插值法的电容式电压互感器谐波电压测量方法 电容式电压互感器试验方法


插值法的电容式电压互感器谐波电压测量方法 电容式电压互感器试验方法

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电容式电压互感器(CVT—Capacitor Voltage Transformer)以其独特的优点在电力系统获得了越来越多的应用 。但是,由于其工作原理的特殊性,国家标准GB/T 14549—1993《电能质量公用电网谐波》明确规定CVT不能用于谐波测量,而随着非线性负荷的日益增加,对于谐波电压的测量已成为电力行业确保安稳运行所必需的一项要求,形势的发展导致了对谐波电压精准测量的需要 。
现有技术中有通过设计一种包括谐波产生、高压产生、准确值输出、被测CVT输出、数据处理和结果输出等几个主要部分的谐波测量误差修正装置,通过对各台具体的CVT设备进行谐波传递特性的实验后,利用实测的谐波传变特性曲线实现对谐波测量的校正 。该装置虽然能实现对谐波测量的精确校正,但存在必须对每台CVT设备分别校正,工作量大的问题,实际应用困难重重,具有成本高、效率低、速度慢等不足
现有技术中还有在传统的电容式电压互感器的基础之上,在低压端加装电容分压器作为谐波测量的测量元件的方法实现对谐波电压信号的分析测量 。该方法一个固有缺陷是必须对CVT进行改造,从理论上来说是对CVT测量原理的颠覆性改变,有些类似于电子式互感器的工作原理,其制造、设计成本将完全不再具有CVT的特点,并且,由于在CVT的内部增加了新的元器件,其安全性难以评估和预测,可以说是不适于对现有CVT应用的改造的,存在结构复杂、成本高、有可靠性隐患等缺陷 。
现有技术中还有通过在CVT的内部增加两个电流传感器,利用数据采集卡分别采集流过CVT高压电容C1、低压电容C2的电流信号;再通过谐波分析程序对采集到的电流信号进行谐波分析后,利用电流与电压之间的相互关系计算,从而得到CVT电网侧电压谐波的情况 。
现有技术中还有根据预设模型的等效电路元件参数进行拟合,得到变比幅频响应曲线和相频响应特性曲线,然后对其他型号的不同等效电路元件参数基于拟合结果采用平移等方式调整曲线,实现校正 。该方法对CVT制造时的结构参数(即:高压电容C1、中压电容C2和分压比k参数)的差异性引起的传变特性变化(如图1和图2所示)的实际处理的可操作性考虑的较少,而且,对于杂散电容的影响考虑的不够充分;并且,理论分析和计算机仿真研究表明,CVT的等效电路元件参数随温度变化的特点虽然对于基波的传递特性影响较小,但对于谐波信号的传变影响很大,不考虑温度影响的谐波测量校正方法在实际具体应用时会引起较大的温服附加误差,图3给出了考虑元件参数随温度变化的因素后,部分次数的谐波的传感变比和相差的变化情况,可见,温度对CVT谐波电压测量精度的影响极大,谐波次数越高,受影响情况越严重,因此,在CVT谐波电压精准测量方法的研究中,必须考虑温度对测量结果的影响问题 。
问题拆分


该方法利用曲线拟合的方法,在离线条件下获得不同参数组合条件下的数学插值计算方程,再针对具体的CVT装置,采用人机对话的方式将其铭牌参数(实际参数)输入到谐波校正装置,利用该数学插值计算方程获得任意参数在常温条件下的网络传递函数,即获得针对具体参数下常温时下的CVT幅频曲线和相频曲线;然后,利用温度传感器所测得的CVT运行环境温度,通过在离线条件下获得的因温度变化引起的等效电路参数偏移量的计算,获得CVT幅频曲线和相频曲线随温度变化的修正曲线,实现对CVT谐波含量的精确修正测量 。


问题解决


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