本發(fā)明屬于傳感器，具體涉及一種電容隔離分壓傳感器。

背景技術(shù)：

1、傳感器在電力系統(tǒng)中具有實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、故障診斷與預(yù)警、保護與控制以及提高系統(tǒng)智能化水平等多重作用，對于保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和高效運行具有重要意義。在許多工業(yè)環(huán)境和電力系統(tǒng)中，存在大量的電磁干擾和噪聲。這些干擾和噪聲可能來自周圍的電氣設(shè)備、無線電波或其他電磁源。傳感器可能需要在各種復(fù)雜的工作環(huán)境中運行，如高溫、低溫、潮濕、振動等。這些環(huán)境可能對傳感器的性能產(chǎn)生影響。通過隔離性能可以使傳感器更好地適應(yīng)這些復(fù)雜環(huán)境，保持穩(wěn)定的測量性能。

2、在電氣系統(tǒng)中，如果傳感器與高壓電路之間沒有有效的隔離措施，可能會存在電擊危險。在一些需要高精度和高可靠性的系統(tǒng)中，如工業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，傳感器的性能直接影響到整個系統(tǒng)的性能。隨著工業(yè)自動化和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對傳感器的性能要求越來越高。通過注重隔離性能，可以提升傳感器的整體性能，進而提升整個系統(tǒng)的性能。

3、在10kv高壓環(huán)境下傳統(tǒng)的電壓傳感器無法同時滿足50hz-10mhz寬頻帶和高精度的要求，寬頻譜傳感測量要求信號傳輸帶寬足夠?qū)?，以支持高頻信號的傳輸，在高頻段，傳感器的性能可能會受到寄生參數(shù)、電磁干擾等因素的影響。在高壓環(huán)境下，信號傳輸帶寬可能受到限制，無法滿足寬頻譜傳感測量的需求。電氣隔離是高壓測量中必不可少的一環(huán)，它可以防止電流直接通過測量系統(tǒng)，從而保護設(shè)備和人員安全。然而，電氣隔離可能會引入額外的寄生參數(shù)和噪聲源，影響信號的寬頻帶傳輸和測量精度。傳統(tǒng)的電氣隔離方法無法完全滿足寬頻譜傳感測量的需求，因為寬頻譜傳感測量要求傳感器能夠捕捉到寬范圍頻率的信號，而電氣隔離可能會對這些信號產(chǎn)生衰減或干擾。故，亟需一種電容隔離分壓傳感器，以解決在10kv高壓環(huán)境側(cè)電壓無法實現(xiàn)50hz-10mhz寬頻譜傳感并隔離的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服在10kv高壓環(huán)境側(cè)電壓無法實現(xiàn)寬頻譜傳感并隔離的問題，提出了一種電容隔離分壓傳感器。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種電容隔離分壓傳感器，包括感應(yīng)電極與低壓電容，所述感應(yīng)電極的一端連接高電壓端，所述感應(yīng)電極的另一端連接巴倫變壓器，所述低壓電容的一端連接低電壓端，所述低壓電容的另一端連接隔離變壓器。

4、進一步地，所述巴倫變壓器的輸出端輸出高頻段差分信號。

5、進一步地，所述隔離變壓器的輸出端輸出低頻段電壓信號。

6、進一步地，所述感應(yīng)電極與高電壓端之間的分布電容為1200pf，所述低壓電容為12uf。

7、進一步地，所述感應(yīng)電極與高電壓端之間的分布電容與低壓電容的分壓比為10000:1。

8、進一步地，所述感應(yīng)電極與低壓電容的外部安裝絕緣層，所述絕緣層的外部設(shè)置法蘭。

9、進一步地，所述低壓電容采用電解電容、陶瓷電容或薄膜電容。

10、一種電容隔離分壓傳感器的測量方法，采用所述的一種電容隔離分壓傳感器，包括如下步驟：

11、感應(yīng)電極與高壓端之間的分布電容和低壓電容組成分壓電容，巴倫變壓器與隔離變壓器將10kv側(cè)電壓的寬頻帶信號頻段分解為低頻段與高頻段，利用巴倫變壓器測量高頻段的電壓，利用隔離變壓器測量低頻段的電壓。

12、進一步地，所述寬頻帶信號頻段為50hz到10mhz，所述低頻段的信號頻率大于等于50hz且小于等于1khz，所述高頻段的信號頻率大于1khz且小于等于10mhz。

13、進一步地，隔離變壓器隔離高壓側(cè)的電流信號與低壓側(cè)的測量設(shè)備，巴倫變壓器隔離高頻信號。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

15、本發(fā)明提出的一種電容隔離分壓傳感器，通過感應(yīng)電極與高電壓端之間的分布電容構(gòu)成電容分壓器的高壓臂電容，低壓電容為電容分壓器的低壓臂電容，分壓器電容由高壓臂電容和低壓臂電容組成，是電容分壓器的重要組成部分，高壓臂電容和低壓臂電容這兩個電容通過串聯(lián)連接，形成一個分壓電路，將高壓信號降低為低壓信號進行測量或傳輸，本發(fā)明通過在電容分壓器的高壓臂電容和低壓臂電容之間連接巴倫變壓器和隔離變壓器，隔離機制不僅能夠顯著降低電擊和短路的風(fēng)險，確保系統(tǒng)的安全運行，更有效地抵御電磁干擾和射頻干擾的干擾信號，保護系統(tǒng)免受外部電磁環(huán)境的影響，還能夠在10kv高壓環(huán)境下對50hz-10mhz寬頻譜傳感測量并隔離。

16、本發(fā)明提出的一種電容隔離分壓傳感器，能夠有效實現(xiàn)被測對象與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的電氣隔離，從而防止高壓環(huán)境下的電氣故障對人員和設(shè)備造成損害，電氣隔離可以減少高壓環(huán)境中的電流沖擊和電壓波動對設(shè)備的損害，從而延長設(shè)備的使用壽命。同時，50hz-10mhz的寬頻譜傳感技術(shù)能夠提供更準確的測量數(shù)據(jù)，有助于優(yōu)化系統(tǒng)的運行參數(shù)，進一步保護設(shè)備免受不必要的損耗。

技術(shù)特征：

1.一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，包括感應(yīng)電極（1）與低壓電容（2），所述感應(yīng)電極（1）的一端連接高電壓端，所述感應(yīng)電極（1）的另一端連接巴倫變壓器，所述低壓電容（2）的一端連接低電壓端，所述低壓電容（2）的另一端連接隔離變壓器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，所述巴倫變壓器的輸出端輸出高頻段差分信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，所述隔離變壓器的輸出端輸出低頻段電壓信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，所述感應(yīng)電極（1）與高電壓端之間的分布電容為1200pf，所述低壓電容（2）為12uf。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，所述感應(yīng)電極（1）與高電壓端之間的分布電容與低壓電容（2）的分壓比為10000:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，所述感應(yīng)電極（1）與低壓電容（2）的外部安裝絕緣層（3），所述絕緣層（3）的外部設(shè)置法蘭。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，所述低壓電容（2）采用電解電容、陶瓷電容或薄膜電容。

8.一種電容隔離分壓傳感器的測量方法，采用權(quán)利要求1-7任一項中所述的一種電容隔離分壓傳感器，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電容隔離分壓傳感器的測量方法，其特征在于，所述寬頻帶信號頻段為50hz到10mhz，所述低頻段的信號頻率大于等于50hz且小于等于1khz，所述高頻段的信號頻率大于1khz且小于等于10mhz。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電容隔離分壓傳感器的測量方法，其特征在于，隔離變壓器隔離高壓側(cè)的電流信號與低壓側(cè)的測量設(shè)備，巴倫變壓器隔離高頻信號。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電容隔離分壓傳感器，包括感應(yīng)電極與低壓電容，所述感應(yīng)電極的一端連接高電壓端，所述感應(yīng)電極的另一端連接巴倫變壓器，所述低壓電容的一端連接低電壓端，所述低壓電容的另一端連接隔離變壓器。通過感應(yīng)電極與高電壓端之間的分布電容構(gòu)成電容分壓器的高壓臂電容，低壓電容為電容分壓器的低壓臂電容，這兩個電容通過串聯(lián)連接，形成一個分壓電路，將高壓信號降低為低壓信號進行測量或傳輸，通過在電容分壓器的高壓臂電容和低壓臂電容之間連接巴倫變壓器和隔離變壓器，這種隔離機制能夠顯著降低電擊和短路的風(fēng)險，確保系統(tǒng)的安全運行，更有效地抵御電磁干擾和射頻干擾的干擾信號，能夠在10kV高壓環(huán)境50Hz?10MHz寬頻譜傳感測量并隔離。

技術(shù)研發(fā)人員：李云閣,常小強,張志華,劉彬,權(quán)立,邵美陽,王露縉,范斌濤,張小慶
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)陜西省電力有限公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9