测量绝缘子表面电荷用的新型电容探头

用新型电容探头对直流电压下绝缘子表面电荷进行了测量 ,得到了圆柱型绝缘子的表面电荷分布图。实验研究表明新型电容探头具有分辨率高。

用于绝缘子表面电荷测量的电容探头法的标度问题

80年代初 ,电容探头测量绝缘子表面电荷技术开始应用于高压领域 ,但由于问题的复杂性 ,该方法无论是在原理上还是在技术上都还有待于进一步完善。笔者综述了这一技术的原理。

电容探头法测量绝缘子表面电荷的标度算法

气体绝缘开关装置中,表面电荷积聚会降低绝缘子的沿面闪络电压。为了改善气体绝缘开关装置的绝缘设计,需要对绝缘子表面电荷分布进行准确测量。采用传统的标度方法无法准确的求得绝缘子表面电荷密度。目前可能的解决办法有两种:①结合电场数值计算理论进行多点标度;②采用二维傅立叶变换及数字图像处理技术来解决该问题。通过对两种标度算法的综述及分析比较,认为第①种标度算法可以实现对任意结构的绝缘子表面电荷分布进行标度,但存在标度耗时过长的缺点;而第②种标度算法可以极大地缩短标度计算耗时,但其应用条件比较苛刻。但相对于传统的标度方法,这两种标度方法能较为准确的求出绝缘子表面电荷的分布。

双探头电容传感器用于非传导式交流电压测量的研究

讨论一种新型双探头的电容传感器用于交流电压的精确测量.用正交最小二乘估计来确定两个探头所得数据和所测电压的关系,误差可降到5%左右.

非接触式交流电压探头设计与电压测量方法

实时、准确的电压量测数据是构建透明电网的基础,非接触式测量技术具备安全、便捷、成本低的优点,成为了广泛布点的现实基础。设计了基于电容耦合原理的柔性电压探头,分析了探头接入采样电路后的分压情况,提出了利用双探头差异输出逆向求解待测电压的方法。仿真与实验结果表明,所提方法能够在不破坏导线绝缘层的情况下实现电压测量。在实验室环境中,稳态工频电压幅值测量误差小于2%,相角测量误差小于0.2°。

电容法测量烟丝含水量

本文介绍烟丝含水量的一种电容测量法。选择同轴圆筒形电容探头，大大减小了烟丝堆积状态造成的测量误差。采用灵敏度高、抗干扰能力强的调频式电容测量电路，对实验数据进行最小二乘拟合和温度修正，测量精度为０．５～２％（含水量），满足卷烟生产现场测试烟丝含水量的要求。

新型数字电容式液位传感器

介绍了一种用于测量汽车油箱液位的技术,利用电容量随极板间介质变化的原理,以液晶显示的方式显示油箱剩余燃油量和箱内温度。用于信号采集的电容探头具有自动补偿功能,确保测量结果不受温度和杂质的影响。电容信号检测使用高集成的电容数字转换器,提高了测量精度。信号传输网络易于和车身网络系统集成,显示结果准确、实时。

“RLC串联电路暂态过程的研究”实验中电容系统误差的测量与修正

在"RLC串联电路暂态过程的研究"实验中,由于示波器两测量探头间电容和电容箱"零电容"的存在,导致阻尼振荡周期的理论计算值与实验值之间可能产生非常大的误差.本文通过测量上述两类电容,对周期的理论计算值进行了修正,使之与实验值的相对误差明显减小.

电容式物位测量的应用

从电容物位测量原理入手，讨论了提高探头灵敏度的方法。并从防止介质冷凝结、磨损、相互干扰等角度。

直流电压下气固交界面表面电荷积聚现象的实验分析

为了研究直流电压下气体绝缘设备中气固交界面的表面电荷积聚现象,采用电容探头法对施加了直流电压后的盆式绝缘子进行了表面电位的测量,并通过数值计算得到了不同电压幅值和电压极性下的表面电荷分布。实验结果表明,整个系统中的最大场强未达到空气的起始放电场强时,绝缘子表面没有明显的电荷积聚。而当最大场强超过空气的起始放电场强时,电荷开始大量积聚,说明绝缘子表面电荷的主要来源为气体侧放电。由于气体侧放电具有一定随机性,绝缘子表面电荷的分布很不均匀。

基于数字图像处理技术的绝缘子表面电荷测量标度问题的研究

如何实现对绝缘子表面电荷分布进行准确的测量,是高压绝缘领域一个重要的课题。针对这一问题,采用了一种基于数字图像处理的标度方法;在采用静电容探头法测量厚度一定的绝缘子表面电荷时可近似把整个测量系统按平移不平系统进行处理;通过作二维傅里叶变换,把传统的表面电荷测量标度过程转化到频域中完成。同时,为了提高标度的精度,结合数字图像处理中维纳滤波复原技术抑制测量中噪声项的影响。文中给出的算例表明,基于频域的标度方法可以大大地缩短标度计算耗时,并且在一定程度上改善了标度计算的精度。

高压直流复合绝缘子表面电荷检测装置的研制

为了研究高压直流复合绝缘子表面电荷积聚现象,研制了一套新型的可用于伞裙结构绝缘子的表面电荷检测装置。装置使用改进的电容探头,通过GPRS无线通讯方式进行数据传输,并借助于LabVIEW软件进行数据处理;设计了机械控制装置来带动探头对绝缘子进行360°精确扫描。此装置可以实现复合绝缘子伞裙和护套表面的自动精确测量。测量结果表明,在阴极端第1个伞裙表面电荷积聚量相对较大,且主要为负电荷。分析表明,伞裙表面电荷来源主要是电极附近的局部放电。

极性反转条件下的油纸沿面绝缘界面电荷特性

高压直流输电系统出现潮流反转或电压陡变情况,换流变压器的油纸绝缘会承受极性反转电压,往往容易造成绝缘失效。为研究此过程中油纸绝缘界面电荷特性,利用静电容探头法测量了极性反转过程和电压陡变条件下油纸沿面绝缘结构界面电荷密度的变化。发现了油纸界面电荷能加强外施电压极性反转时刻的瞬态电场,加强程度与积聚的界面电荷密度成正比;油纸沿面绝缘结构和平行绝缘结构的界面电荷积聚时间差异显著,极性反转过程中会强化电场分布的不均匀程度;建议采用CIGRE推荐电压陡变波形(反转时间<2 ms)作为对换流变压器出厂试验的考核。这些结论对改善换流变压器的绝缘设计和提高其运行维护可靠性有重要意义。

用于非技术损失识别的非侵入式电能表设计

传感器耦合电容的变化会导致电容式交流电压探头测量精度低的问题,因此提出了一种用于非技术损失识别的非侵入式低压交流电能表设计,以实现对窃电行为的识别和提高电能表的测量精度。该电能表中有功功率是由电压和电流波形以及它们之间的相位差计算出来的,不需要测量电压幅值。电能表由一个商用非侵入式电流传感器(夹钳式电流互感器)和一个用于测量电压相位和波形的非接触电容式电压传感器组成。电压传感器包括一个屏蔽装置,以隔离外部电场,使电能表适用于多相系统。所设计的电能表不需要现场校准,不需要与相导体接触,也不需要开路,可以快速、安全、方便地安装在架空线上。实验结果表明,所研制的电能表对电缆的特性(宽度和绝缘)、外部电场以及电压传感器的电容变化不敏感,实际两相安装工况下的有源能量测量误差为1%。

一种新型三相流测量系统的研制

利用成熟的单相流测量仪的基本原理 ,研制了一种新的三相流在线检测仪及其系统。应用热扩散法来测量气液比 ,设计的灵巧电容探头来测量油水比 。

非接触式电压相量测量算法

同步相量测量技术为电网动态安全监测提供了数据基础,非接触式电压传感技术具备安全、便捷、成本低的优势,有利于测量装置实现海量布点。现有非接触式电测量的缺陷在于复杂电压经探头传变后二次侧输出电压发生畸变,难以还原一次侧电压相量。为解决电压畸变问题,文中提出了一种对带内信号分频计算的相量测量算法。首先对探头输出电压进行预处理,滤除带外信号与噪声,随后采用矩阵束法计算带内信号频率,以此构建信号模型进行时域拟合求解带内信号相量,最后将带内信号相量还原至一次侧后合成得到综合相量。仿真结果表明,所提方法能够利用探头二次侧输出电压采样值计算一次侧电压相量。实验数据显示所提方法的幅值测量误差小于4.5%,相位误差小于1°,频率误差小于0.04 Hz,频率变化率误差小于4 Hz/s。

束流轨道与相关环境参数的同步诊断技术

粒子加速器由于受地基振动、环境温度、热效应等因素的影响,导致束流位置探头(BPM)所在真空盒的机械中心相对四极铁磁中心的漂移较大,因此很难提高束流轨道的绝对测量精度。探索利用电容式探头实时检测该漂移量的方法。首先分析了电容式探头的测量原理,并设计了轨道振动同步诊断方案,然后设计了专用探头,并利用数据采集设备对探头的线性度、精度和频率响应进行实验室测试。结果显示电容式探头能检测到2μm的相对位移,且可有效检测300Hz以下的振动频率,可用于束流轨道与相关环境参数的同步诊断。

纳米SiO2/硅橡胶复合材料的陷阱特性

硅橡胶作为直流电缆附件中的主绝缘材料,存在空间电荷积聚的问题,研究硅橡胶纳米复合材料的陷阱特性对抑制聚合物材料的空间电荷积聚有重要意义。为此,以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,制备了掺杂不同质量分数（5%、10%和20%）纳米SiO2粒子的硅橡胶纳米复合试样,通过扫描电子显微镜观测了试样的断面形貌,采用电容探头测量了试样在正、负电晕充电条件下的电位衰减特性,并结合双陷阱能级模型和等温表面电位衰减模型,获得了各试样的空穴陷阱特性和电子陷阱特性。研究结果表明：无纳米掺杂的纯硅橡胶试样中空穴陷阱多为浅陷阱,电子陷阱多为深陷阱;与纯硅橡胶相比,掺杂纳米SiO2粒子的质量分数为5%时,复合材料中空穴深陷阱密度增多,并且空穴陷阱和电子陷阱均以深陷阱为主;而当复合材料中纳米SiO2粒子质量分数增大至10%和20%时,其空穴和电子深陷阱密度显著下降,材料内部大量的浅陷阱有助于其电荷的消散。研究成果可为直流电缆附件中硅橡胶材料的改性提供一定的参考。

基于边缘电场效应和PCB技术水含量测量仪设计

鉴于市场应用的油中水含量检测方法和仪器的不足,设计了一种基于边缘电场效应和PCB技术的水含量测量仪。仪器由检测探头、探头电容检测电路、嵌入式处理器、外置SRAM、SD卡存储器、RS485通信模块、触摸屏、键盘、电源模块等组成。检测探头利用电容极板的边缘电场效应,并通过PCB技术制造;探头电容检测采用精度高达28位的电容检测芯片和侧贴SMA屏蔽头以提高抗干扰性能;主控采用嵌入式处理器STM32F407ZGT6,运行μCOSIII多任务操作系统;外置SRAM和SD卡提供运行和存储空间;触摸屏和键盘为用户提供交互体验。实验测试:大豆油中水含量在0%~80%范围内,检测误差小于3%,灵敏度为3.3 pF/%。

非接触式物料水分传感器

为实现固体物料水分含量的在线监测,设计了基于频域反射原理的非接触式物料水分传感器。该传感器基于固体状物料含水量与介电常数的关系,利用电容式探头对介电常数的测量能力,通过水分变化关系实验建立了容积含水量与介电常数的数学模型,并完成了传感器的结构设计和电路设计。实验结果表明:该传感器实现了对固体颗粒状物料水分的准确测量,满足物料水分测量的实际需求。