直測電容電流型電子式電壓互感器

直測電容電流型電子式電壓互感器原理圖如1圖所示。圖1中1為一次高壓接線端，直接接于高壓母線或高壓輸電線路上，2為高壓電容器，3為由TVS管或兩組反接的二極管組成的保護(hù)電路，4為大地，5為積分變換電路，6為反相電路。

考慮到當(dāng)一次電壓突變（一次側(cè)突然開路、短路及重合閘）時(shí)，積分電容的充放電過程會(huì)影響互感器的暫態(tài)特性，采用隔直濾波電路對直流進(jìn)行隔離，并抑制低頻分量，從而改善互感器的暫態(tài)性能。由于隔直濾波電路也會(huì)引入一定的工頻相位角偏差，在選擇相位補(bǔ)償電路的可調(diào)電阻時(shí)應(yīng)計(jì)及對該部分相位差的補(bǔ)償作用。

直測電容電流型電子式電壓互感器的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2。

互感器的輸入-輸出電壓關(guān)系的綜合傳遞函數(shù)表達(dá)式為：

改進(jìn)的直測電容電流型電子式電壓互感器適用于多個(gè)電壓等級的系統(tǒng)中，圖2所示的互感器結(jié)構(gòu)適用于中壓戶內(nèi)配電裝置，互感器直接產(chǎn)生符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的模擬小電壓信號。若在戶外高壓、超高壓系統(tǒng)中應(yīng)用，則可在信號處理單元中增加數(shù)據(jù)采集和電/光轉(zhuǎn)換模塊，通過光纖接口輸出相應(yīng)的數(shù)字信號。

直測電容電流型電子式電壓互感器頻率特性

根據(jù)上述公式得出互感器穩(wěn)態(tài)比值誤差ε_w與系統(tǒng)頻率ω之間的關(guān)系：

當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，互感器的比值和相角誤差隨之變化。合理選擇各電阻和電容參數(shù)，可以在一定的頻率范圍內(nèi)，使比值和相角誤差很小。

根據(jù)IEC60044—7電子式電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)，互感器測量準(zhǔn)確級的頻率標(biāo)準(zhǔn)范圍應(yīng)為額定頻率的99%～101%，即49.5～50.5Hz；保護(hù)準(zhǔn)確級的頻率標(biāo)準(zhǔn)范圍應(yīng)為額定頻率的96%～102%，即：48～51Hz。

通過分析和計(jì)算，確定滿足互感器標(biāo)準(zhǔn)的電路參數(shù)為：C_H=783.33pF，C_J=4.58μF，R_J=10MΩ，C_X=1μF，R_X=403Ω，C_G=1μF，R_G=24.9kΩ。

仿真結(jié)果表明，頻率在49.5～50.5Hz時(shí)，相角誤差<±10′，比值誤差小于±0.002%；在48～51Hz時(shí)，相角誤差<±40′，比值誤差小于±0.007%，同時(shí)滿足0.2級測量和3P級保護(hù)用電壓互感器的準(zhǔn)確度要求。

直測電容電流型電子式電壓互感器溫度特性

影響互感器溫度特性最主要的因素是高壓電容的溫度漂移現(xiàn)象。當(dāng)溫度改變時(shí)高壓電容值會(huì)發(fā)生改變，電容電流相應(yīng)變化，從而對互感器的輸出直接產(chǎn)生影響。

高壓電容的容量與環(huán)境溫度之間的關(guān)系可近似表示為：

式中，C_θ與C₂₀分別表示環(huán)境溫度為θ和20℃時(shí)的電容容量；αC表示電容的溫度系數(shù)。

溫度變化引入的比值誤差為：

當(dāng)環(huán)境溫度在互感器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-25～40℃范圍內(nèi)時(shí)，若αC>5×10^-5℃^-1，比值誤差的變化將超過0.3%，無法滿足0.2級電子式電壓互感器的準(zhǔn)確度要求。

由于高壓電容等值電阻較小，因此溫度變化對互感器的相角誤差影響可不計(jì)。為減小溫度對高壓電容器傳感精度的影響，可采取如下措施：

（1）選擇溫度系數(shù)盡可能小、工作穩(wěn)定的聚苯乙烯或聚丙烯電容。

（2）在高壓端采用溫度傳感器進(jìn)行溫度測量，并在低壓信號處理電路中采取溫度補(bǔ)償措施，該方法使檢測和處理電路變得復(fù)雜。

（3）采用復(fù)合介質(zhì)的高壓電容器。

直測電容電流型電子式電壓互感器暫態(tài)性能

電壓互感器的暫態(tài)現(xiàn)象主要包括由于各種過電壓和開關(guān)操作引起的暫態(tài)過程，其直接影響絕緣設(shè)計(jì)和信號響應(yīng)要求。由于互感器傳感元件為電容器，應(yīng)重點(diǎn)考慮高壓側(cè)出口短路和帶滯留電荷重合閘引起的暫態(tài)過程。

1、一次短路暫態(tài)過程

高壓端子與接地端子之間的電源短路的等效電路如圖3所示，其中R為高壓電容器C_H的電阻、連接導(dǎo)線的電阻與信號處理單元的輸入電阻之和。

考慮最嚴(yán)重情況，假定在一次電壓處于最大值時(shí)短路。發(fā)生短路后，高壓電容上的電流按時(shí)間常數(shù)τ=RC_H衰減。由于R和C_H數(shù)值都很小，衰減時(shí)間常數(shù)很小，電容電流很快衰減到零。經(jīng)過信號處理單元后的二次電壓也經(jīng)過一個(gè)極為短暫的暫態(tài)過程后衰減到零。

2、線路斷開及重合閘暫態(tài)過程

線路斷開及重合閘的等效電路如圖4所示，其中C_L為線路電容。考慮最嚴(yán)重情況，在一次電壓處于正最大值時(shí)線路斷開，并在一次電壓處于負(fù)最大值時(shí)重合閘。

假定t=205ms，up為正最大值時(shí)Q_F斷開，高壓電容C_H所在的回路相當(dāng)于開路，其電壓u_c(t)保持?jǐn)嚅_前的大小不變，電流i_c立即變?yōu)榱?，u_s(t)經(jīng)過很短的一段時(shí)間變?yōu)榱恪?

t=515ms時(shí)，u_p剛好為負(fù)最大值，Q_F閉合。高壓電容C_H以較小的時(shí)間常數(shù)τ₂=(R R_L)C_H快速充放電（其中R_L為電網(wǎng)低直流阻抗），直至其兩端電壓達(dá)到負(fù)最大值。由于積分電路和相位補(bǔ)償電路等自身的特性，在二次輸出電壓u_s(t)上將產(chǎn)生一個(gè)衰減直流分量疊加在穩(wěn)態(tài)正弦信號上。衰減直流分量的大小和波形與各元件的參數(shù)值及其匹配關(guān)系直接相關(guān)，當(dāng)參數(shù)選擇合適時(shí)，互感器具有良好的暫態(tài)性能。

直測電容電流型電子式電壓互感器抗干擾性能

互感器所在安裝現(xiàn)場是大電流、高電壓環(huán)境，電磁條件惡劣，電磁干擾對互感器的影響不容忽視?；诜謮涸淼碾妷夯ジ衅髟诜謮浩髋c處理電路之間直接進(jìn)行電壓信號傳輸，由于回路阻抗高，極易受到干擾，從而影響測量精度和穩(wěn)定性。

而電壓互感器直接測取高壓電容電流信號并傳送至處理單元，構(gòu)成電流低阻回路，無傳輸引線壓降，而且同樣干擾下電流傳輸比電壓傳輸所受電磁干擾的影響要小得多，有利于進(jìn)一步提高互感器的可靠性和測量精度。

電壓互感器是連接電力系統(tǒng)一次與二次部分的重要設(shè)備，其運(yùn)行可靠性及測量精度與電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。傳統(tǒng)的電壓互感器由于體積龐大、動(dòng)態(tài)范圍小、絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、暫態(tài)性能差、存在鐵磁諧振隱患，已不適應(yīng)電力系統(tǒng)向大容量、高電壓、智能電網(wǎng)方向發(fā)展的需要。

新型電子式電壓互感器以其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、絕緣簡單、無磁飽和、具有數(shù)字輸出接口等優(yōu)勢，將逐步替代傳統(tǒng)電壓互感器，服務(wù)于智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。

目前國內(nèi)外廣泛研究以及在電力系統(tǒng)試運(yùn)行或工程應(yīng)用的電子式電壓互感器分為光學(xué)電壓互感器（OVT）和分壓型電子式電壓互感器（EVT）兩類。

光學(xué)電壓互感器OVT靈敏度高，抗干擾性能和絕緣性能強(qiáng)，但其測量精度受環(huán)境溫度、振動(dòng)、強(qiáng)磁場等外界因素的影響較大，而且價(jià)格昂貴。

電阻分壓型EVT具有體積小、造價(jià)低、簡單可靠的優(yōu)點(diǎn)，但受電阻功率的限制只能適用于中低壓配電網(wǎng)絡(luò)中。電容分壓型EVT結(jié)構(gòu)簡單、不存在發(fā)熱問題、絕緣性能好，但存在高壓電容的溫度特性影響互感器測量精度以及電荷俘獲帶來的暫態(tài)問題。分壓型EVT在工程實(shí)際應(yīng)用中均面臨小分壓信號傳輸易受外界電磁干擾的問題，尤其在環(huán)境惡劣的戶外高壓、超高壓變電站中。

采用小電流互感器（TA）檢測電容電流的電子式電壓互感器方案，具有較好的抗干擾性能，但小TA的電感和二次阻抗均可能引起穩(wěn)態(tài)誤差和暫態(tài)誤差；而且高壓電容器的額定工作參數(shù)較大，影響了互感器工作的穩(wěn)定性和可靠性。

通過直接測量電容電流實(shí)現(xiàn)高壓電壓檢測的方法，并實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的直測電容電流型電子式電壓互感器設(shè)計(jì)。該互感器繼承了分壓型EVT結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，但從傳感機(jī)理上有別于分壓型EVT，采用電流信號傳輸原理，相比電容分壓型EVT具有更強(qiáng)的抗干擾能力和工作穩(wěn)定性，且消除了高壓電容滯留電荷對互感器暫態(tài)性能的影響。提出了一種高壓電容器溫度補(bǔ)償方案，有效地減小了環(huán)境溫度變化對互感器準(zhǔn)確度的影響。

與通過小TA檢測電容電流型EVT相比，省去高壓側(cè)小TA，測量精度更高；高壓電容器容量和體積更小，用較低的成本可獲得很大的絕緣裕度，從而使互感器具有優(yōu)異的絕緣性能。試驗(yàn)結(jié)果表明互感器滿足了工程實(shí)用化的要求。

（1）直測電容電流型電子式電壓互感器，具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、絕緣強(qiáng)度高、抗干擾能力強(qiáng)、溫度性能優(yōu)異和暫態(tài)性能好等特點(diǎn)，可應(yīng)用于多個(gè)電壓等級系統(tǒng)的電壓測量。

（2）通過直接測量電容電流實(shí)現(xiàn)高壓電壓檢測的方法，在高壓電容傳感器與信號處理單元之間直接傳輸電容電流，不存在引線壓降；相對分壓型EVT的電壓傳輸具有更強(qiáng)的抗電磁干擾能力和工作穩(wěn)定性；而且消除了高壓電容滯留電荷對互感器暫態(tài)性能的影響。

（3）采用正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)數(shù)值相近容量各半的多個(gè)電容串聯(lián)組成高壓電容器的溫度補(bǔ)償方案，相比傳統(tǒng)單一溫度系數(shù)的高壓電容器，傳感器的溫度穩(wěn)定性大大提高。

（4）試驗(yàn)結(jié)果表明，研制的直測電容電流型電子式電壓互感器滿足IEC60044—7標(biāo)準(zhǔn)中0.2級測量和3P級保護(hù)用電壓互感器的要求。

直型精梳機(jī) rectilinear combing machine實(shí)現(xiàn)精梳工藝所用的機(jī)械。精梳機(jī)的一種。

去除短纖維雜質(zhì)和纖維中的結(jié)粒（棉結(jié)、毛粒、麻粒、繭皮等），使纖維進(jìn)一步伸直、平行，制成均勻、整潔、纖維長度較整齊的精梳條。由喂給、錫林（圓梳）、頂梳、拔取、排雜、圈條等機(jī)構(gòu)組成，棉精梳機(jī)還有牽伸裝置。特點(diǎn)是捏持與梳理周期性交替動(dòng)作。先由錫林梳理纖維前端部分，再由頂梳梳理纖維后端部分，再依次接合成網(wǎng)，經(jīng)牽伸后制成精梳條。有多頭式（用于棉紡）和單頭式（用于毛紡、麻紡和絹紡）兩種。按機(jī)構(gòu)的作用又分為：以棉精梳機(jī)為代表的擺動(dòng)鉗板型，拔取羅拉只轉(zhuǎn)動(dòng)不擺動(dòng)；以毛精梳機(jī)為代表的固定鉗板型，拔取羅拉作前后擺動(dòng)。由于直型精梳機(jī)的作用是周期性的輸出條有周期性不勻，需再經(jīng)并條工序進(jìn)行彌補(bǔ)。

判斷物體是否與地面垂直，可用鉛垂線法，即一根線加上一個(gè)重物。此重物人們稱為鉛錘，鉛錘受重力作用，即受萬有引力的一個(gè)分力作用，讓線與地面垂直，成90度角度。鉛錘重量的大小與垂直線的垂直度無關(guān)，如1公斤重的鉛錘與10公斤重的鉛錘形成的垂直線的垂直度一樣，均是90度。還有，一般情況下不考慮相對論效應(yīng)，當(dāng)鉛錘的傍邊有重物也不能影響垂直度，如在山腳下的鉛垂線，鉛錘旁邊是一座山，對垂直度也沒有影響。

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