CN1053684A - 电压测量电路 - Google Patents

Abstract

一种用于测量电力线路电压的电路，该电路包括 由第一和第二电容器组成的电容分压器，还有用于放 大第二电容器两端电压的第一和第二放大线路 (A₁，Ai；A₂，A₂′)。该放大线路分别连接到由逻辑电 路(CL)控制的第一和第二可控开关(I₁，I₂)上，该电 路进一步包括用于产生由放大线路提供的信号之间 代数差(D)的绝对值的电路(A₃，RED)，还有比较器 电路(A₆)，该电路提供一个输出信号控制逻辑电路 (CL)，以便当所说的绝对值超过一给定阀值(S)时使 逻辑电路改变状态。

Description

本发明涉及一种电力网络的测量和保护设备中使用的电压测量电路。

法国实用证书第7827749号描述了一种电压衰减器，它的后面设有两个放大电路：其中一个放大电路具有相对长的时间常数，约为100毫秒，用来向测量装置供电，万一电压消失，测量装置不必要求具有短的恢复时间。另一个放大电路具有短得多的时间常数，约为10毫秒，由于用来向保护装置供电，所以要求具有短的恢复时间。这种设备因此具有两个测量系统，而本发明的目的就在于提供一种仅包含一个输出端的电路。这种设备明显比现有技术设备便宜得多。

本发明提供一种用于测量电力线路电压的电路，对电力线路的每一相电路包括：一个电容分压器，它包含接到电力线路的第一电容器，该电容器与接地的第二电容器相串联;还包括用来放大第二电容器两端之间电压的第一和第二放大电路，所说的第一放大电路具有约为100毫秒的时间常数并与一个相位校正电路相连，所说的第二放大电路具有2.5毫秒至15毫秒的时间常数;电压测量电路的特征在于第一和第二放大电路分别经过可由一逻辑电路控制的第一和第二开关接到一个共同的输出端，该电压测量电路进一步包括产生某一信号的一个电路，该信号反映由第一和第二放大电路提供的相应信号之间代数差的绝对值，包括一个比较器电路，它接受所说的信号并在它的输出端向所说的逻辑电路提供一个控制信号，以便当所说的绝对值超过给定的阀值时使逻辑电路起动，只要所说的绝对值小于所说的阀值，所说的逻辑电路其连接使得第一开关闭合而第二开关断开，而当所说的绝对值超过阀值时，则断开第一开关而闭合第二开关。

有利的是，逻辑电路具有时间延迟。

逻辑电路的时间延迟约为50毫秒。

参考作为本发明电路其中一相电路图的唯一附图1，通过对本发明最佳实施例的描述将会更好地理解本发明。

图中，标号1代表高压电力线路的某中一相，该相具有一个与之相连的电容分压器，该分压器包括与接地的第二电容器C相串联的第一电容器C₁。

该电路包括一个运算放大器A₁，它的输入电路上设有一个电阻R。选择R的阻值使电路的时间常数RC相对长一些，约为100毫秒。放大器A₁的输出连到两条线路上，第一条线路包括放大器A′₁和第一开关I₁，第二条线路包括放大器A₂、放大器A′₂和第二开关I₂，两条线路接到输出放大器A₇的输入端，该放大器的输出S向测量装置和线路保护装置供电。

放大器A′₁通过电阻R′₁与放大器A₁的输出端相连，它具有一个含有电容器C′₁和与之并联的电阻R₁″的反馈线路。放大器A′₁和与其连接的元件构成一个适当的相位校正器，例如为了达到0.5级精度（频率在48HZ到51HZ之间时相位移不大于20分角）。选择R′₁、R₁″和C₁的数值向放大器A′₁提供约0.1秒的时间常数，这样，第一线路的长的时间常数由放大器A₁的长的时间常数来确定。这个长的时间常数和与其相关的相位校正用于获得一个测量信号，该信号完全适合于向电力线路电压测量装置供电。开关I₁是一个可控半导体开关或继电器。

放大器A₂由一个输入电路供电，该输入电路包括电容器C₂和电阻R₂，选择C₂和R₂的数值使第二线路具有比第一线路短得多的时间常数，例如在2.5毫秒到15毫秒的范围内。举例来说，当电力线路的频率变化范围为48HZ到50HZ之间时，时间常数可选为10毫秒。这样短的时间常数是由于控制线路保护装置所需要。该电路具有提供相位校正的电阻R′₂和电容器C′₂。与电阻R′₁₂和R′₁₃相连接的放大器A′₂是一个功率放大器。与开关I₁相同，开关I₂也是一个可控的半导体开关或继电器。

放大器A′₁和A′₂各自的输出分别经过电阻R₃₄和电阻R₃₁送至运算放大器A₃的两个输入端。放大器A₃借助于两个电阻R₃₂和R₃₃接成一个减法器，它给出放大器A′₁和A′₂输出信号之间的代数差D＝V₁-V₂。

信号D加到一个全波整流器RED上，该整流器包括在电路中和电阻R₄₁到R₄₄和二极管d相连的运算放大器A₄。和在电路中与电阻R₅₁相连的运算放大器A₅。这样，整流器电路RED就提供了代数差V₁-V₂的绝对值｜V₁-V₂｜。整流器电路RED的输出端与比较器A₆的一个输入端相连，比较器A₆的另一个输入端经电阻R₆₀接收一个阀值信号S。比较器A₆的输出端接到逻辑电路CL该逻辑电路具有两个分别控制开关I₁和I₂的互补输出端Q₁和Q₂。逻辑电路构成使得假如比较器A₆产生一个零信号（｜V₁-V₂｜＜S），那时它的输出端Q₁动作，开关I₁闭合。否则，假如比较器检测到V₁与V₂之间的差值比阀值S大，输出端Q₂动作，开关I₁断开而开关I₂闭合。逻辑电路CL具有例如50ms的时间延迟，其作用将在文说明。

电路工作如下：

在正常的稳定状态条件下，信号V₁和V₂相等，所以比较器A₆提供的是零输出信号。通过线路结构使电路CL的输出端Q₁处于动作状态，使得线路A₁，A′₁投入运行，以便测量具有需要的精度。

在重新接入带载电力线路的过程中，输出电压V₁和V₂将包含有所谓的直流分量，该直流分量按指数衰减，对于V₁在100毫秒内，对V₂在10ms内。信号V₁和V₂因此将是不同的，只要它们之间的差值达到阀值，逻辑电路CL开关状态翻转，从而断开开关I₁而闭合开关I₂。第二放大线路由于其短的时间常数而投入运行状态，它很快地消除了不希望存在的指数分量，否则该分量存在会使前置放大器后面的功率放大器的变压器产生饱和。

当差值V₁-V₂接近阀值S时，在再次转换回来之前的时间延迟防止发生反复的开关翻转。

该阀值必须大于标定误差，该误差可能发生在（50HZ下）的两个信号V₁和V₂加上处在频带（48HZ，51HZ）的两个极限之间的频率飘移误差的情况下。

本发明的电路具有比已有技术电路较为简单的优点。在正常条件下，测量的相位误差小。

当重新接入带载线路时，直流分量很快地被消除。

有可能通过对阀值S和时间延迟进行调整来实现最佳运行。第一条放大线路（具有大约100毫秒的时间常数）对于传输由于除重新接入带载线路以外的原因而引起的瞬态变化是理想的。如果将阀值S的值选得足够高，这些瞬态变化能在没有开关翻转逻辑电路CL的情况下测得。

当线路的频率变化范围很小时（例如49.5HZ到50.5HZ时），通过使R₂C₂时间常数等于3.18毫秒（代替10毫秒）在由于重新接入带载线路的瞬态状态下能获得最好的响应。这时R′₂C′₂时间常数也等于3.18毫秒（3.18毫秒＝1/2πfo，fo＝50HZ）。

在60HZ时，3.18毫秒由2.65毫秒代替。

本发明用于控制和保护电力网络。

Claims (5)

1、一种用于测量电力线路电压的电路，对线路的每一相而言该电路包括：一个电容分压器，该分压器包括与线路相连并与接地的第二电容器相串联的第一电容器；和用来放大第二电容器两端之间电压的第一和第二放大线路，所说的第一放大电路具有大约100毫秒的时间常数并和相位校正电路相连，所说的第二放大线路具有2.5毫秒至15毫秒的时间常数；该电压测量电路的特征在于，所说的第一和第二放大线路(A₁，A₁′；A₂，A₂′)分别经过由逻辑电路(CL)控制的第一和第二开关(I₁，I₂)连接到共同的输出端(S)，该电压测量电路进一步包括一个用于产生某一信号的电路(A₃，RED)所说信号反映第一和第二放大线路分别提供的信号间的代数表(D)的绝对值，还有一个比较器电路(A₆)，它接受所说信号并在它的输出端向所说的逻辑电路(CL)提供控制信号，使得逻辑电路在所说的绝对值超过给定的阀值( S)时动作，所说的逻辑电路只要在所说的绝对值小于所说的阀值时其连接使得保持第一开关(I₁)闭合而第二开关(I₂)断开，而当所说的绝对值超过阀值时，使第一开关(I₁)断开而使第二开关(I₂)闭合。

2、按照权利要求1的电路其特征在于，当电力线路的频率变化范围在49.5HZ至50.5HZ时，第二放大线路的时间常数大约是3.18毫秒。

3、按照权利要求1的电路，其特征在于，当电力线路的频率变化范围在59.5HZ至60.5HZ时，第二放大线路的时间常数大约是2.65毫秒。

4、按照权利要求1到3中任何一项权利要求的电路，其特征在于，逻辑电路（CL）包含时间延迟。

5、按照权利要求4的电路，其特征在于，逻辑电路（CL）的时间延迟约50毫秒。