【摘要】　給出一種新型TV二次導(dǎo)線壓降補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)原理和性能，它體積小，重量輕，能自動(dòng)跟蹤TV二次回路電流的變化，并具有斷線計(jì)時(shí)電路，其數(shù)據(jù)可作為T(mén)V二次回路斷線期間未記錄的用電量的估算依據(jù)。

　　【關(guān)鍵詞】　TV二次導(dǎo)線壓降　補(bǔ)償器　自動(dòng)跟蹤

　　Design of A New-type Autotracking Compensator of Voltage Drop on TV Secondary Leads

　　Abstract　This paper presents a new-type compensator of voltage drop on TV secondary leads featuring smaller size, light weight and able to tracking the changes in TV secondary loop circuit, the additional open-circuit time-meter can give data for estimating the non-registered electricity due to breakage of TV secondary leads.

　　Key words　TV secondary leads　voltage drop　compensator autotracking

　　0　引言

　　電力系統(tǒng)中用于計(jì)量和保護(hù)的電壓互感器(TV)二次導(dǎo)線通常有幾十米到上百米長(zhǎng)，二次導(dǎo)線電阻可達(dá)歐姆量級(jí)，二次導(dǎo)線壓降可達(dá)幾百mV甚至1 V以上，嚴(yán)重影響了電能計(jì)量的精度。加裝TV二次導(dǎo)線壓降補(bǔ)償器可以提高計(jì)量的精度。本文介紹一種基于電流跟蹤原理的三相三線式補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)和性能，此補(bǔ)償器中還增加了斷線計(jì)時(shí)電路，斷線計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)可作為T(mén)V二次回路故障期間少計(jì)電量的估算依據(jù)。

　　1　電流跟蹤補(bǔ)償原理

　　在圖1(a)中，用ZA、ZB、ZC代表TV二次A、B、C三相導(dǎo)線的阻抗，設(shè)TV二次出口電壓為A、B、C，到達(dá)電能表端各相電壓為′A、′B、′C，則有： 

　　圖1　TV二次導(dǎo)線壓降和線電壓補(bǔ)償接線方法

　　對(duì)于三相三線式接法，可有相電壓補(bǔ)償和線電壓補(bǔ)償2種方法。采用相電壓補(bǔ)償法時(shí)，各相所需補(bǔ)償電壓應(yīng)為：

　　采用線電壓補(bǔ)償法時(shí)僅對(duì)UAB和UCB進(jìn)行補(bǔ)償，接線如圖1(b)所示，由式(5)、(6)可得：

　　即UAB所需補(bǔ)償電壓應(yīng)為：

　　同理可得UCB所需補(bǔ)償電壓應(yīng)為：

　　圖2示采用線電壓補(bǔ)償法時(shí)補(bǔ)前和補(bǔ)后各電壓的向量圖。

　　圖2　線電壓補(bǔ)償法向量圖

　　上述分析表明補(bǔ)償電壓和各相電流成正比，只要對(duì)TV二次各相電流取樣并作適當(dāng)?shù)姆糯蠛鸵葡啵纯尚纬伤璧难a(bǔ)償電壓。放大的倍數(shù)和移相的角度可由現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試決定，并且和電流信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)，當(dāng)TV二次電流發(fā)生變化時(shí)，補(bǔ)償電壓也按同樣比例變化，便可實(shí)現(xiàn)電流跟蹤補(bǔ)償。

　　2　補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)

　　2.1　方案選擇和設(shè)計(jì)框圖

　　根據(jù)前述電流跟蹤補(bǔ)償原理，補(bǔ)償器應(yīng)包括電流取樣電路、補(bǔ)償電壓信號(hào)形成電路、補(bǔ)償電壓功率放大和隔離輸出電路、直流電源電路等部分，為了實(shí)現(xiàn)斷線計(jì)時(shí)功能，還要增加斷線檢測(cè)告警和計(jì)時(shí)顯示電路。其設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。本設(shè)計(jì)選擇線電壓補(bǔ)償法，可以少用一套功率放大電路和隔離變壓器，即降低了成本，又可減小設(shè)備的體積和質(zhì)量。在電流取樣電路之后直接引出三根未加補(bǔ)償電壓的輸出線，是為了供給TV二次回路中除電能表之外的所有其它負(fù)荷，保證電流取樣電路能對(duì)全部TV二次電流取樣。為了不增加TV二次回路負(fù)荷，選擇站用220 V交流電作補(bǔ)償器工作電源。

　　2.2　電流取樣電路的設(shè)計(jì)

　　選用精度高而且響應(yīng)速度快的霍爾元件零磁通式電流互感器，對(duì)包含較多高次諧波的電流也能很好地取樣。僅用2個(gè)電流互感器對(duì)A和C取樣，根據(jù)在三相三線式接法中B=-(A+

　　C)的關(guān)系，用運(yùn)算放大器求出B，少用一個(gè)電流互感器，有利于降低成本和減小設(shè)備的體積，但在TV二次為三相四線式接法時(shí)上述關(guān)系不成立，必須使用單獨(dú)的B相電流互感器。電流互感器輸出的電流信號(hào)經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電壓跟隨器送至后級(jí)電路。

　　圖3　補(bǔ)償器設(shè)計(jì)框圖

　　2.3　補(bǔ)償電壓信號(hào)形成電路的設(shè)計(jì)

　　采用先形成相電壓補(bǔ)償信號(hào)、再組合成線電壓補(bǔ)償信號(hào)的方法，電路如圖4所示。每相補(bǔ)償電壓信號(hào)形成電路由放大和移相2部分組成，并設(shè)置2個(gè)可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的電位器分別調(diào)節(jié)補(bǔ)償信號(hào)的幅度和相位。為了保證相位調(diào)節(jié)不影響幅度，移相電路采用2級(jí)一階全通濾波器組成，其放大倍數(shù)模值恒為1，其幅角可在-90°～+90°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。各相的調(diào)節(jié)電位器皆選用精密多圈電位器，以提高調(diào)節(jié)精度。使用2個(gè)減法運(yùn)算放大器A4和A5實(shí)現(xiàn)式(4)和式(5)規(guī)定的運(yùn)算，形成線電壓補(bǔ)償信號(hào)ΔAB 和ΔCB并送至功放級(jí)。