自积分式D-dot电压互感器原理及试验研究

电力系统中的传统电压互感器有绕组或铁芯,可导致暂态响应不能跟随一次电压变化,易产生铁磁谐振过电压,且响应频带窄、体积大,测量过程需要与高压导体进行接触。文章基于D-dot测量原理,提出一种新的互感器结构,可作为非接触的电压互感器。D-dot互感器是通过电场耦合原理对导体电位进行无接触测量,通过差动输入结构和多重电极并联结构,避免负载电阻、积分电路及引线寄生电感的影响的同时,可减小互感器的相位误差。通过有限元仿真计算对传感器结构进行优化,并将传感器制成印刷电路板在10 kV电压等级下进行误差和暂态性能试验。试验结果表明,互感器可满足准确测量要求并具有良好的暂态特性,符合智能电网测量传感器智能化、小型化、便捷化的发展需要。

阳加速器水传输线D-dot的设计、标定和实验

应用D-dot探测器进行了阳加速器水传输线电压测量,利用探头与高压电极之间的结构电容获得脉冲电压的微分信号,通过RC积分取得电压信号。利用Pspice软件的瞬态分析功能模拟结合实验结果估算了探测器的杂散参数,进行了幅频响应特性分析;运用频响分析解释了测试结果。在加速器低电压短路实验状态下,用电阻分压器对其进行了在线标定。测量结果表明D-dot探测器获取了正确的电压波形,且工作稳定可靠。

基于电场逆问题的双差分式D-dot过电压传感器研究

通过测量电场获取电力系统遭受的过电压,对于电力系统故障分析、绝缘配合设计以及过电压的特性研究具有指导作用。为此,该文设计一种双差分式D-dot过电压传感器,以实现对过电压信号快速精确地测量。首先,介绍该传感器的基本测量原理;其次,通过仿真对传感器进行仿真论证和参数优化设计;最后,根据仿真结果制作传感器实物,并搭建试验平台对设计的传感器进行稳态性能和暂态性能试验。结果表明:双差分式D-dot过电压传感器具有良好的稳态和暂态特性,相位和幅值误差小,测得的雷电波上升时间的相对误差在±1.65%以内,对雷电波峰值的测量相对误差小于±1.85%。

D-dot场式电压传感器试验系统

传统电压互感器通过铁芯传递能量进行测量,由于铁芯的磁化饱和作用,导致响应频带窄,易产生铁磁谐振过电压。提出一种应用于电压测量的D-dot传感器,介绍其工作原理,并设计出新型电压传感器试验系统。D-dot传感器是一种非接触式测量的电场耦合传感器,其输出信号经过信号处理后,结合WiFi无线网络,与地面采集端组成试验系统。采集端采用LabVIEW技术实现信号的接收、数据处理与分析等功能。最后搭建了试验平台,测试了线电压为10kV电压等级下电压传感器的整个试验系统的性能,试验结果表明:该电压传感器实时性好,精度高,响应速度快,试验系统稳定可靠。

一种新型开合式D-dot电压传感器的研究

在对称环形封闭的差分D-dot电压传感器基础上,提出并设计一种开合式的扇形结构传感器,新传感器保持了良好测量精度与动态范围,安装便利,实用性强。通过ANSOFT Maxwell仿真分析软件基于有限元分析方法完成了该传感器的电容参数计算,根据有、无传感器方向电场分布情况对导杆周围电场畸变小且绝缘裕度高的特点进行了验证。实验制作传感器,在10 kV电压等级下进行了稳态与暂态性能的试验测试。结果表明,该传感器不但在测量稳态电压时波形的失真度与相位误差较小,还对各种暂态波形具有良好的跟踪能力,在不同条件下均能保持较好的工作特性。

一体化D-dot探头在传输线电压测量中的设计和应用

设计一种一体化D-dot探头开展脉冲功率装置中传输线高电压测量工作。D-dot探头安装在传输线外筒上,主要由基座、密封电缆头、探头外壳、绝缘层、信号电极和连接杆构成。采用同轴螺纹连接及限位结构将探头各部件形成一个整体,实现结构的紧凑性和拆装过程的完整性。利用密封BNC探头和无氧铜密封圈实现良好的密封性能,同时减小探头的弹性余量保证测量的准确性。设计了较小的探头对地电容,从而获得良好的高频响应。采用OrCAD/Pspice开展电路模拟,结果显示设计的探头满足信噪比和前沿响应要求。采用CST开展静电场模拟,结果显示设计的D-dot探头可以满足1 MV传输线电压下的绝缘要求。标定和实验结果表明该探头可以响应前沿为几十ns的信号,能够满足测量需要。

电磁脉冲D-dot电场传感器的设计与优化

瞬态电场测量对于研究智能电器在强电磁脉冲环境下的可靠性具有重要意义。文中基于D-dot原理利用等效电势法确定了电磁脉冲电场探头的基本参数,通过结构优化,设计了4种不同结构的电场探头,分析其电场分布的特征,设计了引线屏蔽壳,分析了不同频率下的输出响应。采用GTEM小室和RS105系统分别对电场传感器进行频域、时域瞬态响应的测试,通过实验,验证了该优化的设计方案可以满足ns级脉冲电场的测试需求,同时有利于天线的加工制造和安装,稳固性好。

纳秒电磁脉冲测量用D-dot探头设计及实验

为测量高空核爆炸电磁脉冲(HEMP)模拟器中脉冲电场波形(峰值电场大于50kV/m、上升时间小于2.3ns),设计了一种新型圆锥形D-dot探测器。介绍了D-dot探头的工作原理,分析了探头与传输电缆的阻抗匹配条件,确定了探头的结构、尺寸等参数。D-dot探头测量脉冲电场的一阶微分信号,通过积分器积分和数字积分两种积分方式获得脉冲电场信号。测量电磁脉冲实验结果表明,积分器积分和数字积分两种积分方式都能恢复脉冲电场波形,其中数字积分效果更好;与有源光纤电场测量系统实验测量结果相比,该Ddot探测器更适合测量纳秒级快前沿的电磁脉冲波形,满足测量快前沿HEMP信号的设计要求。

局部放电检测用D-dot探头的可行性研究

为了对开关柜等电气设备中产生的局部放电进行检测和模式识别,研制了一种用于局部放电检测的Ddot探头,并搭建了三种典型的局部放电实验模型,采用该探头和脉冲电流法同时对局部放电进行测量,通过比较两者信号之间的幅值能量关系,验证了探头的可靠性。此外还研究了不同距离下的局放信号频谱图,分析了信号高低频分量衰减与其传播距离之间的关系。试验结果表明:(1)D-dot信号能很好的反应局部放电的相位分布;(2)局部放电D-dot信号幅值与脉冲电压峰峰值呈线性关系,信号能量与脉冲电压峰峰值呈二次相关,且针对不同放电模型比例系数有较大差别,可依此进行局放源放电类型分类;(3)D-dot信号中高频部分随距离增加衰减很快,只在短距离(10 cm)内能够测得,低频部分衰减缓慢,在1m范围内基本无衰减。

基于D-dot传感器的弓网离线放电瞬态电场时域测试方法

弓网离线放电电磁辐射具有瞬态、宽频带的特性,可使用D-dot传感器对其进行时域瞬态电场测量,但在对传感器所测微分信号积分还原时,存在信号恢复失真问题严重。搭建了包含脉冲电场发生装置和测量装置的瞬态电场时域波形还原系统,开展了基于D-dot传感器的去直流、数值积分、消除趋势项以及系统辨识低频补偿在内的瞬态电场时域波形测试方法的研究,利用该方法测试了不同电压下弓网离线放电电磁辐射的电场时域波形。理论与实验结果表明:本文所提出的方法能准确、稳定地还原弓网离线放电所辐射瞬态电场的原始时域波形,还原信号与实测微分信号的主要频率分量均在7.5 MHz,二者的相关系数达到93%以上。

渐进圆锥D-dot电场传感器频响分析

基于等效电路建立渐进圆锥D-dot电场传感器的传递函数模型,使用CST仿真分析了端接负载阻值、地平面半径和有效面积对传感器频域响应的影响。给出展宽传感器工作频带时端接负载阻值、地平面半径和有效面积的约束条件,为渐进圆锥D-dot电场传感器的优化设计提供参考。

D-dot电容分压器线性度测试方法

为解决脉冲功率装置中D-dot电容分压器在低电压下校准高电压下使用,不可避免地产生分压比线性度问题,提出此测试方法。基于D-dot电容分压器和RC积分器电压测试系统的分压原理,利用PSPice仿真软件建立冲击高压下的等效电路模型,将冲击高压试验装置中经过上级溯源的标准电容分压器作为100 k V以下D-dot线性度和分压比的量传标准。实验结果证明:该方法准确有效,能够解决100 k V以下D-dot分压器分压比线性度的测试问题。

Shape Control of Doped Semiconductor Nanocrystals (d-Dots)

Formation of Mn2+-doped ZnSe quantum dots(Mn:ZnSe d-dots)with both branched and nearly spherical shapes has been studied.Structure analysis indicates that the Mn2+dopants were localized in the core of a branched nanocrystal.The growth of branched d-dots,rather than spherical ones,was achieved by simply varying the concentration of two organic additives,fatty acids,and fatty amines.The photoluminescence properties of the branched nanocrystals were explored and compared with those of the nearly spherical particles.

4 MV感应电压叠加器的电压测量

为测量4 MV感应电压叠加器的电压,设计和标定了多个D-dot电压探头。频响测试结果表明探头频率上限大于270 MHz,满足待测电压信号频率响应需求。标定中,由于分压器与探头的安装位置不同,为了避免传输线阻抗失配导致快前沿电压信号在不同测量点的电压波形差异,采用前沿数百纳秒的脉冲信号开展标定。由于探头的低频特性同时满足标定与实测的需求,因而标定的准确性得以保证。考虑装配结构及精度对探头灵敏度的直接影响,次级电压探头采取了在感应腔逐级安装过程中的在线标定方法。由于靠近二极管的电压探头受到电子等影响导致波形畸变,因此直接测量负载电压存在困难。4 MV装置的多发实验结果表明,输出端传输线上电压波形与其下游位置电压波形之差,与用两者之间电感计算的电压波形相吻合,说明采用二极管上游电压探头的测量结果来计算二极管电压是行之有效的。

基于β-环糊精修饰的碳量子点对D,L-色氨酸的识别和L-色氨酸定量分析

目的建立基于β-环糊精(β-CD)修饰碳量子点(CQDs)的D,L-色氨酸(D,L-Trp)手性药物识别荧光分析方法,并实现L-色氨酸(L-Trp)的定量分析。方法以碳纤维为碳源,采用硝酸氧化法制备CQDs,利用EDC/NHS化学偶联法将乙二胺-β-CD修饰到CQDs表面,成功制备β-CD/CQDs复合物,构建D,L-Trp对映体手性识别荧光传感器。采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、红外光谱及X射线电子能谱等技术评价CQDs及β-CD/CQDs复合物的理化性能,并进行合成与识别条件优化。结果在pH值为5.5或6.0和反应温度为40℃的条件下,β-CD/CQDs复合物能够很好地识别D,L-Trp手性,且L-Trp在6~38μmol/L与荧光强度呈良好线性关系(r=0.998),检测限为0.94μmol/L。结论建立的手性药物识别荧光方法具有良好的特异性,能够实现对D,L-Trp的识别以及对L-Trp的定量分析。

亚纳秒脉冲高电压测量探头

为测量紧凑型快前沿高电压脉冲源的输出电压,设计了D-dot电压探头。分别进行了刻度因素标定和频响标定,采用前沿约50ns的高压脉冲信号对探头进行在线标定确定探头的刻度因素。将探头安装在阻抗为50Ω的传输线上,用亚纳秒脉冲源进行频响标定,表明该探头的响应约为150ps。高压实验结果表明该探头能够正确获取高电压快脉冲信号,工作稳定可靠。

一种高功率三平板传输线电压测量探头的设计

为测量高功率水介质三平板传输线的电压,设计、标定了一种D-dot探头,安装在三平板线的入口和出口处,探头感应脉冲电压的微分信号。探头与基座之间的绝缘层为浇注的环氧树脂,可以在满足密封去离子水的要求下,使探头对地电容较小,从而获得良好的高频响应。利用ANSYS对探头结构进行了优化设计,使三相点位置的电场强度得到有效降低。使用经线下标定过的电阻分压器进行标定。实验中采用电容器放电,用一段高压电缆作为脉冲形成线获得逐级上升的快前沿(约70 ns)电压脉冲,并将之作为标定信号源,标定得到三平板线入口、出口探头的灵敏度分别为386 kV/V和402 kV/V。探头测量结果与电路模拟结果一致。在三平板线耐压实验中,板线出口电压达到了3.1 MV,探头的绝缘结构设计能够满足要求。实验结果表明该探头适合高功率三平板传输线电压的测量。

高电压测量技术研究综述

电力系统电压测量对电能的计量、继电保护装置的正确动作、输电线路过电压的监测等方面具有重要意义。为此概述了目前高电压在线测量的几种方法,对各种方法的工作原理和特点进行了对比分析,并对各种方法存在的问题进行了阐述和总结。通过对比分析可知,基于光学的电压测量方法由于其具有绝缘性好、制成的传感器体积小、暂态性能好等优点,已经成为了研究的热点。基于D-dot原理等非接触测量方法由于其具有绝缘性好、投切操作简单、能够带电进行传感器的更换等方面的优点,具有较好的发展前景。然而这2种测量方法的长期运行稳定性仍需考验。最后,展望了高电压测量方法的发展方向,有利于推进各种高电压测量方法的实用化进程。

HEMP模拟器的改进及测量探头的设计

针对国际电工委员会发布的高空核电磁脉冲(HEMP)波形新标准,对有界波电磁脉冲模拟器进行了改进:研制了新型纳秒液体开关,设计、制作了D-dot型电场监测探头,构成了一套完整的快前沿HEMP抗扰度实验系统。试验结果表明,改进后的模拟器可产生前沿小于2.0 ns,半峰宽25 ns,峰值50 kV/m的双指数电磁脉冲;通过与瑞士Montena公司生产的SEG2G型电场探头试验测量结果的比较,表明本文研制的测量系统完全满足设计要求。

PTS单路样机激光触发开关的电压测量

介绍了PTS单路样机激光触发开关D-dot电压探头的设计和检验实验。实验结果表明：用电容分压原理制作的D-dot探头适合测量兆伏量级的高电压脉冲。但当探头处于电场分布较为复杂的环境时，设计探头时需要考虑探头与被测电极以及其它电极之间的结构电容，只有满足探头与被测电极间的结构电容远天于与其它高压电极形成的电容时，才能获得较真实的信号。