一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器及系统技术方案

一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器及系统，本发明专利技术通过在小信号电压传感器上增加屏蔽精确设计，补偿因分布参数及长电缆引起的角差，使得精度传变双向补偿，同时屏蔽外界干扰

【技术实现步骤摘要】
一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器及系统


[0001]本专利技术涉及配网交直流电压测量
，更具体地说，涉及一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器及其设计方法
。

技术介绍

[0002]目前小信号电压传感技术以小型化，集成化等优势逐步在配网中得到应用，但因其功率低，带载能力弱，易受干扰而饱受诟病，限制了含有小信号电压传感感器的传感系统在一些特殊场景下的应用
。
[0003]例如在传感系统对大地的场景下，由于小信号电压传感器本体相对于大地或高压一次部分均存在分布电容，这两种分布参数均对小信号传感器的测量精度和抗干扰能力产生较大影响；而在有长电缆应用的场景下，由于长电缆主要影响因素也是对地分布电容引起，与传感系统对大地情况类似，分布电容将使得测量存在角差负偏
。
[0004]因此在特殊场景下，如有长电缆应用的场合，相间距离较近易受干扰的场合，如柱上封闭开关等，会导致小信号电压传感器的测量精度和稳定性下降，从而影响其正常使用，导致小信号电压传感器的应用范围具有一定局限性
。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器，解决测量系统角差问题，实现精确双向补偿
。
[0006]本专利技术采用如下的技术方案
。
[0007]一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器，包括：
[0008]高压臂和屏蔽单元，屏蔽单元还包括上高压屏蔽和下接地屏蔽中的至少一个；<br/>[0009]其中，上高压屏蔽与高压臂的顶部等电位连接，下接地屏蔽与高压臂的底部绝缘连接
。
[0010]优选地，所述上高压屏蔽和下接地屏蔽均为圆柱形网状结构，且设置厚度为
0.25mm
的网状结构
。
[0011]优选地，所述上高压屏蔽和下接地屏蔽的制作材料为不锈钢材料
。
[0012]优选地，所述上高压屏蔽和下接地屏蔽的结构尺寸参数分别包括长度
L1、L2
，直径
φ
1、
φ2，以及上高压屏蔽7和下接地屏蔽9之间的间距
L
，所述上高压屏蔽和下接地屏蔽的结构尺寸参数通过仿真进行设置，包括：
[0013]在仿真软件中输入高压臂8及上高压屏蔽7和下接地屏蔽9结构尺寸参数，材料介电常数及电阻率，加载
50Hz
工频相电压
10/√3∠120deg
，对应的二次基准值为
3.25/√3∠120deg
，仿真二次输出电压及角差，与二次基准值比较，通过调整上高压屏蔽和下接地屏蔽的结构尺寸参数，从而调节二次输出电压及角差，与一次基准比对，直到完全等于二次基准值为止
。
[0014]本专利技术还提出了一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器系统，包括所述小信号
电压传感器
、
一次导体
、
真空断路器
、
固封极柱
、
下导体
、
绝缘拉杆；
[0015]其中，一次导体与真空断路器相连接，真空断路器设置于固封极柱内部，真空断路器和固封极柱分别与下导体相连接，绝缘拉杆与真空断路器相连接；
[0016]一次电流电压通过一次导体进入真空断路器，经过下导体，出线板引出；
[0017]小信号电压传感器分别从真空断路器的上下断口引出
。
[0018]优选地，所述真空断路器采用后装方式，其外部还设置有外包缓冲层，真空断路器采用分体安装的方式安装到固封极柱内部，且真空断路器外侧的缓冲层与固封极柱之间采用渐面密封绝缘
。
[0019]优选地，所述小信号电压传感器设置于固封极柱内部，固封极柱还包括低功率线圈
、
母线侧小信号电压传感器
、
线路侧小信号电压传感器及小信号电压互感器合成零序电压传感器以及电流互感器
。
[0020]优选地，所述固封极柱的动触头接触壁与下导体之间采用软连接相连；下导体采用后安装方式，旋转插入软连接的一端接头，软连接的另一端接头固定在真空断路器的动触头的外触壁上，使真空断路器和下导体相连接
。
[0021]优选地，所述绝缘拉杆的一端固定于真空断路器的动触头外壁
。
[0022]优选地，所述小信号电压传感器的两端分别通过引线从真空断路器的动触头和静触头引出，分别用于采集母线电压和线路电压，作为母线
PT
和线路
PT
用
。
[0023]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术通过在小信号电压传感器上增加屏蔽精确设计，补偿因分布参数及长电缆引起的角差，使得精度传变双向补偿，同时屏蔽外界干扰；通过有限元计算法精确仿真分布电容及环境干扰的影响，采用高压屏蔽网和低压屏蔽网结构尺寸配合，改变屏蔽环长短大小等尺寸参数做补偿，对应不同的应用场景，配合不同结构的屏蔽网实现精确双向补偿，兼顾抗外干扰影响；通过此设计可补偿测量系统本体的任意误差，使得小信号电压传感器的使用范围基本不受环境影响，也使得小信号电压传感器抗外界干扰性大大加强，实现精确双向补偿
。
附图说明
[0024]图1是本专利技术中高精度高抗干扰的小信号电压传感器的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术中高精度高抗干扰的小信号电压传感器系统的结构示意图；
[0026]图3是本专利技术中传感器系统的原理示意图；
[0027]图4是本专利技术中高电位干扰矢量图；
[0028]图5是本专利技术中地电位干扰矢量图；
[0029]图6是本专利技术中应用系统主接线图
。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本申请作进一步描述
。
以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围
。
[0031]如图1所示，本专利技术提供了高精度高抗干扰的小信号电压传感器，该小信号电压传感器包括高压臂8和屏蔽单元，屏蔽单元还包括上高压屏蔽7和下接地屏蔽9中的至少一个；
[0032]其中，屏蔽单元与高压臂8相连接；上高压屏蔽7通过螺钉与高压臂8的顶部等电位
连接，下接地屏蔽9通过绝缘螺钉与高压臂8的底部绝缘连接
。
[0033]上高压屏蔽7和下接地屏蔽9均为圆柱形网状结构，为了避免在极柱收缩过程中变形，上高压屏蔽7和下接地屏蔽9的厚度不宜太薄，本专利技术中选用
0.25mm
厚度的网状结构；材质应当选用刚度较大材料为宜，本专利技术可以选用不锈钢材料
。
[0034]下接地屏蔽9接地，且下接地屏蔽9与传输信号保持绝缘，从而防止短路现象出现
。
[0035]通过仿真确定上高压屏蔽7和下接地屏蔽9的结构尺寸参数，上高压屏蔽7和下接地屏蔽9的结构尺寸参数包括长度
L1、L2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器，其特征在于，包括：高压臂
(8)
和屏蔽单元，屏蔽单元还包括上高压屏蔽
(7)
和下接地屏蔽
(9)
中的至少一个；其中，上高压屏蔽
(7)
与高压臂
(8)
的顶部等电位连接，下接地屏蔽
(9)
与高压臂
(8)
的底部绝缘连接
。2.
根据权利要求1所述的高精度高抗干扰的小信号电压传感器，其特征在于，所述上高压屏蔽
(7)
和下接地屏蔽
(9)
均为圆柱形网状结构，且设置为厚度为
0.25mm
的网状结构
。3.
根据权利要求1所述的高精度高抗干扰的小信号电压传感器，其特征在于，所述上高压屏蔽
(7)
和下接地屏蔽
(9)
的制作材料为不锈钢材料
。4.
根据权利要求1所述的高精度高抗干扰的小信号电压传感器，其特征在于，所述上高压屏蔽
(7)
和下接地屏蔽
(9)
的结构尺寸参数分别包括长度
L1、L2
，直径
φ
1、
φ2，以及所述上高压屏蔽
(7)
和下接地屏蔽
(9)
之间的间距
L
，切结构尺寸参数通过仿真进行设置，包括：在仿真软件中输入高压臂
(8)
及上高压屏蔽
(7)
和
/
或下接地屏蔽
(9)
结构尺寸参数，材料介电常数及电阻率，加载
50Hz
工频相电压
10/√3∠120deg
，对应的二次基准值为
3.25/√3∠120deg
，仿真二次输出电压及角差，与二次基准值比较，通过调整上高压屏蔽
(7)
和下接地屏蔽
(9)
的结构尺寸参数调节二次输出电压及角差，与一次基准比对直到完全等于二次基准值为止，得到此时上高压屏蔽
(7)
和
/
或下接地屏蔽
(9)
结构尺寸值
。5.
一种高精度高抗干扰的小信号电压传感器系统，其特征在于，包括权利要求1～4任意一项所述的小信号电压传感器
(6)、
一次导体
(1)、
真空断路器
(2)、
固封极柱
(3)、
下导体
(4)、
绝缘拉杆
(5)
；其中，一次导体
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，苏亮，胡继华，刘立斌，刘洋，张龙菲，张哲民，顾学明，贾耀华，
申请(专利权)人：北京四方继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：