基于電容分壓的電子式電壓互感器分析

臧玉龍 束春杰 劉烊

【摘要】在科技時代的發展中，電壓互感器的功能也逐步強化，其不僅能夠對電力系統提供基本續電保護，同時還能對相關電能進行測量。本文對基于電容分壓的電子式電壓互感器進行研究，分析其基本原理，并總結分壓器、高壓測試單元、低壓側主控室以及光纖傳輸四項結構，希望本文能為廣大電力工作者提供幫助。

【關鍵詞】電容分壓 ?電子式電壓互感器 ?信號處理

引言：在電力工作系統中，電子式電壓互感器是其中重要部件之一，其作用性至關重要。通常情況下，電子式電壓互感器負責一次電氣回路與二次電力回路的有效連接，將該兩項電氣回路進行電氣隔離，同時將電力回路中所存在的高壓電流，轉換成相應的低壓電流，為電氣測量儀表或續電保護裝置的正常運轉提供支持。

一、電子式電壓互感器的功能優勢

電子式電壓互感器的誕生，使電力系統的運轉性能得到更進一步的提升。而在傳統電力系統中，通常使用電磁式電壓互感器進行工作，其不僅需要給予消耗一定量的絕緣油，同時還存在一定的爆炸危險，并且其內部結構中還有鐵芯，所以當其處于運轉狀態時，相關技術人員還要時常考慮到電磁式電壓互感器的鐵磁諧振和磁飽等情況，因此便為電力系統的運轉工作帶來了相應的問題。

電子式電壓互感器的誕生，針對于電磁式電壓互感器而言，便很好的解決上述相應問題。并且，電子式電壓互感器還使用光纖傳輸信號，與電磁式電壓互感器相比，其信號傳輸功能更加穩定、流暢。同時，電子式互感器中的光學互感器為數字傳輸提供了相應的數字接口，因此電子式電壓互感器未來還能夠向數字化方向發展。

綜上所述，與傳統的電磁式電壓互感器相比，電子式電壓互感器不僅性能更加突出，同時其未來發展功能也特別可觀。因此當前電力系統中，電子式電壓互感器被廣大技術人員所認可和采用，并利用其各項性能優勢，使電力系統的運行工作的成效得到顯著提升。

二、對基于電容分壓的電子式電壓互感器進行結構分析

（一）電容分壓器

對整體電子式電壓互感器的結構進行研究，其中電容分壓器占據著重要的功能作用。但由于其工作原理具有一定特殊性，所以電容分壓器便會受到環境等各方面影響進而產生相應的功能缺陷。當電容分壓器被安裝與室外時，若溫度出現變化，則電容分壓器便很可能隨著其變化能降低分壓比的穩定性，進而使電流測量的準確程度也大幅度下降。但是技術人員可以利用電容分壓器所具有的相位差功能，減少溫度原因所造成的影響，以此保證電流測量工作的準確度。除此之外，由于電壓信號的融合工作是高電壓系統的一種，所以在這一環節中，溫度便成為一項重要參數。在日常工作中，技術人員可通過溫度，觀察高壓電器的運行情況，因此溫度參數便成為測量高壓電參數結果的重要依據，而上述該些功能便是電子式電壓互感器中電容分壓器的主要作用，其不僅能夠確保互感器的正常運轉，同時還能為高壓電的測量工作提供一定幫助。

（二）電子高壓測單元

電子高壓側單元中主要包含的部件有：預處理信號模塊、A/D轉換、光發射模塊、FIFO存儲器和兩個單片機。其中預處理信號模塊，負責對相應信號預處理工作，其不僅保證電子高壓測單元能夠正常進行信號傳輸工作，同時還能對所接收的信號信息進行相應處理，以此保證電子高壓側單元的正常運轉。而A/D轉換，便是通過其內部的16位高速采樣芯片，對工作系統所采集的數據進行轉換，以此確保電子高壓側單元數據的準確度能夠得到提升。光發射模塊，主要負責將相應信號信息轉換為光數據，并通過該模塊發射至目標點。FIFO存儲器，對相關數據起到存儲功能，以此為技術人員提供參數信息。而單片機是電子高壓側單元中的重要組成部分，其不僅該模塊中的核心，同時也是系統運轉的支撐點，對該兩個單片機給予處理，可有效提升電子高壓側單元的系統實時性。

（三）低壓側主控室

低壓側主控室是電子式電壓互感器中的重要信號處理部件，其不僅能夠為互感器接收相應的光信號，同時還能將光信號轉換為電轉化。除此之外，低壓側主控室還能夠對電子式電壓互感器的溫度數據進行處理，以及電壓信號融合處理等工作，進而便凸顯出低壓側主控室在整體電子式電壓互感器中的重要性。如前文所述，若電子式電壓互感器受到環境溫度影響時，其相應測試參數的準確度會隨之下降，而在這一過程中，低壓側主控室便發揮出其應有作用，使環境溫度影響得到有效控制，并對分壓相位差進行補償，進而使整體電子式電壓互感器的測量穩定性和精準性得到有效提升。所以當相關技術人員在研究電子式電壓互感器時，應當對其內部低壓側主控室加以重視，因為其主要負責電壓互感器的信號傳輸功能，所以其在整體電壓互感其中具有一定關鍵性的作用。

（四）光纖傳輸

前文所述，電子式電壓互感器的信號傳輸方式為光纖傳輸，其具有絕緣性能好、不受電磁干擾、信號傳輸穩定以及傳輸周期短等優勢，所以光纖傳輸便成為電子式電壓互感器的明顯優勢之一。同時，光纖傳輸功能的運用還能有效解決傳統電磁式電壓互感器信號傳輸過程中所存在的系統傳輸矛盾、隔離矛盾等問題，至此便再次彰顯出光纖傳輸的功能特點。通常情況下，光信號攜帶者電壓測試結果、溫度測試結果等相關信息，而該項數據由光纖傳輸，不僅能夠實現低電壓與高電壓隔離傳輸的可能，同時還能使整體電壓互感系統的安全防護性得到顯著提升。其中光纖傳輸所具有的可靠性高、傳輸距離遠、抗干擾能力強等優點，皆以其內部的單模光纖組件和高靈敏度光組件實現，該兩項組件還有效減少光源、光功率不穩定等特殊情況的影響。

三、結語

綜上所述，電子式電壓互感器與傳統的電磁式電壓互感器相比，具有各項顯著優勢，其不僅使電力系統的運轉成效得到有效提升，同時還能保護電力系統的安全運行。對電子式電壓互感器不斷進行研究，在使其功能和優勢得到強化的同時，還能為我國電力建設事業的未來良好發展提供重要保障。

參考文獻：

[1]周平江.基于電容分壓下的數字式電壓互感器[J].電子技術與軟件工程，2018（15）：207.

[2]楊桂平，郭毅.阻容分壓型電子式電壓互感器研究與設計[J].電力電容器與無功補償，2018，39（03）：96-101.