電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓，即100V，電壓互感器側(cè)接在系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等；主要是電磁式的，另有非電磁式的，如電子式、光電式。

　　1傳感器的高壓端電子電路供能問題的研究

　　對電子式互感器的輸出信號在高壓側(cè)實(shí)現(xiàn)就地?cái)?shù)字化，目的為了使被測量在信息傳輸過程中，不會(huì)產(chǎn)生新的誤差，不受負(fù)荷影響。因此，對高壓端信號處理部分的電子電路的供能是保證傳感器可靠、穩(wěn)定工作的關(guān)鍵因素，也是各種混合式電子互感器都普遍存在的技術(shù)難題。而且高壓側(cè)電源必須是懸浮式的，才能保證實(shí)現(xiàn)高低壓側(cè)電信號的完全隔離。根據(jù)目前國內(nèi)外許多單位都在對混合式光電互感器高電位側(cè)的電源供電問題進(jìn)行研究情況，可行的技術(shù)方案由以下幾種：（l）線圈從母線采電的供能方式。該供電方式是利用電磁感應(yīng)原理，通過普通鐵磁式互感器從高壓母線上感應(yīng)得到交流電電能，再經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后為高壓側(cè)電路供電。（2）高壓電容分壓器的供電方式。在高壓母線與地之間連接高壓電容分壓器，從高壓母線上直接取得能量，經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后，向高壓側(cè)電路供電。（3）蓄電池供能方式。這是一種采用蓄電池對高電位側(cè)的電子線路進(jìn)行供電的方式。

　　2電子式電壓互感器的電磁兼容設(shè)計(jì)

　　由于傳感元件的電子線路處于高壓端，電磁環(huán)境復(fù)雜，外界的電磁干擾信號比較強(qiáng)，干擾源較多，因此在所采用的抗干擾設(shè)計(jì)中，目前常用的手段就是利用屏蔽技術(shù)來阻擋或減少電磁輻射干擾能量傳輸。屏蔽是采用導(dǎo)電或?qū)Т朋w的封閉面將其內(nèi)外兩側(cè)的空間進(jìn)行電磁性隔離，將從一側(cè)空間向另一側(cè)空間傳輸?shù)碾姶拍芰恳种频搅藰O小量，從而達(dá)到減弱外部干擾信號的效果。接地是提高電子設(shè)備電磁兼容能力的另一種重要方法。在電子式互感器的設(shè)計(jì)中采用浮地技術(shù)，將信號處理的抗干擾接線接在一個(gè)公共屏蔽層，盡量減少電源線同機(jī)殼之間的分布電容，可以使得在電磁干擾作用時(shí)，工作電源同機(jī)殼的電位同步浮動(dòng)，大大降低了干擾造成的流過電源的浪涌電流，從而增加了抗共模干擾的能力。

　　3電子式互感器的保護(hù)措施

　　開關(guān)型保護(hù)器的主要元件為放電管限壓型保護(hù)器的主要元件為瞬態(tài)抑制二極管以及氧化鋅壓敏電阻。氣體放電管的特點(diǎn)是泄流大，平時(shí)工作處于斷開狀態(tài)，無漏電流，但是其放電反應(yīng)慢，放電時(shí)間長。TVS二極管反應(yīng)快，可達(dá)10.125，但是承受浪涌能力弱，關(guān)斷時(shí)間長。MOV殘壓低，無續(xù)流，動(dòng)作時(shí)延小，陡波響應(yīng)特定好，流通容量大，吸收過電壓的能力強(qiáng)，可作為保護(hù)器限壓主元件。根據(jù)電能計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、連續(xù)性和安全可靠的運(yùn)行的工作特點(diǎn)，采用合理且經(jīng)濟(jì)的保護(hù)設(shè)備。

　　4阻容分壓型電子式電壓互感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　從上面可知，阻容分壓型傳感元件是應(yīng)用于高壓及超高壓電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電壓測量的優(yōu)良方案，同時(shí)作為新型電子式互感器的一種，必須考慮其對信號的有效傳輸。

　　如果二次側(cè)的測量儀表采用模擬接口，在傳感元件后聯(lián)接小功率PT實(shí)現(xiàn)電氣隔離，然后在PT的二次側(cè)增加積分環(huán)節(jié)以及模數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)等。采用這種方法主要優(yōu)點(diǎn)是高壓側(cè)阻容分壓互感器作為無源元件傳變電壓，簡化了傳感頭部分的電路，信號處理電路在低壓側(cè)，便于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是前端作為模擬信號輸出，信號傳輸電路采用銅導(dǎo)線，強(qiáng)電磁環(huán)境中抗干擾性能差。

　　電網(wǎng)自動(dòng)化的迅速開展使得數(shù)字化設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用越來越受重視。因此對考慮阻容分壓型互感器的數(shù)字化接口時(shí)，應(yīng)當(dāng)在高壓側(cè)進(jìn)行信號處理后，再由光纜向合并單元進(jìn)行信號傳輸。高壓側(cè)的信號處理包括濾波、積分、A/D轉(zhuǎn)換等部分在現(xiàn)有條件下宜采用模擬積分器來實(shí)現(xiàn)對微分信號的還原。直接A/D轉(zhuǎn)換相較于VFC的轉(zhuǎn)換方式，技術(shù)比較成熟和完善，轉(zhuǎn)換不受系統(tǒng)諧波分量變化及頻率波動(dòng)的影響，采樣方法相對可靠，是一種適合于測量和保護(hù)控制通用目的的信號處理方案。

　　本文探討了復(fù)合式電壓/電流傳感器的實(shí)用化過程中出現(xiàn)的高壓端電子電路供能問題、電磁兼容設(shè)計(jì)和電子式互感器的保護(hù)措施，并提出阻容分壓型電子式互感器的設(shè)計(jì)構(gòu)想。