【正文】 邵陽學院畢業(yè)設計（論文）摘 要隨著中國社會主義經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力技術也必須不斷發(fā)展，使得它能適應中國農(nóng)工商業(yè)的用電需求。電力系統(tǒng)輸電容量的不斷擴大，遠距離輸電迅速增加，電網(wǎng)等級的不斷提高。為了使變電站自動化的技術進一步改善，互感器不斷的改良更新，使二次系統(tǒng)起到更精確的測量和監(jiān)控作用。本文通過對幾種電壓互感器的結構分析，比較其各自的優(yōu)缺點，最終選擇了阻容式電壓互感器作為本文的研究對象。通過初步電路設計，原理分析，參數(shù)計算，確定阻容式分壓式傳感器的結構組成，通過仿真和實驗，證明出其測量準確度高，暫態(tài)相應特性好，線性無飽和等一系列優(yōu)點。然后通過有源光學電壓傳感器設計，使其滿足電力系統(tǒng)測控和繼電保護對電壓信號的取樣要求。最后通過對傳感頭和信號處理器的屏蔽，系統(tǒng)懸浮接地，在電路板上的電源與地線間加去耦電容等方法，使其電磁兼容措施得到完善，讓系統(tǒng)的可靠性得到進一步的保證和提高。關鍵詞：電壓互感器；計算；MATLAB仿真AbstractWith socialism in China39。s rapid economic development, power technology must continue to develop, make it to the Chinese agricultural trade demand. Power transmission system capacity continues to expand, a rapid increase in longdistance power transmission, power grids levels rising. For substation automation technology to further improve the transformer constantly improved update so that the second system has played a more precise measurement and monitoring role. Based on several voltage transformer structure analysis and parison of their respective merits, finally chose the RCVT transformer, as this study. The initial circuit design, principle analysis, parameter calculation, to determine Rpressure sensor structure and Through simulation and experiment, has demonstrated this kind of AOVT has advantages of high accuracy, better transient response characteristics, well linearity and no saturation etc. Then through an ideal project in the design of AOVT, make it responsive to the power system protection and control of the voltage signal sampling requirements. Finally, the sensor and signal processor shielding, grounding suspension system, circuit filter into the methods, EMC measures to enable it to be perfect, so that the reliability of the system is further assured and improved. Keywords: tension transformer。 count。 MATLABsimilation 43目 錄摘 要 IAbstract II1緒論 1 題目背景及目的 1 國內(nèi)外研究狀況 12 電壓互感器原理 4 電壓互感器工作原理 4 電容式電壓互感器工作原理 5 電阻式電壓互感器工作原理 6 阻容分壓型互感器工作原理及參數(shù)計算 7 電壓互感器的分類 93 電壓互感器設計計算 11 計算依據(jù) 11 鐵心設計計算 11 鐵心截面確定 12 繞組設計計算 154 阻容分壓型互感器 19 阻容分壓器 19 阻容分壓式互感器原理接線圖 19 阻容分壓互感器的元件選擇及測量 20 電阻元件的器件選擇及測量 215 電子式電壓互感器的信號處理系統(tǒng) 22 引言 22 濾波電路 22 積分電路 22 模數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的設計 246 電磁兼容設計 25 電磁兼容的分類 25 我國的電磁兼容技術標準體系 25 部分電磁兼容技術介紹 25 電磁兼容初步設計 267 MATLAB仿真 27 引言 27 仿真原理圖 27 仿真參數(shù)設置 28 仿真波形 .......................................31總結 32參考文獻 33致謝 341 緒論 題目背景及目的隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對電力的需求量越來越大、電壓等級越來越高，使得傳統(tǒng)電壓互感器（PT）的體積越來越大、造價越來越高，同時也給PT的防爆和電力系統(tǒng)的安全帶來很大的困難。在高壓輸電系統(tǒng)中，絕緣和抗電磁干擾是兩個重要課題，多年來人們一直在尋求可以替代傳統(tǒng)電壓互感器的電壓測量設備。隨著計算機的廣泛應用，通信技術，傳感技術的飛躍發(fā)展，電力系統(tǒng)控制保護技術也發(fā)生了重大的變化，傳統(tǒng)的電磁式繼電保護正轉(zhuǎn)變?yōu)槲C處理機分級監(jiān)控保護，在電網(wǎng)中心系統(tǒng)管理下，實現(xiàn)分級管理，組成智能化遠動終端，電壓傳感器在電力系統(tǒng)控制保護和監(jiān)控中起樞紐作用，因此現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展對電壓互感器不僅提出了絕緣密封溫度熱穩(wěn)定安全可靠，有良好的限制諧震過電壓設計，還要求它具有高、低壓完全隔離，抗電磁干擾性能好，頻帶寬及無鐵磁飽和等優(yōu)點。目前我國高壓及超高壓電力網(wǎng)廣泛采用電磁式電壓互感器PT和電容式電壓互感器CVT 作為電壓測量元件。電磁式電壓互感器可以說是最初的互感器，其工作原理和變壓器相同，電壓互感器一次繞組并聯(lián)在高壓電電網(wǎng)上，二次繞組外部并接測量儀表和繼電保護裝置等負荷，儀表和機電器的阻抗都很大，二次負荷電流小，且負荷一般都比較恒定。PT的容量很小，接近于變壓器空載運行情況，運行中電壓互感器一次電壓不受二次負荷的影響，二次電壓在正常使用條件下實質(zhì)上與一次電壓成正比。但由于其適應高電壓等級和耐雷電水平差和串聯(lián)諧振問題，逐漸被電容式電壓互感器CVT所取代。利用電容分壓器作為傳感頭的互感器，主要由電容分壓器、中間變壓器、補償電抗器、阻尼器等部分組成。電容分壓器具有電磁電壓互感器的所有功能，同時可以兼作載波通信的耦合電容器之用；其耐雷沖擊性能也比一般的PT要優(yōu)越；同時CVT不存在電磁式電壓互感器與斷口電容的串聯(lián)鐵磁諧振問題。但以電容分壓作為工作原理的傳感頭不能解決暫態(tài)過程中瞬變響應差的問題，此外，有源型光電傳感器在高壓端傳感頭部分采用電子線路實現(xiàn)對模擬信號的處理及模數(shù)和光電轉(zhuǎn)換，而這部分電子線路的供能必須依靠外界電源實現(xiàn)，所以工作電源穩(wěn)定可靠的獲取直接關系到該類傳感器的實用性。 國內(nèi)外研究狀況在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，隨著變電站對互感器精度要求的不斷提高，依靠微機進行系統(tǒng)參量智能檢測是必然的結果，從而產(chǎn)生了電子式電壓互感器。 20世紀80年代，發(fā)達國家的電氣公司就已投入大量人力和物力從事電子式電壓互感器的研發(fā)，加拿大NxtPHASE公司設計的光電式電壓互感器基于Pockels效應。其導體上的電壓產(chǎn)生電場，并從光發(fā)射二極管中發(fā)射出光信號，且通過光纖。由傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)結合可進行高精度電壓測試。國際著名公司ABB公司作為國際上提供標準化光學電流和電壓傳感設備的領先者之一，其中光電式電壓互感器使用光學傳感器，使用了中空管成分絕緣體和SF6氣體絕緣體，使體積小，并便于安裝。美國、日本、法國和前蘇聯(lián)等國先后研制出實用性的電子式互感器樣機，并掛網(wǎng)運行取得成功。九十年代以后，光學電力互感器的研究進入實用化階段，美國、法國和日本等技術發(fā)達國家陸續(xù)公布了他們研制的各種光學電力互感器運行及鑒定數(shù)據(jù)。如ABB跨國公司、法國ALSTOM公司、日本東電、東芝、住友等公司，研制出123~765kV的OPT系列產(chǎn)品，并有一批產(chǎn)品在許多國家的電力系統(tǒng)中投入使用。而我國對電子式電壓互感器的研究起步較慢，于20世紀80年代，其中機電部26所，清華大學，華中理工大學，上?？萍即髮W等對其做了較多的工作，取得了不少寶貴經(jīng)驗。2001年華中科技大學開發(fā)了一種光學電壓互感器。其對傳感頭的設計提出了模塊化結構的設計思想，光路系統(tǒng)采用雙光路互補的結構，信號處理采用DSP技術。此后對新方案的性能進行了測試，實驗結果表明：新型光學電壓互感器具有良好的性能，雙光路結構具有很好的溫度補償特性，穩(wěn)定性很好，線性度在177。%以內(nèi)，比差在177。%以內(nèi)，通過了一系列絕緣耐壓試驗。大約在二十世紀末，我國光學電壓互感器開始取得了較大的發(fā)展。光纖通信、光電信息存儲、激光技術、光纖傳感等新型的研究成果已滲入到國民經(jīng)濟發(fā)展和人民日常生活的各個領域。作為國家能源工業(yè)支柱的電力系統(tǒng)，在近十年的發(fā)展歷程中，同樣受到了光電技術發(fā)展的強烈沖擊，一大批基于光電技術的成熟產(chǎn)品在系統(tǒng)中得到運用，并以其優(yōu)異的性能和全新的模式迅速改變著傳統(tǒng)電力工業(yè)的面貌。如電力光纖通信網(wǎng)的普及使原來分布的、孤立的各發(fā)、變、配、送、用電系統(tǒng)融合為一個整體；光纖傳感技術與故障診斷技術的結合為電力主設備的安全可靠運行提供了強有力的保障；全新的光電互感器的研究及其二次設備的研制使得“數(shù)字化電力系統(tǒng)”的前景更加光明?？梢哉f，光電技術的運用及其與IT技術的結合，正使傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)面臨一場重大的技術變革。經(jīng)過20多年的研究，光學電壓互感器原理和種類已趨于成熟，從目前已研制出的光學電壓互感器來看，基本原理都相同，信號處理部分也基本一樣，不同之處主要在于一次部分的結構及光學電壓傳感器的結構。光纖電壓互感器要實現(xiàn)實用化、產(chǎn)業(yè)化尚需解決以下幾個問題：(1)長期運行的可靠性與穩(wěn)定性；(2)具有足夠的測量精度的研究。如使用純凈且經(jīng)過多次提拉的BGO晶體；(3)采取光學和電學多種有效補償措施，消除光功率波動、溫度變化等對測量結果的影響。如光電轉(zhuǎn)換中的響應電流十分微弱，信號處理電路應該嚴格限制溫漂的影響和外界電磁場的干擾。最近幾年光電互感器的研究和產(chǎn)品化受到廣泛的關注，目前國內(nèi)對光電互感器的研究大多局限于實驗室和試運行階段，還沒有完全實現(xiàn)產(chǎn)品化的相關報道，此外研究主要集中在互感器本身的特性和計量應用等方面，而對于如何將光電互感器運用于變電站自動化系統(tǒng)及其設備，如何與二次設備接口等問題研究的很少。本文對變電站引入光電互感器后，如何與繼電保護裝置連接、如何建立一個帶光纖數(shù)字接口的繼電保護裝置的問題進行了研究。重點對其中的關鍵技術：數(shù)字化以太網(wǎng)接口系統(tǒng)的模式和編程等方面展開分析和研究。由以上的內(nèi)容可見，我國電子式電壓互感器雖然取得了很大的進步，但大部分研究仍然處于理論研究中，實際投入使用并不多，但我相信，以這樣的發(fā)展速度，在未來不久，我國將這些理論廣泛投入實用中，到時，我國互感器的水平將會進入另外一個飛躍階段。2 電壓互感器原理 電壓互感器工作原理電壓互感器是一種專門用作變換電壓的特種變壓器。在正常工作條件下，其二次電壓實質(zhì)上與一次電壓成正比，而且在連接方向正確時，二次電壓對一次電壓的相位差接近于零。電壓互感器的一次繞組并聯(lián)接在電力系統(tǒng)的線路中，二次繞組接有測量儀器、儀表、繼電器的設備。這些設備就是電壓互感器的二次負荷。當電力系統(tǒng)的電壓發(fā)生變化時，電壓互感器即將此變化的信息傳遞給其二次繞組所接的負荷。，圖中用阻抗示所接的負荷。U1U2一次繞組二次繞組鐵芯二次負載ZbI1I2 電壓互感器工作原理圖根據(jù)電力線路的電壓等級，感器的一、。電力線路的電壓各不相同。通過電壓互感器一、二次繞組匝數(shù)比的配置，將不同的線路電壓變換成較低的標準電壓值一般是100V或173V。這樣可以減小儀表和繼電器的尺寸，簡化其規(guī)格，有利于這些設備小型化、標準化。所以說電壓互感器的主要作用是：①給測量儀器、儀表或繼電保護，控制裝置傳遞信息：②使測量，保護和控制裝置與髙電壓相隔離；③有利于測量儀器、儀表和繼電保護，控制裝置小型化、標準化。普通的電磁式電壓互感器，由于在電力系統(tǒng)中廣泛應用，技術已經(jīng)完全成熟，這里不作介紹。電容式電壓互感器主要由電容分壓器、中壓變壓器、補償電抗器、阻尼器等部分組成，整個電容式電壓互感器就由電容分壓單元和電磁單元組成，通過電容分壓單元獲得系統(tǒng)電壓的分壓，通過電磁單元實現(xiàn)一次與二次的隔離和電壓變換，即由系統(tǒng)一次電壓Up分壓為中壓Um，再由Um變換為二次電壓Ub。 電容式電壓互感器原理電容分壓器CC2，用于分壓，降壓，以取得合理的中間電壓。電容式電壓互感器調(diào)整誤差方便、靈活，借助于補償電抗器線圈和中壓變壓器一次繞組上的若干調(diào)節(jié)抽頭來實現(xiàn)。調(diào)節(jié)抽頭越多，誤差調(diào)節(jié)越精確。其絕緣可靠性高：耦合電容器耐雷電沖擊能力強。產(chǎn)品較大的電容量可降低雷電波陡度，可靠地保護電氣設備。且電容與系統(tǒng)連接不像電磁式電壓互感器那樣可能與斷路器斷口電容產(chǎn)生鐵磁諧振，可確保系統(tǒng)安全可靠運行。而且整個互感器為全密封結構，運行不需要定期檢修，維護工作量少，絕緣檢測也比