高电压比例标准装置技术综述

高电压比例标准装置是检定、校准高电压测量设备的关键装置,代表了高电压比例测量领域的最高测量能力。为此,结合国内外高电压比例标准技术的发展现状,分别介绍了工频高电压串联互感器、高电压双级互感器和有源分压器等工频高电压计量领域的最新研究进展,通过技术对比表明电磁式比例标准装置的最高应用电压已突破1 000 kV,具有高稳定性和高准确度的特有优势,已完全取代了传统电容式比例标准。基于直流比例标准的溯源方法介绍了各国最高计量机构研制的直流分压器,指出电阻分压器仍是直流比例标准装置的首选,其结构形式取决于所适应的溯源方法。接着介绍了弱阻尼分压器、电容分压器等冲击电压比例标准装置,分析表明冲击电压的测量已从主标准装置的研究逐渐转变为低压侧高准确度冲击信号测量方面的研究,抗干扰、低不确定度是主要挑战。最后对上述比例标准关键技术内容进行了分析,并对高电压比例标准技术研究未来的方向和趋势进行了讨论。     

基于电压比例技术实现毫伏级交流电压的量值溯源

提出了一种基于电压比例技术实现毫伏级交流电压量值溯源的方法,该方法采用级联结构感应分压器,通过一步传递过程将交流电压量程覆盖2 mV~200 mV,相比于国际上普遍采用的微电位计法实现交流电压向下扩展的方案而言,该方法缩短了量值传递路径,减少了多步传递所引起的不确定度累积,从而提高了毫伏级交流电压测量的准确性。     

QSJ8新型校验仪在1000kV标准TV量值溯源中的应用

为了满足在1000kV级特高压电网建设中开展电压量值溯源及传递工作的需要,国家高电压计量站研制了一台1000kV标准TV和一种基于电桥原理的QSJ8型电压互感器校验仪,本文介绍了用该校验仪作为测量装置,把1000kV标准TV溯源到国家500kV工频电压比例标准的方法.该方法可以直读误差,提高了测量的方便性,且降低了设备成本.分析结果表明:由QSJ8引入的测量不确定度为5.3×10-6,满足测量要求.     

直流阻容式电压互感器用于直流输电谐波电压测量的研究

谐波问题的分析与控制是保证高压直流输电系统正常运行的重要内容。为了寻找最适当的测量方法,需要对电压谐波测量进行深入研究。直流电压互感器(DCVT)是测量直流输电系统电压的重要设备。本文介绍与分析了阻容式直流电压互感器的主要组件的特性,如同轴电缆、A/D与D/A转换器、光耦合器,详细分析了分压器的对地杂散电容对电压互感器频率响应的影响,非理想状态下元器件对测量误差的影响。理论分析指出选择一个合适的并联电阻的电容可以减小分压器对地杂散电容的影响,并且可选择精密电阻和电容来减少测量误差。实验结果表明,阻容式直流电压互感器适合直流谐波电压测量,而且测量误差小于0.2%,可达到10k Hz的频率带宽。     

在毫伏级量程校准电压交直流转换标准的方法

电压交直流转换标准是电学计量常用标准之一,通过电压交直流转换标准将交流电压和已知直流电压进行比较,可以将交流电压最终溯源到直流电压上。介绍了常用的几种电压交直流转换标准的原理和校准方法。对在毫伏级量程校准交直流转换标准的方法、步骤和主要不确定度来源进行了简要分析和阐述,给出了采用10∶1自校准感应分压器时在系统设计中应注意的问题和环节。在此基础上,还阐述了在交直流转换校准时数据处理的方法和公式。     

基于CVT电容电流的谐波电压测量方法

准确有效地进行谐波电压测量是掌握电网谐波状况、开展谐波治理、提升电能质量水平的重要前提和依据。为解决目前大量在运CVT无法准确测量谐波的问题,提出基于CVT电容电流的谐波电压测量方法。该方法测量流过高压电容和中压电容支路的电流并进行谐波分析,根据电容参数即可方便准确地计算得到高压侧谐波电压。该方法只需对CVT二次回路进行简单改造,在不影响设备运行安全的前提下,实现谐波电压测量。首先给出该方法的基本原理,然后结合仿真计算分析电流测量精度和电容值变化对谐波测量误差的影响,对实际CVT完成了物理试验验证。试验表明：该方法的2~50次谐波电压测量误差均小于2%,满足谐波国家标准的相关要求。     

GIS用电子式电压互感器的VFTO抑制方法研究

针对GIS中隔离开关操作产生的特快速暂态过电压(VFTO)导致有源电子式互感器采集卡损坏的问题,提出了一种新的VFTO抑制措施。首先研究电子式互感器中电容分压器的幅频特性,并推导出有源电子式互感器在高频条件下的分压比,通过计算得到作用于电子式互感器二次侧采集卡上的过电压幅值。进一步提出了在电子式互感器的电容分压器上插入同轴金属圆柱筒的方法,提高了电容分压器高频分压比,降低了VFTO的二次侧输出电压值。仿真结果表明,该方法大幅降低了VFTO作用于采集卡上的过电压,从而对采集卡形成保护,提高了电子式互感器运行的稳定性。     

背景谐波电压环境下的负载谐波电流检测方法

针对现有谐波电流检测方法未考虑公共连接点处谐波电流的耦合现象而导致谐波治理效果不理想的问题,提出了一种有效解决该问题的负载谐波电流检测方法。在分析现有检测方法不足的基础上,借鉴德国DIN40110-2标准分解电流的思想,以谐波电压为基准,依据等效前后负载消耗有功功率不变的原则,定义了谐波等效电导、集总谐波电压和集总谐波有功功率。利用希尔伯特变换对谐波电压进行移相。进而定义了集总谐波无功功率和谐波等效电纳,分解出由背景谐波电压产生的谐波电流。据此,可检测出负载谐波电流,实现背景谐波电压环境下对负载谐波电流的补偿。仿真分析及实测数据验证结果表明：采用所提方法对检测到的谐波电流进行补偿,可有效提高公共连接点的谐波治理效果。     

基于电容分压器的电子式电压互感器的研究

在分析传光型电压互感器当前技术和发展的基础上,系统地总结并提出了电子式电压互感器的基本原理和设计要求。分析了基于电容分压器为感应探头的电子式电压互感器的基本原理和结构。给出了以因瓦合金为材料的同轴电容分压器的原理和设计方法。论述了电子式电压互感器的优点和性能。     

电容式电压互感器谐波测量特性研究

针对电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformers,CVT)的频率特性影响导致传统的高压谐波测量方法结果不准确的问题,对CVT的谐波特性进行了分析,提出了采用电容电流法对CVT的谐波进行检测,通过与传统谐波测试方法的结果以及电网实际谐波的对比,验证了电容电流法的正确性和准确性,并在电网中对电压谐波进行测试比对和验证,实验结果表明,文中电容电流法进行谐波测试准确度高,满足测试的标准要求,可解决目前CVT不能用于谐波测量的问题。     

电容式电压互感器谐波测量误差研究

依据电容式电压互感器(CVT)的结构和工作原理,建立了采用谐振型和速饱和型阻尼器的CVT谐波等效电路,给出了等效电路中元件参数的计算方法;通过对等效电路的分析,研究了CVT固有的多种谐振模式,给出了谐振频率的计算方法,得到CVT谐波测量误差的来源;对比分析了不同类型阻尼器对CVT测量误差的影响;仿真和物理实验验证了所得结论的正确性和有效性,为进一步量化分析CVT的谐波测量误差提供了理论依据。     

注入3次谐波控制的共模电压分析

由于功率器件仅有2个开关状态,输出电压只能离散变化,造成中性点存在共模电压,对电机的运行产生负面效应。以传统两电平变频器和级联型高压变频器为例,分析了共模电压产生机理和3次谐波注入理论,在此基础上,分析注入3次谐波在提高直流电压利用率的同时,对输出共模电压造成的影响。经对比发现,共模电压新增加了3次谐波电压成分,当调制比取最大值时,共模电压中3次谐波电压幅值达到最大,加剧了共模电压对电机可靠运行的影响。通过Matlab仿真,验证了理论分析的正确性,并进一步说明了,对采用同相调制算法的变频器,注入3次谐波将导致共模电压增加。