專利名稱：電壓互感器二次回路全電壓自動補償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電壓補償器，尤其是一種電壓互感器二次回路全電壓自動補償器。
在發(fā)電廠、變電所及變壓計量的大用戶，電壓互感器(PT)用來將系統(tǒng)中的高電壓轉(zhuǎn)換成儀表所能承受的較小電壓，PT二次電壓經(jīng)出口端子、開關(guān)、熔絲、電纜等組成的二次回路送到電能表，由于PT出口端子距離電能表端較遠(yuǎn)，二次回路具有一定的阻抗，負(fù)載電流流過二次回路必然要產(chǎn)生一定的壓降，使電能表端的電壓小于PT出口電壓，帶采計量誤差。為了保證計量準(zhǔn)確，可采用補償器來減小二次壓降。目前采用的補償器大都采用差額補償?shù)姆椒?，主要有自耦調(diào)壓式和電子式兩種，自耦調(diào)壓式接線簡單、工作可靠，但補償精度差且不能自動補償；電子式補償器雖然補償精度較高，能自動補償，但其工作可靠性差，且需要增加專用的計量導(dǎo)線。
本實用新型的目的就是提供一種接線簡單、不需專用計量線、工作可靠、高精度自動補償?shù)碾妷夯ジ衅鞫位芈啡妷鹤詣友a償器。
本實用新型的補償?shù)哪康挠梢韵录夹g(shù)方案實現(xiàn)本實用新型的補償器包括(1)用于使補償器的輸出電壓的幅值、相位跟隨輸入電壓的輸入采樣；(2)把交流電源輸入轉(zhuǎn)換成直流電源輸出，為系統(tǒng)提供工作電源的電源電路，電源電路包括整流濾波及集成穩(wěn)壓電路，直流電源的中性點接補償器輸出電壓的公共點；(3)用于對輸入信號進(jìn)行放大及移相處理，使補償器輸出電壓的相位跟隨輸入電壓的相位的信號處理電路；(4)用于提供負(fù)載功率的功率放大電路(5)用于提供負(fù)載所需電壓幅值的輸出變換電路；(6)用于將補償器輸出電壓的幅值、相位信號反饋至信號處理電路，使系統(tǒng)穩(wěn)定工作的輸出反饋電路；(7)用于對補償器的輸入輸出電壓的幅值、相位進(jìn)行比較的誤差比較電路；(8)用于在工作電源停電或者補償器出現(xiàn)故障時，斷開補償器輸出，并將PT的二次輸出直接提供給負(fù)載，并用聲光報警的控制報警電路。信號處理電路的輸入接輸入采樣的輸出，其輸出接至功率放大電路的輸入，功率放大電路的輸出接輸出變換電路的輸入，輸出變換電路的輸出即補償器的輸出，接至負(fù)載。
本實用新型的補償器采用改變PT負(fù)載的全新補償理論，負(fù)載電壓、功率全部由補償器提供，使流過二次回路的電流接近于零，因而二次回路上的壓降也接近于零，實現(xiàn)全電壓自動補償，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點(1)補償理論獨特、先進(jìn)，負(fù)載電壓、功率全部由補償器提供；(2)不需增設(shè)計量專用導(dǎo)線，工作可靠，高精度自動補償，不受PT的運行方式及二次回路的接法的影響。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)說明。


圖1為本實用新型的電路方框圖；圖2為圖1中的電源電路的電路原理圖；圖3為圖1中輸入采樣、信號處理的電路原理圖；圖4為圖1中功率放大、反饋及輸出變換的電路原理圖；圖5為圖1中誤差比較及控制報警的電路原理圖；圖6為圖5中繼電器連接圖。
本實用新型的電壓互感器二次回路全電壓自動補償器包括用于使補償器輸出電壓的幅值、相位跟隨輸入電壓的輸入采樣；把交流電源輸入轉(zhuǎn)換成直流電源輸出，為系統(tǒng)提供工作電源的電源電路；對采樣信號進(jìn)行放大，并使補償器輸出電壓的相位跟隨輸入電壓的相位的信號處理電路；用于提供負(fù)載功率的功率放大電路；用于提供負(fù)載所需電壓幅值的輸出變換電路；用于將輸出電壓幅值、相位信號反饋至信號處理的輸出反饋電路；用于對輸入輸出電壓的幅值、相位進(jìn)行比較的誤差比較電路，比較結(jié)果送至控制報警，控制報警用于在補償器出現(xiàn)故障或停電時，切斷補償器輸出，并將PT的二次輸出直接提供給負(fù)載，以使系統(tǒng)可靠地工作。
如圖2220V交流電源經(jīng)變壓器B1分兩路輸出，變壓器B1的一路次級輸出的交流電壓經(jīng)橋式整流ZL1，及濾波電容C1、C2整流濾波后輸出正電源3和負(fù)電源4。變壓器B1的另一次級輸出的交流電壓經(jīng)橋式整流ZL2、濾波電容C3和C4分別接型號為78系列的集成穩(wěn)壓塊IC1和IC2的輸入端，IC1和IC2的輸出端經(jīng)濾波電容C5、C6后輸出一個紋波小幅值穩(wěn)定的直流正電壓5和直流負(fù)電壓6。直流正、負(fù)電壓的中性點接補償器輸交流電壓的公共端。
如圖3PT的二次輸出電壓1經(jīng)精密電流互感器L、精密運算放大器IC3及阻容電路組成的零磁通自平衡電流互感器電路采樣后，輸出一相位相同的小信號，經(jīng)射極跟隨器IC4，阻容移相電路IC5進(jìn)行放大及相位補償，送入加法器IC6，和補償器輸出電壓的反饋信號8進(jìn)行疊加后由IC6輸出端7送給功率放大電路。精密運算放大器IC3的輸出端接射極跟隨器IC4的輸入端，射極跟隨器IC4的輸出端接阻容移相電路IC5的輸入端，IC5的輸出端接加法器IC6的輸入端。
如圖4，圖中主要是采用限流保護(hù)措施的0CL功率放大電路及輸出變換、輸出反饋電路。由三極管T1～T5，功率管T6～T9組成0CL功率放大電路，三極管T4、T5為限流保護(hù)元件，OCL功率放大電路輸出端接變壓器B2。信號處理電路的輸出信號7經(jīng)OCL功率放大電路進(jìn)行功率放大，最后經(jīng)輸出變壓器B2變換成負(fù)載所需的幅值交流電壓2輸給負(fù)載，交流電壓2即為補償器的輸出電壓。因補償器的負(fù)載為感性負(fù)載，采用二極管D1、D2對輸出進(jìn)行保護(hù)，以免負(fù)載影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。變壓器B2的輸出端經(jīng)電阻接至加法器IC6的輸入端，OCL功放輸出電壓經(jīng)電阻也接至加法器IC6的輸入端。補償器的輸出電壓2經(jīng)電阻分壓后輸出反饋信號8，OCL功放輸出電壓經(jīng)電阻采樣后輸出另一反饋信號8，兩反饋信號同時輸出至加法器IC6的輸入端，具有穩(wěn)定補償器輸出電壓幅值的作用，使系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
如圖5、圖6，圖中Ai、Bi、Ci為補償器輸入電壓1，即為PT的二次輸出電壓，Ao、Bo、Co為補償器的輸出電壓2。補償器的輸入電壓，接入運算放大器IC7和IC9輸入端，輸出電壓2接入運算放大器IC8和IC9輸入端，運算放大器IC7和IC8的輸出端均接異或門IC10的輸入端，異或門IC10的輸出端與或門IC11的輸入端相連，運算放大器IC9的輸出端與或門IC11的輸入端相連，或門IC11的輸出接D觸發(fā)器IC12的R端，D觸發(fā)器IC12的輸出端Q經(jīng)電阻與三極管T10的基極相連，三極管T10的發(fā)射極與發(fā)光二極管D4相連，其集電極與繼電器J1相連，二極管D3跨接在繼電器J1兩端，對繼電器J1起保護(hù)作用。運算放大器IC7和IC8分別對補償器的輸入電壓1和輸出電壓2的相位進(jìn)行過零檢測，檢測結(jié)果送異或門IC10進(jìn)行相位比較，并將相位差值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)幅值的電壓信號送入或門IC11的輸入端，運算放大器IC9對補償器的輸入電壓1和輸出電壓2進(jìn)行差動放大，差動放大結(jié)果送或門IC11的輸入端，只要補償器的輸入輸出電壓的相位差或幅值差有一個超過規(guī)定的范圍，即或門IC11的輸入有一個為高電平，或門IC11的輸出高電平給D觸發(fā)器IC12的R端，D觸發(fā)器IC12的輸出端Q的反相端輸出低電平，三極管T10不導(dǎo)通，繼電器J1放開，常開觸點J14、J15、J16斷開，常閉觸點J11、J12、J12恢復(fù)閉合，補償器的輸入電壓1直接接上補償器的輸出電壓10，即補償器的輸入輸出電壓超差時，PT的二次輸出電壓直接接上負(fù)載，使電能表仍能正常計量，同時發(fā)光二極管D4熄滅，指示補償器有故障，完成保護(hù)報警動作。當(dāng)補償器的供電電源停電時，也能產(chǎn)生上述保護(hù)報警動作。當(dāng)補償器工作正常時，或門IC11的輸入都為低電平，或門IC11輸出低電平，D觸發(fā)器JC12的輸出端Q的反相端輸出高電平，三極管T10導(dǎo)通，繼電器J1吸合，發(fā)光二極管D4發(fā)光，常開觸點J14、J15、J16閉合，常閉觸點J11、J12、J13斷開，補償器的輸出電壓2接上負(fù)載，完成正常的補償工作。
本實用新型的補償器的工作原理是PT的輸出經(jīng)二次回路進(jìn)入補償器輸入端，經(jīng)輸入采樣變成小信號，信號經(jīng)信號處理電路進(jìn)行放大及相位補償后，再經(jīng)功率放大電路進(jìn)行功率放大，使信號具有足的夠的功率提供給負(fù)載，這時信號幅值還不能達(dá)到負(fù)載所需的電壓幅值，只有經(jīng)輸出變換電路變換后才能輸出給負(fù)載。電源電路將交流輸入電源轉(zhuǎn)換成直流電源輸出，提供系統(tǒng)的工作電源。PT的輸出電壓幅值、相位經(jīng)輸出反饋電路反饋回信號處理，使系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠地工作。誤差比較電路對補償器的輸入輸出電壓的幅值、相位的誤差進(jìn)行比較，比較結(jié)果送至控制、報警，使補償器的誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。補償器出現(xiàn)故障或停電時，為了不影響電能表的正常計量工作，控制報警將切斷補償器的輸出，而將PT二次輸出直接提供給負(fù)載，以使電能表照常工作。
權(quán)利要求1.一種電壓互感器二次回路全電壓自動補償器，其特征在于它包括(1)用于使補償器的輸出電壓的幅值，相位跟隨輸入電壓的輸入采樣；(2)把交流電源輸入轉(zhuǎn)換成直流電流輸出，為系統(tǒng)提供工作電源的電源電路，直流電源的中性點接補償器輸出電壓的公共點；(3)用于對輸入信號進(jìn)行放大及移相處理，使補償器輸出電壓的相位跟隨輸入電壓的相位的信號處理電路；(4)用于提供負(fù)載功率的功率放大電路；(5)用于提供負(fù)載所需電壓幅值的輸出變換電路；(6)用于將補償器輸出電壓的幅值，相位信號反饋至信號處理電路的輸出反饋電路；(7)用于對補償器的輸入輸出電壓幅值、相位進(jìn)行比較的誤差比較電路；(8)用于在工作電源停電或補償器出現(xiàn)故障時，斷開補償器的輸出，將互感器二次輸出直接提供給負(fù)載，并用聲光報警的控制報警電路；(9)信號處理電路的輸入接輸入采樣的輸出，其輸出接至功率放大電路的輸入，功率放大電路的輸出接輸出變換電路的輸入，輸出變換電路的輸出即補償器的輸出接至負(fù)載。
專利摘要一種電壓互感器二次回路全電壓自動補償器包括輸入采樣、信號處理、功率放大、輸出變換、電源電路、輸出反饋、誤差比較、控制報警等電路。本實用新型的補償器采用改變PT負(fù)載的全新的補償理論，負(fù)載電壓，功率全部由補償器提供，使流過二次回路的電流接近于零，因而二次回路上的壓降也接近于零，實現(xiàn)全電壓自動補償，它不需增設(shè)計量專用導(dǎo)線，工作可靠，高精度自動補償，不受PT的運行方式及二次回路的接法影響。
文檔編號G01R15/14GK2264372SQ9620567
公開日1997年10月8日 申請日期1996年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月1日
發(fā)明者胡大林, 萬年定 申請人:胡大林