Page 87 - 电力与能源2024年第四期

张凯悦，等：基于电容式电压互感器的过电压测量方法改进研究 481

的实际意义。
文献［3］研究了工频谐振造成 CVT 频率特性
发生畸变而导致谐波测量结果失真的问题，并提
出了应用电容式分压器测量、通过接地回路电流
测量、采用带谐波测量功能的特种 CVT 测量以及

对测量结果进行修正等改进方法。文献［4］给出
了设备运行时周边电场影响 CVT 的比值差。文
献［5］针对 CVT 测量准确度的影响因素展开研
图 1 CVT 内部结构
究，重点研究了通过改进 CVT 二次绕组的布置方
在进行基于 CVT 的过电压测试研究时，了解
式来提高 CVT 测量的精准度。
CVT 的内部结构对于分析其在测量过电压时的
本文研究 CVT 的过电压测试方法和技术，采
影响因素至关重要。CVT 内部含有电容、电感等
取在 CVT 的基础上加装一种宽频带的电压传感
复杂元件，这些元件容易受到外界磁场环境的影
器，来屏蔽复杂的工作环境，以保证 CVT 在采集
响，从而导致内部元件参数发生变化。这种变化
过电压数据时达到频率范围大、响应快、采样率高
会导致 CVT 直接测量过电压数据的不精确。
和运行稳定的效果，从而提高 CVT 测试过电压的
1.2 搭建 CVT 仿真模型
准确性和可靠性，同时更好地维护电力系统。本
使用 MATLAB 软件中的 Simulink 工具构建
文依据 CVT 的内部结构和串联分压法的测量原
仿真模型是一种既简单又高效的方法。Simulink
理，研究一种基于 CVT 加装电压传感器的装置。
提供了众多的仿真资源和可视化特性，允许用户
首先提出改进结构的设计，并搭建 CVT 仿真模
对创建的模型进行仿真试验。
型以确定相关参数，优化改进装置的结构，然后搭
根据 CVT 的内部结构，可以推导出其等效电
建 电 路 仿 真 平 台 进 行 试 验 验 证 其 有 效 性 和 准
路，如图 2 所示。在 Simulink 库中，可以搜索并选
确性。
择所需的模块，然后将它们拖放到仿真模型的工
1 搭建 CVT 仿真模型及影响因素分析 作区域。将模块放置在正确的位置后，通过双击

1.1 CVT 内部结构 模块来配置参数，并指定输入和输出。按照图 2
CVT 是电力系统中用于电压测量的重要传 所示的电路依次连接这些模块，构建出一个完整
感器，其内部结构如图 1 所示。在 CVT 中，高压 的仿真电路模型，最后添加 powergui 模块，就可以
电 容 C 1、中 压 电 容 C 2 并 联 构 成 电 容 分 压 器 。 其 立即对建立的仿真模型进行运行和调试。
中，高压电容单元是 CVT 的核心，一般由多个串

联的电容分压器组成，其主要作用是将高电压系
统的电压降至可测量水平。中间变压器通常是一
个降压变压器，进一步降低电容单元的输出信号，
以便于测量和保护装置的使用。补偿电抗器 L 是
一种包含电感、电容和电阻等元件的补偿装置，主
要用于改善 CVT 的频率特性和相位误差，确保在 图 2 CVT 等效电路

宽频率范围内输出电压的准确性。P 是保护装 通 过 仿 真 模 型 构 建 ，得 到 了 如 图 3 所 示 的
等 效 仿 真 模 型 ，可 用 于 进 一 步 的 仿 真 分 析 和 性
置；D 是阻尼器；d a，d n 是绕组输出端子；1 a，1 n，2 a，2 n
是中间变压器二次侧的输出端子，用于连接测量 能 评 估 。 以 110 kV CVT 为例，其额定电容 C N 为
或保护装置。 6 600 pF，具体参数如表 1 所示。