三相CVT矢量阻抗负载箱装置

技术领域

本申请涉及电容式电压互感器技术领域，尤其涉及一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置。

背景技术

电容式电压互感器(Capacitance type voltage transformer，CVT)具有绝缘强度高以及成本低等优点，作为电压监测设备广泛应用于高压电网中，CVT的测量结果是二次计量、继电保护和监控设备的重要依据。

但由于CVT电磁单元结构复杂，其内部参数无法准确获取，因此需通过参数辨识的方法来反映其中的参数特性。所以一般采用外接负载箱测量二次电压，然后通过参数辨识的方法拟合电磁单元的参数。目前CVT负载箱类型较少，以纯阻性和阻感负载为主。负载阻抗的变化范围太小，只有两种选择，这样测得的电压信号相关性较强，对于参数辨识的准确性有一定影响。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置，以解决参数辨识的精度和准确度低的问题。

为了实现上述目的，本申请通过以下技术方案实现：一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置，所述装置包括负载箱本体以及位于所述负载箱本体内的选相器、功率选择器和负载模块；

所述功率选择器的一端连接第一连接端，所述功率选择器的另一端连接所述负载模块的一端，所述负载模块的另一端连接第二连接端；

所述负载箱本体上设置有第一相一端口、第一相二端口、第二相一端口、第二相二端口、第三相一端口和第三相二端口；

第一连接端和第二连接端均与所述选相器的一端相连接，所述选相器的另一端连接所述第一相一端口、第一相二端口、第二相一端口、第二相二端口、第三相一端口和第三相二端口。

可选的，所述负载模块包括第一容性负载模块、第二容性负载模块、第三容性负载模块、阻性负载模块、第一感性负载模块、第二感性负载模块和第三感性负载模块；

所述第一容性负载模块的一端连接第一容性端，所述第一容性负载模块的另一端连接所述第二连接端；

所述第二容性负载模块的一端连接第二容性端，所述第二容性负载模块的另一端连接所述第二连接端；

所述第三容性负载模块的一端连接第三容性端，所述第三容性负载模块的另一端连接所述第二连接端；

所述阻性负载模块的一端连接阻性端，所述阻性负载模块的另一端连接所述第二连接端；

所述第一感性负载模块的一端连接第一感性端，所述第一感性负载模块的另一端连接所述第二连接端；

所述第二感性负载模块的一端连接第二感性端，所述第二感性负载模块的另一端连接所述第二连接端；

所述第三感性负载模块的一端连接第三感性端，所述第三感性负载模块的另一端连接所述第二连接端。

可选的，所述负载箱本体上设置有输入键；

所述输入键与所述负载模块相连接。

可选的，还包括位于所述负载箱本体内的输入模块、控制电路和驱动电路；

所述输入模块、控制电路和驱动电路依次连接；

所述驱动电路包括第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路；

所述第一驱动电路远离所述控制电路的一端与所述负载模块相连，所述第二驱动电路远离所述控制电路的一端与所述功率选择器相连，所述第三驱动电路远离所述控制电路的一端与所述选相器相连；

所述输入模块远离所述控制电路的一端与所述输入键相连。

可选的，还包括位于所述负载箱本体内的保护电路；

所述保护电路的一端连接所述负载模块，所述保护电路的另一端连接所述控制电路。

可选的，所述保护电路包括电流采样模块、电压采样模块和模数转换模块；

所述电流采样模块和电压采样模块的一端与所述负载模块相连，所述电流采样模块和电压采样模块的另一端与所述模数转换模块的一端相连，所述模数转换模块的另一端与所述控制电路相连。

可选的，所述负载箱本体上设置有旋钮；

所述旋钮与所述功率选择器相连。

可选的，所述负载箱本体上还设置有显示屏。

可选的，所述负载箱本体上还设置有电源插口。

由以上技术方案可知，本申请提供一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置，所述装置采用数字调节负载、功率因数角，有利于降低机械故障，采用三相自动轮序测量，试验次数由3次减为1次，大大减小工作量，提高设备自动化性能，有效提高检测效率。同时三相自动轮序测量方式，测试环境基本一致，为三相CVT检测结果的横向对比准确性提供良好环境。为扩大负载阻抗的变化范围，本申请提供的负载箱装置可在纯容性到纯感性的180°范围内变化，大大提高负载阻抗的多样性，降低测量电压信号的相关性，提高参数辨识的精度与准确度，同时采用可调式矢量负载箱能更准确的反映CVT电磁单元的参数特性，使得参数辨识的结果更为精确，也为CVT电磁单元的误差分析与诊断提供支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中CVT的电器结构示意图；

图2为本申请实施例中矢量负载相角的示意图；

图3为本申请实施例中一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置的主视图；

图4为本申请实施例中CVT与三相负载箱装置连接的示意图；

图5为本申请实施例中可调负载的示意图；

图6为本申请实施例中矢量负载模块的示意图；

图7为本申请实施例中一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置的结构示意图。

其中，1-负载箱本体、101-第一相一端口、102-第一相二端口、103-第二相一端口、104-第二相二端口、105-第三相一端口、106-第三相二端口、107-输入键、108-旋钮、109-显示屏、110-电源插口、111-检测信号输出端口、2-选相器、3-功率选择器、4-负载模块、41-第一容性负载模块、42-第二容性负载模块、43-第三容性负载模块、44-阻性负载模块、45-第一感性负载模块、46-第二感性负载模块、47-第三感性负载模块、5-输入模块、6-控制电路、7-驱动电路、71-第一驱动电路、72-第二驱动电路、73-第三驱动电路、8-保护电路、81-电流采样模块、82-电压采样模块、83-模数转换模块、9-参数辨识及诊断装置。

具体实施方式

为使本申请实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。

目前，由于CVT的特殊原理，以及其所应用的环境条件十分复杂，导致影响CVT误差特性的因素较多。图1为本申请实施例中CVT的电器结构示意图，如图1所示，包括电容分压器和电磁单元两部分。电容分压器由高压臂电容C1及低压臂电容C2串联组成，电磁单元由中间变压器T、补偿电抗器L和阻尼器D等部分组成，Z为二次负载。系统电压U1经过电容分压器降压后输入电磁单元，经过补偿电抗器的“补偿作用”后输入中间变压器，经过中间变压器“二次降压”后输出，其输出端子可按照不同情况接保护、测量和阻尼装置。针对CVT电磁单元故障而引起的CVT测量误差，关键在于如何准确反映电磁单元的电路模型及其参数。虽然目前存在许多参数辨识的方法，但是其负载特性以阻性或阻感为多，通过改变负载Z的阻抗和相位角，与标准电压相比，U2的电压幅值比差和相位角差会发生变化，通过对不同负载Z的比差和角差的分析和计算，可获得电容式电压互感器的电路等值参数，目前大多数参数识别算法变化范围窄，不够准确，测量得到的电压相关性较大。

基于此，本申请提供一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置，所述装置包括负载箱本体1以及位于所述负载箱本体1内的选相器2、功率选择器3和负载模块4；所述功率选择器3的一端连接第一连接端K1，所述功率选择器3的另一端连接所述负载模块4的一端，所述负载模块4的另一端连接第二连接端K2；图2为本申请实施例中矢量负载相角的示意图，如图2所示，负载模块4的相角θ可在-90°至90°之间变化，即纯感性到纯容性的变化。因此，负载模块4的阻抗及相位角变化范围大，测量得到的电压信号U2相关性低，可提高参数识别的准确性。

图3为本申请实施例中一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置的主视图，如图3所示，所述负载箱本体1上设置有第一相一端口101、第一相二端口102、第二相一端口103、第二相二端口104、第三相一端口105和第三相二端口106；第一连接端K1和第二连接端K2均与所述选相器2的一端相连接，所述选相器2的另一端连接所述第一相一端口101、第一相二端口102、第二相一端口103、第二相二端口104、第三相一端口105和第三相二端口106；所述选相器2自动选择CVT并完成检测与相位切换。图4为本申请实施例中负载箱装置与三相CVT连接的示意图，如图4所示，三相CVT二次端口同时接入所述负载箱装置，所述负载箱装置接线及参数设置完毕后，手动确定测量开始，第一相A、第二相B和第三相C自动检测并切换，其检测顺序为第一相A、第二相B、第三相C。

在一些实施例中，图5为本申请实施例中可调负载的示意图，如图5所示，所述负载模块4包括第一容性负载模块41、第二容性负载模块42、第三容性负载模块43、阻性负载模块44、第一感性负载模块45、第二感性负载模块46和第三感性负载模块47；所述第一容性负载模块41的一端连接第一容性端K1x，所述第一容性负载模块41的另一端连接所述第二连接端K2；所述第二容性负载模块42的一端连接第二容性端K2x，所述第二容性负载模块42的另一端连接所述第二连接端K2；所述第三容性负载模块43的一端连接第三容性端K3x，所述第三容性负载模块43的另一端连接所述第二连接端K2；所述阻性负载模块44的一端连接阻性端K4x，所述阻性负载模块44的另一端连接所述第二连接端K2；所述第一感性负载模块45的一端连接第一感性端K5x，所述第一感性负载模块45的另一端连接所述第二连接端K2；所述第二感性负载模块46的一端连接第二感性端K6x，所述第二感性负载模块46的另一端连接所述第二连接端K2；所述第三感性负载模块47的一端连接第三感性端K7x，所述第三感性负载模块47的另一端连接所述第二连接端K2。

CVT二次侧输出端通过第一相一端口101、第一相二端口102、第二相一端口103、第二相二端口104、第三相一端口105及第三相二端口106与第一连接端K1和第二连接端K2连接，负载模块4的功率因数设置为7个挡位，每个挡位内部连接的不同阻抗大小的负载模块，负载模块的范围为1.25VA～158.75VA。

所述负载箱本体1上设置有旋钮108；所述旋钮108与所述功率选择器3相连。通过旋转所述旋钮108，就能够调节功率选择器3，可以选择负载模块4的功率因数。所述负载箱本体1上设置有输入键107；所述输入键107与所述负载模块4相连接。通过调节旋钮108调节负载模块4的功率因数角，负载模块4的大小通过输入键107实现调节。

图6为本申请实施例中矢量负载模块的示意图，图7为本申请实施例中一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置的结构示意图，参见图6和图7，所述装置还包括位于所述负载箱本体1内的输入模块5、控制电路6和驱动电路7；所述输入模块5、控制电路6和驱动电路7依次连接；所述驱动电路7包括第一驱动电路71、第二驱动电路72和第三驱动电路73；所述第一驱动电路71远离所述控制电路6的一端与所述负载模块4相连，所述第二驱动电路72远离所述控制电路6的一端与所述功率选择器3相连，所述第三驱动电路73远离所述控制电路6的一端与所述选相器2相连；所述输入模块5远离所述控制电路6的一端与所述输入键107相连。

使用时，通过输入键107输入所需功率因素角，控制电路6发出对应控制信号，信号在驱动电路7下完成功率因素角选择。功率因素角共7个档位，分别为cosΦ＝0.8(容性)、cosΦ＝0.5(容性)、cosΦ＝0.2(容性)、cosΦ＝1(阻性)、cosΦ＝0.8(感性)、cosΦ＝0.5(感性)和cosΦ＝0.2(感性)。具体的，根据需求，通过输入键107设置所述装置的阻抗值，通过所述输入模块5，输入信号传递到控制电路6，再由控制电路6发出驱动信号，驱动电路7对该信号进行过滤及放大处理，由驱动电路7输出的信号控制负载模块开关VT的闭合，实现不同阻抗的组合及并入，完成阻抗Z11至阻抗Z1n的选择性接入，使其最终组合阻抗为设置阻抗值。其中Z11至Z1n为基准阻抗，Z11至Z1n阻抗大小范围为1.25VA～158.75VA，第一驱动电路71用于控制所述负载模块4，第二驱动电路72用于控制功率选择器3，第一驱动电路71用于控制选相器2，从而实现负载箱装置阻抗的调节。

所述装置还包括位于所述负载箱本体1内的保护电路8；所述保护电路8的一端连接所述负载模块4，所述保护电路8的另一端连接所述控制电路6。所述保护电路8包括电流采样模块81、电压采样模块82和模数转换模块83；所述电流采样模块81和电压采样模块82的一端与所述负载模块4相连，所述电流采样模块81和电压采样模块82的另一端与所述模数转换模块83的一端相连，所述模数转换模块83的另一端与所述控制电路6相连。电流采样模块81和电压采样模块82用来实时监测负载模块传感器的电压、电流，并将获取的电压、电流信号由模数转换模块83转换为数字信号，该数字信号与负载模块的保护设定值作比较，比如电压信号大于负载模块的最大工作电压预先设定的电压保护值，负载模块开关VT将自动关断，达到保护负载箱的作用，使负载箱装置具有保护功能，通过实时监测负载模块传感器的电压信号和电流信号，避免出现过压或欠压工作状态。

在一些实施例中，所述负载箱本体1上还设置有显示屏109，用于使用时显示数据。所述负载箱本体1上还设置有电源插口110，通过电源插口110，即可与电源连接通电。所述负载箱本体1上还设置有检测信号输出端口111，通过检测信号输出端口111可以将负载箱装置内部阻抗的电压信号，包括电压幅值及相位，输出并传递给参数辨识及诊断装置9作进一步分析，所述装置数字传递给参数辨识及诊断装置9的信息包括负载模块传感器的电压、电流信号、负载阻抗大小和功率因素。

由以上技术方案可知，本申请提供一种三相CVT矢量阻抗负载箱装置，所述装置采用数字调节负载、功率因数角，有利于降低机械故障，采用三相自动轮序测量，试验次数由3次减为1次，大大减小工作量，提高设备自动化性能，有效提高检测效率。同时三相自动轮序测量方式，测试环境基本一致，为三相CVT检测结果的横向对比准确性提供良好环境。为扩大负载阻抗的变化范围，本申请提供的负载箱装置可在纯容性到纯感性的180°范围内变化，大大提高负载阻抗的多样性，降低测量电压信号的相关性，提高参数辨识的精度与准确度，同时采用可调式矢量负载箱能更准确的反映CVT电磁单元的参数特性，使得参数辨识的结果更为精确，也为CVT电磁单元的误差分析与诊断提供支持。

以上显示和描述了本申请的基本原理和主要特征以及本申请的优点，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。