的电压信号通过无线通讯模块远程发送至上位机，并响应上位机的同步采集控制命令；无线通讯模块，用于实现MCU控制模块与上位机的数据传输，实现所述标准分压器组中所有二次输出电压的同步采集。3.根据权利要求2所述的一种直流高压分压器的校准装置，其特征在于：所述电源模块包括电池模块、第一升压模块、模拟电路供电支路、数字电路供电支路、电池电量监测模块以及电池充电模块；所述电池模块通过所述第一升压模块分别连接所述模拟电路供电支路和所述数字电路供电支路；所述电池模块还分别连接电池电量监测模块以及电池充电模块；所述模拟电路供电支路包括第二升压模块和第一降压模块；所述数字电路供电支路包括第二降压模块；所述电池模块提供3.7
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4.2V的电源，经所述第一升压模块升压至5V后分别送入所述第二升压模块和所述第二降压模块；所述第二升压模块将5V的电压提升到20V后再由所述第一降压模块降至15V；所述第二降压模块则将5V的电压降至3.3V。4.根据权利要求2所述的一种直流高压分压器的校准装置，其特征在于：所述无线通讯模块为USR
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C216串口Wi
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Fi模块；通过路由器作为中心节点分别连接所述电压采集模块与所述上位机，所述中心节点通过广播的方式发送所述二次输出电压的测量指令，所述上位机通过所述中心节点获取电压数据。5.根据权利要求1所述的一种直流高压分压器的校准装置，其特征在于：所述标准分压器组中的所有标准直流高压分压器均为规格相同的标准直流高压分压器；所述电压采集模块放置在对应的所述直流高压分压器的均压环内。6.一种直流高压分压器校准的校准方法，其特征在于：采用如权利要求1至5任一项所
述的直流高压分压器的校准装置进行校准，所述校准方法包括下述步骤：S1、将标准分压器组的两端与目标直流高压分压器并联后一端接地，并在标准分压器组的两端连接高压电源；S2、系统上电启动，在上位机上选择直流电压分布式同步测量装置中需要使用的电压采集模块，设置所述电压采集模块的IP地址；S3、上位机通过路由器向各所述电压采集模块发送设备自检指令，各所述电压采集模块完成设备自检并对该指令进行回应；S4、各所述电压采集模块自检完成后，程序进入校准主循环流程；在所述校准主循环流程中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家福，邵海明，张煌辉，周署根，李传生，王立新，王锟，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：