技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力电压测量技术领域，尤其涉及一种电容式电压互感器的谐波电压测量装置及测量方法。
背景技术
[0002] 在110kV、220kV及更高的电压等级
电网中，主要应用的电压互感器为电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer，CVT)。在应用CVT的现场中，谐波电压测量结果一般均来源于CVT。然而，由于CVT内部含有的电容单元及电磁单元构成谐振回路，其
频率响应只适合额定工频的测量，因此，在基波频率下有准确的变比关系，但对于各次谐波变比一般不能达到基波的准确级要求，且各频率下变比不一。CVT对谐波的传递实际已经发生了非线性的变化，其二次侧谐波电压已经不能按额定变比反应高压侧谐波情况，尽管低压侧谐波测量设备
精度可以满足要求，但也只能还原畸变后的CVT二次侧谐波
水平导致通过CVT测量得到的电网中各次谐波电压含量及电压总谐波畸变率均存在误差，不能真实地反应电网中实际谐波水平，结果失真，对治理谐波问题和计量准确性问题造成严重影响。
发明内容
[0003] 基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种电容式电压互感器的谐波电压测量装置及测量方法，以解决直接通过CVT测量谐波电压的失真。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0005] 本发明的第一方面提供了一种电容式电压互感器的谐波电压测量装置，包括电容式电压互感器，具有一次侧和二次侧，所述一次侧为输入端，所述二次侧为输出端，所述谐波电压测量装置还包括：
[0006] 电压修正单元，连接于所述电容式电压互感器的一次侧，用于检测所述电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率；
[0007] 采集单元，包括电压
信号调理
电路、
电流信号调理电路和
模数转换电路，所述电压信号调理电路用于采集所述电容式电压互感器的二次侧电压并将其调整到预设电压范围内；所述电流信号调理电路用于采集所述电容式电压互感器的低压电容接地电流，并将其调整到预设电流范围内；所述模数转换电路的输入端与所述电压信号调理电路、所述电流信号调理电路的输出端连接，以输出经模数转换的数字电压信号和数字电流信号；
[0008] 预处理单元，与所述模数转换电路的输出端连接，用于对所述数字电流信号进行处理，得到所述低压电容接地电流的基波电流、多个谐波次数和每个谐波次数的谐波电流，并计算每个谐波次数对应的谐波电流的电流含有率，然后计算所述一次侧各次谐波电压的理论含有率；所述预处理单元还用于对所述数字电压信号进行处理得到二次侧基波电压；并存储所述一次侧各次谐波电压的理论含有率与所述二次侧基波电压；
[0009] 应用处理单元，包括控制子模
块，所述控制子模块与所述电压修正单元、所述预处理单元均连接，用于控制所述电压修正单元、所述预处理单元、所述采集单元工作，并用于读取所述一次侧各次谐波电压的实际含有率和所述一次侧各次谐波电压的理论含有率，并根据二者对应谐波次数的值计算各次谐波的一次侧谐波电压的修正系数，存储各次谐波的所述修正系数；然后根据所述修正系数和读取的各次谐波的理论含有率以及二次侧基波电压计算得到一次侧谐波电压。
[0010] 优选地，所述电压修正单元与所述控制子模块为可选择连接，以在预设时刻使所述控制子模块能够读取所述一次侧各次谐波电压的实际含有率进行各次谐波对应的所述修正系数的计算。
[0011] 优选地，一次侧各次谐波电压的理论含有率等于对应谐波次数的谐波电流的电流含有率与对应谐波次数的比值；
[0012] 所述一次侧电压的修正系数等于所述一次侧谐波电压的实际含有率与所述一次侧谐波电压的理论含有率的比值；
[0013] 对应于同一谐波次数的所述一次侧谐波电压等于所述二次侧基波电压、所述理论含有率、所述修正系数以及电容式电压互感器的变比的乘积。
[0014] 优选地，所述电压调理电路包括相互连接的电压互感器和对称分布的电压两级放大电路，所述电压互感器与所述二次侧的U端和N端连接，以采集所述二次侧电压；所述电压两级放大电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接。
[0015] 优选地，所述电压互感器包括PT-HWGS-1型号的电压互感器，所述电压两级
放大器包括级联的两个
运算放大器，各所述运算放大器均为TLC074SM 型号的运算放大器。
[0016] 优选地，所述电流调理电路包括相互连接的电流互感器和对称分布的电流两级放大电路，所述电流互感器用于采集所述电容式电压互感器的低压电容接地电流；所述电流两级放大电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接。
[0017] 优选地，所述电流调理电路还包括反相设置的两个
开关二极管，各所述开关二极管并联于所述电流互感器与所述电流两级放大电路之间。
[0018] 优选地，所述电流互感器包括CT-HWGS-9型号的电流互感器；所述电流两级放大电路包括级联的两个运算放大器，各所述运算放大器均为TLC074SM 型号的运算放大器；所述开关二极管包括BAV99SM型号的开关二极管。
[0019] 优选地，还包括外部扩展
存储器，与所述预处理单元连接，以将所述一次侧谐波电压的理论含有率与所述二次侧基波电压存储至所述外部扩展存储器。
[0020] 优选地，所述外部扩展存储器包括与所述预处理单元连接的双口存储器，所述预处理单元将所述理论含有率与所述二次侧基波电压存储至所述双口存储器，以供所述预处理单元和所述应用处理单元共享所述双口存储器的内部数据。
[0021] 优选地，所述应用处理单元还包括与所述控制子模块连接的通讯子模块；
[0022] 所述谐波电压测量装置还包括网络通讯
接口单元，所述通讯子模块与所述网络通讯接口单元连接，所述控制子模块控制所述通讯子模块将所述修正系数、所述理论含有率以及一次侧谐波电压通过所述网络通讯接口单元发送到上位机。
[0023] 优选地，所述谐波电压测量装置还包括辅助功能电路，所述辅助功能电路与所述控制子模块、所述预处理单元均连接，所述控制子模块还用于控制所述辅助电路以实现所述谐波电压测量装置的休眠、唤醒和复位功能。
[0024] 优选地，所述谐波电压测量装置还包括电源与充电电路，所述电源与充电电路与所述应用处理单元连接，所述电源与充电电路用于为所述应用处理单元供电。
[0025] 本发明的谐波电压测量装置，只需要采集电容式电压互感器的低压电容接地电流以及其二次侧电压，根据低压电容接地电流的谐波含有率即能够较准确地得到一次侧的谐波电压含有率，结合二次侧的基波电压即可得到电容式电压互感器一次侧的谐波电压，且本发明还增加了电压修正单元以修正一次侧的谐波电压含有率，从而使一次侧的谐波电压测量更为准确，有利于对谐波的治理，同时能够提高作为计量时的精度。
[0026] 本发明的第二方面提供了一种电容式电压互感器的谐波电压测量装置，包括电容式电压互感器，具有一次侧和二次侧，所述一次侧为输入端，所述二次侧为输出端，所述谐波电压测量装置还包括：
[0027] 采集单元，包括电压信号调理电路、电流信号调理电路和模数转换电路，所述电压信号调理电路用于采集所述电容式电压互感器的二次侧电压并将其调整到预设电压范围内；所述电流信号调理电路用于采集所述电容式电压互感器的低压电容接地电流，并将其调整到预设电流范围内；所述模数转换电路的输入端与所述电压信号调理电路、所述电流信号调理电路的输出端连接，以输出经模数转换的数字电压信号和数字电流信号；
[0028] 预处理单元，与所述模数转换电路的输出端连接，用于对所述数字电流信号进行处理，得到所述低压电容接地电流的基波电流、多个谐波次数和每个谐波次数的谐波电流，并计算每个谐波次数对应的谐波电流的电流含有率，然后计算所述一次侧各次谐波电压的理论含有率；还用于对所述数字电压信号进行处理得到二次侧基波电压；并存储所述一次侧各次谐波电压的理论含有率与所述二次侧基波电压；
[0029] 电压修正单元，包括电容
分压器和修正处理模块，所述
电容分压器用于采集所述电容式电压互感器的一次侧电压，所述修正处理模块分别与所述电容分压器和所述预处理模块连接，用于读取所述一次侧电压并对其进行处理得到一次侧各次谐波电压的实际含有率，并结合所述理论含有率计算各次谐波的一次侧谐波电压的修正系数；
[0030] 应用处理单元，包括控制子模块，与所述电压修正单元、所述预处理单元均连接，用于控制所述电压修正单元、所述预处理单元、所述采集单元工作，用于根据所述修正系数和所述一次侧各次谐波电压的理论含有率，以及二次侧基波电压计算得到一次侧谐波电压。
[0031] 本发明的第三方面提供了一种电容式电压互感器的谐波电压测量方法，所述电容式电压互感器，具有一次侧和二次侧，所述一次侧为输入端，所述二次侧为输出端，包括：
[0032] 检测电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率；
[0033] 采集所述电容式电压互感器的二次侧电压并将其调整到预设电压范围内；采集所述电容式电压互感器的低压电容接地电流，并将其调整到预设电流范围内；
[0034] 对调理后的二次侧电压和低压电容接地电流进行模数转换，输出数字电压信号和数字电流信号；
[0035] 对所述数字电流信号进行处理，得到所述低压电容接地电流的基波电流、多个谐波次数和每个谐波次数的谐波电流，并计算每个谐波次数对应的谐波电流的电流含有率；
[0036] 根据所述电流含有率计算所述电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的理论含有率；
[0037] 对所述数字电压信号进行处理得到二次侧基波电压；
[0038] 存储所述一次侧各次谐波电压的理论含有率与所述二次侧基波电压；
[0039] 读取所述一次侧各次谐波电压的实际含有率和所述一次侧各次谐波电压的理论含有率，并根据二者对应谐波次数的值计算各次谐波的一次侧谐波电压的修正系数，存储各次谐波的所述修正系数；
[0040] 根据所述修正系数和读取的各次谐波的理论含有率以及二次侧基波电压计算得到一次侧谐波电压。
[0041] 优选地，所述检测电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率，具体为：
[0042] 在预设时刻检测电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率。
[0043] 优选地，所述预设时刻包括间隔预定时间的时刻、更换测量不同厂家的电容式电压互感器的时刻中的至少一个时刻。
[0044] 优选地，
[0045] 一次侧各次谐波电压的理论含有率等于对应谐波次数的谐波电流的电流含有率与对应谐波次数的比值；
[0046] 所述一次侧电压修正系数等于所述一次侧谐波电压的实际含有率与所述一次侧谐波电压的理论含有率的比值；
[0047] 对应于同一谐波次数的所述一次侧谐波电压等于所述二次侧基波电压、所述理论含有率、所述修正系数以及电容式电压互感器的变比的乘积。
[0048] 本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
[0049] 以下将参照附图对本发明进行描述。图中：
[0050] 图1为本发明的谐波电压测量装置的一种优选实施方式的系统图；
[0051] 图2为本发明的谐波电压测量装置中，CVT的一种优选实施方式的示意图；
[0052] 图3为本发明的谐波电压测量装置中，电压调理电路的一种优选实施方式的示意图；
[0053] 图4为本发明的谐波电压测量装置中，电流调理电路的一种优选实施方式的示意图；
[0054] 图5为本发明的谐波电压测量装置中，模数转换电路的一种优选实施方式的示意图；
[0055] 图6为本发明的谐波电压测量装置的另一种优选实施方式的系统图；
[0056] 图7为本发明的谐波电压测量方法的
流程图。
具体实施方式
[0057] 以下基于
实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
[0058] 此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0059] 除非上下文明确要求，否则整个
说明书和
权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0060] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0061] 本
申请提供了一种电容式电压互感器的谐波电压测量装置，包括电容式电压互感器1，电容式电压互感器1具有一次侧和二次侧，一次侧作为输入端，二次侧作为输出端，通常一次侧的电压高于二次侧。具体地，如图2所示，电容式电压互感器(CVT)1包括
串联的电容分压器单元11和电磁单元12，电容分压器11包括串联的高压电容C1和低压电容C2构成，电磁单元12包括补偿电抗器L、中间
变压器T、以及阻尼器ZD，U1为电网电压，1a、1n是 CVT的二次绕组引出
端子；da、dn是阻尼器ZD的引出端子。电容分压器11 和电磁单元12在结构上是完全隔离的，加入补偿电抗器L是为了让补偿电抗器L的等效电抗和系统等效容抗在工频下相等，从而使CVT在基波频率下的一、二次侧间有固定的传递变比(即下文的变比)，阻尼器ZD抑制了
铁磁谐振避免了铁磁谐振带来的过电压。高压信号U1经过CVT的电容分压器(C1 和C2)分压后，高电压等级的电压信号降为中压信号，通过中间变压器T转化为可以直接使用的低压信号。
[0062] 参考图1，谐波电压测量装置还包括：电压修正单元2、采集单元3、预处理单元4和应用处理单元5。电压修正单元2连接于电容式电压互感器1的一次侧，用于检测电容式电压互感器1的一次侧各次谐波电压的实际含有率 U0(n)％。采集单元3包括电压信号调理电路31、电流信号调理电路32和模数转换电路33，电压信号调理电路31用于采集电容式电压互感器1的二次侧电压，并将其调整到预设电压范围内；电流信号调理电路32用于采集电容式电压互感器1的低压电容接地电流，并将其调整到预设电流范围内；模数转换电路33的输入端与电压信号调理电路31、电流信号调理电路32的输出端连接，以输出经模数转换的数字电压信号和数字电流信号。预处理单元4与模数转换电路33的输出端连接，用于对数字电流信号进行处理，得到低压电容接地电流的基波电流、多个谐波次数n和每个谐波次数的谐波电流，并计算每个谐波次数n对应的谐波电流的电流含有率I2(n)％，然后计算一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％；预处理单元4还用于对数字电压信号进行处理得到二次侧基波电压U2；并存储一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％与二次侧基波电压U2。应用处理单元5包括控制子模块，与电压修正单元2、预处理单元3 均连接，用于控制电压修正单元2、预处理单元4、采集单元工作3，其中，控制子模块对采集单元3的控制可以通过预处理单元4进行，也可以直接控制采集单元3；控制子模块还用于读取一次侧各次谐波电压的实际含有率U0(n)％和一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％，并根据二者对应谐波次数的值计算各次谐波的一次侧谐波电压的修正系数P，存储各次谐波的修正系数P；然后根据修正系数P和读取的各次谐波的理论含有率U1(n)％以及二次侧基波电压U2计算得到一次侧谐波电压U1(n)。
[0063] 其中，上述预设电压范围和预设电流范围指模数转换电路33能够处理的范围，具体可以根据模数转换电路33的需求进行设定。
[0064] 采用上述谐波电压测量装置，只需要采集电容式电压互感器1的低压电容接地电流以及二次侧电压，根据低压电容接地电流的谐波含有率即能够较准确地得到一次侧的谐波电压含有率，结合二次侧的基波电压即可得到电容式电压互感器1的一次侧的谐波电压。且本发明还增加了电压修正单元2以修正一次侧的谐波电压含有率，从而使一次侧的谐波电压测量更为准确，有利于对谐波的治理，同时能够提高作为计量时的精度。
[0065] 具体地，电压修正单元2可以一直处于工作状态，此时，控制子模块可以一直根据电压修正单元2提供的一次侧各次谐波电压的实际含有率U0(n)％计算修正系数P，即修正系数P时刻更新；也可以控制子模块间隔一段时间根据电压修正单元2提供的一次侧各次谐波电压的实际含有率U0(n)％计算修正系数 P，即间隔一段时间才对修正系数P进行更新。一种更优选的实施例中，电压修正单元2与控制子模块为可选择连接，以在预设时刻使控制子模块能够读取一次侧各次谐波电压的实际含有率U0(n)％进行各次谐波对应的修正系数的计算P，这种方式也是间隔一段时间才更新修正系数P。采用这种优选的实施例，能够提高整个谐波电压测量装置的检测效率。具体地，可以由自控
制模块控制其是否接通，也可以通过人为控制是否接通(如手动开关或者直接插拔接口电路)。
[0066] 其中，上述预设时刻包括间隔预定时间的时刻、更换测量不同厂家的电容式电压互感器的时刻中的至少一个时刻，如在电容式电压互感器1的使用初期或者使用了某一特定时长之后控制电压修正单元2工作。
[0067] 考虑到电容分压器测量高压时准确度较高，本申请中，电压修正单元2 包括电容分压器，其直接采集电容式电压互感器1的一次侧电压。可以理解地，电压修正单元2还可以包括与电容分压器连接的修正处理模块，修正处理模块对电容分压器采集到的一次侧电压进行处理，得到一次侧各次谐波电压的实际含有率U0(n)％，然后将实际含有率U0(n)％发送给应用处理单元5。
[0068] 具体地，一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％等于对应谐波次数的谐波电流的电流含有率I2(n)％与对应谐波次数n的比值；一次侧电压的修正系数 P等于一次侧谐波电压的实际含有率U0(n)％与一次侧谐波电压的理论含有率 U1(n)％的比值；对应于同一谐波次数的一次侧谐波电压U1(n)等于二次侧基波电压U2、理论含有率U1(n)％、修正系数P以及电容式电压互感器的变比K的乘积，即：U1(n)％＝I2(n)％/n；U1(n)＝K P U2 U1(n)％。
[0069] 本发明的另一种实施例中，电压修正单元2包括电容分压器和修正处理模块，电容分压器用于采集电容式电压互感器的一次侧电压；修正处理模块可以为数据记录分析仪，修正处理模块分别与电容分压器和预处理模块4连接，用于读取一次侧电压并对其进行处理得到一次侧各次谐波电压的实际含有率 U0(n)％；还用于读取预处理模块4中的一次侧各次谐波电压的理论含有率 U1(n)％，并结合理论含有率U1(n)％计算各次谐波的一次侧谐波电压的修正系数 P，也就是说，在该实施例中，电压修正单元2直接进行修正系数的计算，因此，相应地，应用处理单元5可以直接从电压修正单元2获取修正系数P，通过预处理单元4获取理论含有率U1(n)％、二次侧基波电压U2，根据修正系数 P和一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％，以及二次侧基波电压U2计算得到一次侧谐波电压U1(n)。
[0070] 当然，电压修正单元2也可以包括其他模块，直接对电容电压互感器1 的二次侧电压以及低压电容电流进行采集并处理，以得到一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％，即电压修正单元2也具备采集单元3与预处理单元4的功能，这种方式电压修正单元2无需与预处理单元4连接，可以独立工作，进而计算理论含有率U1(n)％。，这种方式使用起来更为方便。
[0071] 不论是采用哪种实施例，实际使用时，在电容式电压互感器1投入运行的初期阶段，可以通过电压修正单元2计算修正系数P，将修正系数P输入到应用处理单元5，已得到准确的一次侧谐波电压。电容式电压互感器1经过长期运行，修正系数P随运行时间、环境条件的改变可能略有变化，则需要定期连接电压修正单元2对修正系数P进行校验，对各次谐波的修正系数P的具体数据进行调整，提升一次侧谐波电压测量结果的准确度，或者将电压测量结果直接送入
电能计量系统，可以达到对谐波电能计量进行准确测量的目的。
[0072] 上述各实施例中，电压调理电路31包括相互连接的电压互感器PT3和对称分布的电压两级放大电路，如图3所示，电压互感器PT3的第一输入端和第二输入端分别与二次侧的U端和N端连接，以采集二次侧电压；电压两级放大电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，具体地，电压两级放大电路包括一级电压反相放大电路和二级电压跟随电路，电压互感器PT3的第一输出端接一级电压反相放大电路的
反相输入端，电压互感器PT3的第二输出端接一级电压反相放大电路的同相输入端；一级电压反相放大电路的输出端接二级电压跟随电路的同相输入端，二级电压跟随电路的输出端与模数转换电路 33连接。可以理解地，电压两级放大电路还包括第五十三
电阻R53、第六十电阻R60、第六十一电阻R61、第六十四电阻R64,、第六十七电阻R67，第八电容C8，第五十三电阻R53与第八电容C8并联后同时并联于一级电压反相放大电路的反相输入端与输出端之间，一级电压反相放大电路的同相输入端接地；第六十一电阻R61串联于一级电压反相放大电路的输出端与二级电压跟随电路的同相输入端之间，第六十四电阻R64的第一端接地，另一端连接于第一六十一电阻R61与二级电压跟随电路的同相输入端之间；第六十七电阻 R67串联于二级电压跟随电路的输出端与反相输入端之间，第六十电阻R60 的一端接地，另一端连接于第六十七电阻R67与二级电压跟随电路的反相输入端之间。采用这种方式，两级运算放大电路利用四路宽带高输出运算放大器组成一级电压反相放大电路和二级电压跟随电路，并将输入电阻和输出电阻按照两级对称分布，利用电路的对称性能够提高电压信号调理电路的共模抑制比，降低被放大后的信号中残存的共模信号幅值。
[0073] 优选地，电压互感器PT3包括PT-HWGS-1型号的电压互感器，电压两级放大器包括级联的两个运算放大器U2A和U2B，即一级电压反相放大电路包括运算放大器U2A，二级电压跟随电路包括运算放大器U2B，各运算放大器的型号相同，可以均为TLC074SM。进一步地，电压调理电路31还包括第十三电阻R13、第二十七电阻R27、第十四电阻R14、第二十八电阻R28、其中，第十三电阻R13与第二十七电阻R27串联于U端与电压互感器PT3的第一输入端之间；第十四电阻R14和第二十八电阻R28串联于N端与电压互感器PT3 的第二输入端之间。
[0074] 同理，电流调理电路32包括相互连接的电流互感器CT3和对称分布的电流两级放大电路，参考图4，电流互感器CT3用于采集电容式电压互感器1 的低压电容接地电流；电流两级放大电路的输出端与模数转换电路33的输入端连接。具体地，电流两级放大电路可以与上述电压两级放大电路相似，也包括一级电压反相放大电路和二级电压跟随电路，电流互感器CT3的第一输出端接一级电压反相放大电路的反相输入端，电流互感器CT3的第二输出端接一级电压反相放大电路的同相输入端；一级电压反相放大电路的输出端接二级电压跟随电路的同相输入端，二级电压跟随电路的输出端与模数转换电路33 连接。可以理解地，电压两级放大电路还包括第七十八电阻R78、第八十七电阻R87、第八十八电阻R88、第九十一电阻R91、第九十四电阻R94，第二十二电容C22，第七十八电阻R78与第二十二电容C22并联后同时并联于一级电压反相放大电路的反相输入端与输出端之间，一级电压反相放大电路的同相输入端接地；第八十八电阻R88串联于一级电压反相放大电路的输出端与二级电压跟随电路的同相输入端之间，第九十一电阻R91的第一端接地，另一端连接于第八十八电阻R88与二级电压跟随电路的同相输入端之间；第九十四电阻R94串联于二级电压跟随电路的输出端与反相输入端之间，第八十七电阻R87的一端接地，另一端连接于第九十四电阻R94与二级电压跟随电路的反相输入端之间。采用这种方式，两级运算放大电路利用四路宽带高输出运算放大器组成一级电压反相放大电路和二级电压跟随电路，并将输入电阻和输出电阻按照两级对称分布，利用电路的对称性能够提高电压信号调理电路的共模抑制比，降低被放大后的信号中残存的共模信号幅值。
[0075] 优选地，电流互感器CT3包括CT-HWGS-9型号的电流互感器；电流两级放大电路包括级联的两个运算放大器U3D和U3C，即在电流量级放大电路中，一级电压反相放大电路包括运算放大器U3D，二级电压跟随电路包括运算放大器U3C，各运算放大器的型号相同，可以均为TLC074SM型号的运算放大器。
[0076] 为了防止电流互感器CT3的二次侧开路烧毁互感器，电流调理电路32还包括反相设置的两个开关二极管D3，各开关二极管D3并联于电流互感器与电流两级放大电路之间。具体地，开关二极管包括BAV99SM型号的开关二极管。
[0077] 可以理解地，电容式电压互感器1输入的通常是
三相电压，
三相电流，因此，上述电压调理电路31和电流调理电路32分别设置有三个，以分别采集三相电压和三相电流。
[0078] 参考图5，
数模转换电路33包括A/D转换芯片AD7606，其具有高转换精度、低运行功耗，能够提高谐波电压测量装置的测量准确度，低功率损耗；且其内部集成的二阶抗
混叠滤波器和±16.5V电压的模拟输入钳位保护，提高采集单元2整体的抗扰性和
稳定性。具体地，该芯片内置有八路A/D转换通道，每路通道的最高转换速率可达200kSPS，额定运行功耗仅为100mW。具体地，AD7606可以采用±10V双极型模式驱动，此时RANGE引脚经上拉电阻置为高电平。同时PAR/SER/BYTE SEL引脚经过渡电阻接地置零，选择AD7606芯片为并行接口模式，实现六路A/D
采样通道同步转换，预留的两路A/D采样通道作为谐波测量装置的备用通道。
[0079] 考虑到谐波电压测量装置的功能需求以及
硬件设计成本，预处理单元4 主要包括STM32F429微控处理器，能够高效地实现较为复杂
算法移植，进一步的增强数据读取和传输速率，提高谐波电压测量装置的实时性。
[0080] 应用处理单元5包括MPC8247型号的处理器，其具有丰富的外围
通信接口、强大通信功能，有利于实现谐波电压测量装置的数据通信、管理以及存储。具体地，应用处理单元5与预处理单元4可以通过
PCI总线连接。
[0081] 一种实施例中，谐波电压测量装置还包括外部扩展存储器SRAM，与预处理单元4连接，以将一次侧谐波电压的理论含有率与二次侧基波电压存储至外部扩展存储器。优选地，外部扩展存储器SRAM包括与预处理单元4连接的双口存储器，如CY7028芯片，此时，预处理单元4将理论含有率与二次侧基波电压存储至双口存储器，以供预处理单元4和应用处理单元5共享双口存储器的内部数据，即应用处理单元5可以直接通过PCI总线经预处理单元4直接读取双口存储器内的数据。通过STM32F429内部的静态存储
控制器(FSMC)
访问SRAM堆栈中离散采样序列和中的数据预处理程序，其中SRAM采用的 CY7C028芯片，CY7C028芯片作为双口RAM，允许STM32F429微控处理器和MPC8247处理器之间进行数据共享，利用STM32F429中ENET_RXD0 接口引脚使能CY7C028芯片中CEL引脚可单独控制双口RAM一侧的数据线、地址线和读写控制线，并通过控制CY7C028芯片的引脚R/WR进行离散采样序列数据的读取和存储。当然，谐波电压测量装置还可以包括外扩的数据存储Flash，外扩存储Flash可以为M25P16芯片，用于存储STM32F429 初始化引导程序和各种预处理程序。
[0082] 其中，应用处理单元5还包括与控制子模块连接的通讯子模块。此实施例中，谐波电压测量装置还包括网络通讯接口单元，通讯子模块与网络通讯接口单元连接，控制子模块控制通讯子模块将修正系数、理论含有率以及一次侧谐波电压通过网络通讯接口单元发送到上位机，以进行后续操作，采用这种方式，能够进一步提高谐波电压测量装置的灵活性。
[0083] 谐波电压测量装置还可以包括辅助功能电路，如电源休眠/唤醒/复位电路，与控制子模块、预处理单元均连接，控制子模块还用于控制辅助电路以实现谐波电压测量装置的休眠、唤醒和复位功能。
[0084] 在一种实施例中，谐波电压测量装置还包括电源与充电电路，与应用处理单元5连接，用于为应用处理单元供电。
[0085] 本发明的一种优选实施例可以参考图6，采集单元3通过电网信号交流
插件板采集电容式电压互感器1的二次侧电压、低压电容接地电流并通过并口通信方式传输给预处理单元4，预处理单元4利用其内部存储的算法对数据进行处理，如进行WDFT变换，再由应用处理单元通过PCI总线直接访问数据预处理CPU单元中外部存储空间的测量数据。应用处理单元通过相应的外围接口电路实现对处理后的数据实时上送和就地存储，同时能够监视反馈整个装置运行状态并进行自动切换工作模式(休眠/唤醒)。
[0086] 需要说明的是，上述各电阻、电容的具体数值可以根据需要进行选择，只要能够保证整个谐波电压测量装置的正常工作即可，在此不再详述。
[0087] 此外，本发明还提供了一种电容式电压互感器的谐波电压测量方法，可以应用于上述任一实施例的谐波电压测量装置，当然也可以采用其他谐波电压测量装置。具体地，参考图7，谐波电压测量方法包括：
[0088] 步骤S1：检测电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率 U0(n)％，具体实际含有率U0(n)％的获得可以参照上述谐波电压测量装置中描述的方法；
[0089] 步骤S2：采集电容式电压互感器的二次侧电压并将其调整到预设电压范围内；采集电容式电压互感器的低压电容接地电流，并将其调整到预设电流范围内；
[0090] 步骤S3：对调理后的二次侧电压和低压电容接地电流进行模数转换，输出数字电压信号和数字电流信号；
[0091] 步骤S4：对数字电流信号进行处理，得到低压电容接地电流的基波电流、多个谐波次数和每个谐波次数的谐波电流，并计算每个谐波次数对应的谐波电流的电流含有率I2(n)％；
[0092] 步骤S5：根据电流含有率I2(n)％计算电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％；
[0093] 步骤S6：对数字电压信号进行处理得到二次侧基波电压U2；
[0094] 步骤S7：存储一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％与二次侧基波电压U2；
[0095] 步骤S8：读取一次侧各次谐波电压的实际含有率U0(n)％和一次侧各次谐波电压的理论含有率U1(n)％，并根据二者对应谐波次数n的值计算各次谐波的一次侧谐波电压的修正系数P，存储各次谐波的修正系数P；
[0096] 步骤S9：根据修正系数P和读取的各次谐波的理论含有率U1(n)％以及二次侧基波电压U2计算得到一次侧谐波电压U1(n)。
[0097] 采用上述方法，大多数时候只需要采集电容式电压互感器的低压电容接地电流以及其二次侧电压，根据低压电容接地电流的谐波含有率即能够较准确地得到一次侧的谐波电压含有率，结合二次侧的基波电压即可得到电容式电压互感器一次侧的谐波电压，且本发明还通过检测电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率U0(n)％对理论计算得到的一次侧谐波电压U1(n)进行修正，从而使一次侧的谐波电压测量更为准确，有利于对谐波的治理，同时能够提高作为计量时的精度。
[0098] 其中，步骤S1中，检测电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率，具体为：
[0099] 在预设时刻检测电容式电压互感器的一次侧各次谐波电压的实际含有率。
[0100] 优选地，预设时刻包括间隔预定时间的时刻、更换测量不同厂家的电容式电压互感器的时刻中的至少一个时刻。
[0101] 当然，上述步骤S1也可以如上文所述一直执行，
[0102] 需要说明的是，上述步骤S1并不限于步骤S2之前，其只要在S8之前完成即可。在实际操作时，正如前文描述的，只需在电容式电压互感器使用初期或者在固定的时刻才执行步骤S1、S8，在修正系数P确定之后，可以直接执行步骤S2、S3、S4、S5、S6、S7、S9。
[0103] 本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、
叠加。
[0104] 应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的
修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。
