自动增益控制的大动态范围纳秒级瞬态电场传感器

电磁瞬态脉冲的测量仍有许多技术难点。为了解决瞬态电场测量动态范围较窄的问题,研制了一种能自适应调整测量范围的光纤电场传感器。首先在CST软件平台上对单极子PCB天线进行建模,对其电磁特性和尺寸效应进行了仿真研究。然后重点设计了发射机的自动增益控制电路,且自动增益控制电路的阈值范围可调。用二次插值法对发射机的非线性进行数字化补偿,并优化设计了接收机的跨阻放大器,使其本底噪声在微伏级别。用标准场法对该传感器进行了标定和测试,并对不确定度进行定量计算。测试结果表明,传感器的输入动态范围达到54 dB,平均响应时间低于3 ns,线性相关度为0.98,灵敏度为0.025 V/(kV·m^(-1)),扩展不确定度为2.67。该传感器可以满足雷电脉冲的电磁环境测量和电力系统局放定位的需要。

MMC与混合式直流断路器开关操作的瞬态电场实测及其在状态监测中的应用

文中对换流站中模块化多电平电压源型换流器(modularmultilevel converter,MMC)和混合式直流断路器中IGBT开关操作产生的瞬态电场进行实测,并分析其在设备状态在线监测中的应用。首先,证明换流站中开关瞬态电场属于准静态场,且与设备电压之间存在线性关系,为基于开关瞬态电场状态监测方法提供理论基础。进一步,在舟定换流站人工短路试验中,对MMC高频电场波形和直流断路器开关瞬态电场脉冲进行实测。分析MMC不同工作状态下高频电场信号特征,特别发现高频电场信号中包含通过换流站自带录波系统不易测量的高次谐波信息。另一方面,发现基于开关电场脉冲的陡峭脉冲前沿,可测量MMC和直流断路器闭锁时刻,误差小于0.005ms。因此,基于瞬态电场测量方法可以在一定程度上弥补换流站自带录波系统测量带宽有限的缺点,补充系统高次谐波等运行信息,提高设备闭锁时刻测量精度,在MMC和高压直流断路器等设备在线状态监测中具有潜在应用价值。

基于瞬态电场响应的架空线路雷击暂态过电压监测方法

常规的架空线路雷击暂态过电压监测方法主要使用单/双端弧垂校正定位法提取暂态过电压特征,易受雷电流分量叠加影响,导致监测的雷击暂态过电压上下限频率偏差过高。利用瞬态电场响应分析了线路暂态过电压监测特征,设计了架空线路雷击暂态过电压监测装置,实现了架空线路暂态过电压监测。

500kV变电站开关操作瞬态电场测量与研究

变电站断路器和隔离开关操作会产生瞬态电场。该文对国内正在调试的两座 500 kV 变电站开关操作产生的瞬态电场进行了测量。这是国内首次进行现场测量。本次测量使用三维球形有源瞬态电场探头,该探头最大可测48kV/m。测量项目包括隔离开关分合空载母线和短线、断路器合长线和投空载变压器等。对测量的数据进行分析获得关于断路器和隔离开关操作产生瞬态电场的一些重要特征。这些结果对变电站电磁干扰分析和保护与控制设备抗扰度研究具有重要的理论意义和实用价值。

极性反转时间对聚乙烯中空间电荷及瞬态电场的影响

基于电声脉冲空间电荷测量方法,测量了聚乙烯片状试样在常温(ΔT=0℃)及温度梯度(ΔT=40℃)下、-50kV/mm场强直流预压2h后,分别以不同反转时间(20s,30s,60s)反转到50kV/mm场强,再加压2h过程中的空间电荷变化,以及极性反转过程中最大瞬态电场的变化.结果表明:常温下电压极性反转越快,最大瞬态电场越大;温度梯度下,电压极性反转越快,最大瞬态电场越小;达到最大瞬态电场的时间均随着极性反转时间的增加而逐渐减少.

用球形三维电场探头测量变电站瞬态电场

介绍了一种用于三维电场测量的球形探头,并用它测量了试验室中的工频电场和暂态电场。测量了一个２２０ ｋＶ变电站的工频电场和开关操作的暂态电场,通过分析试验数据,提出了一些暂态电磁干扰的防护措施,为７５０ｋＶ超高压变电站瞬态电磁场的测量和分析提供了基础。

油–纸绝缘结构瞬态电场计算的状态空间有限元法

针对换流变压器油–纸绝缘结构中瞬态电场的计算问题,利用罚函数法整合有限元边界条件,建立了完整的以节点电位为变量的状态方程。采用状态空间法对方程进行求解,将方程的输入项进行级数展开,由方程积分形式的解析解得到具有较高精度的数值解。同时为模拟边界电位的阶跃变化,在级数中引入了冲激函数。通过1个有解析解的简单模型,验证了所述计算方法的有效性和计算精度。该方法既可用于求解换流变压器油–纸绝缘结构中的极性反转瞬态电场计算问题,还可用于求解热扩散问题以及其他可用抛物型偏微分方程描述的瞬态物理过程计算问题。

闪电瞬态电场信号波形去噪方法

通过对传统数字滤波和Birge-Massart小波阈值法的比较，对闪电瞬态电场信号进行了去噪研究。构建了双指数衰减脉冲信号并在其上叠加了高斯白噪声信号来仿真闪电瞬态电场实测波形，通过计算去噪前后信号的均方误差和幅值误差，比较了加权平滑滤波、FIR数字低通滤波器和小波阈值法的去噪效果，从处理仿真波形和实测波形结果可以发现，小波阈值去噪方法明显优于另外两种传统滤波方法。通过比较仿真信号由不同小波分解层数去噪结果的均方误差和幅值误差，确定在对闪电电场实测信号的去噪过程中，小波系数分解层数应选5～7。

基于光纤的测量瞬态电场的球形传感器

在电力系统中 ,除了电场的计算方法外 ,电场的测量也是一种很重要的手段。在一些特殊的场合 ,测量甚至是唯一的方法。介绍了一种可用来测量随时间周期性变化或瞬变电场的球形传感器 ,对球形探头测量电场的基本原理和一、二、三维电场探头的结构及测量误差做了分析 。

特高压换流变压器瞬态电场分布特性仿真研究

对特高压直流换流变压器器身主绝缘建立了瞬态电场计算模型,进行了瞬态电场的数值分析,得到了瞬态电场变化分布规律。

计及温度-电场强度非线性的换流变压器瞬态电场影响分析

换流变压器在运行过程中承受高电压,内部绝缘系统的温度高、电场强度大,耦合现象明显,而传统绝缘设计手段并未考虑非线性绝缘特性。首先该文搭建三电极实验平台,分析绝缘油及油浸纸板在不同温度、电场强度下的耦合现象。实验结果表明绝缘材料的导电性能受温度、电场强度的影响较大,其中绝缘油以2kV/mm为拐点,电导率呈先下降再上升的U型非线性曲线。其次,该文建立了含绝缘层、角环、垫块等完整的换流变压器耦合计算模型,分析了绝缘系统受温度-电场强度影响下的瞬态电场。结果表明:换流变压器内部温度变化较大,最大温升达68.7K,并且温度集中的区域紧邻电场强度较大的端部,因此耦合现象不容忽视。最后,对比极性反转过程中的瞬态电场,相比传统认为的指数型变化,考虑U型电场强度非线性下的油浸纸板最大电场强度增加1.7kV/mm;考虑温度-电场强度非线性时,不仅绝缘状态发生改变且油浸纸板弛豫时间降低。

球形瞬态电场探头变换特性的实验研究

对球形瞬态电场探头的变换特性进行了理论分析，提出了全光型无源电场探头的设想，设计制作了符合国标要求的校准电场产生装置，并利用该装置分别对球形探头在工频电场和冲击电场作用下的变换特性进行了实验研究。由测量数据拟合出了球形探头在工频电场和冲击电场作用下的变换特性曲线，得到了探头变换特性的关系式。

瞬态电场时域测试技术的研究现状与展望

随着电磁环境效应与防护技术研究的不断深入,瞬态电场时域测试技术已成为电磁脉冲攻防领域急需解决的关键性科学问题之一。文章从"硬件"和"软件"两个方面,对不同类型电场传感器的特点以及瞬态电场时域测试系统的动态补偿技术等进行了对比总结,指出瞬态电场时域测试技术在测试系统动态性能提高、测量误差评定、动态性能补偿等方面均有待进一步研究和完善,并对其发展趋势进行了展望。

有源电光调制式高功率瞬态电场传感器的研制

瞬态电场防护及应用技术的研究离不开瞬态电场测试系统;文中基于有源电光调制法,研制了一种高功率瞬态电场传感器;通过建立该传感器的等效电路模型,并借助CST仿真建模,分别从频域和时域角度分析了传感器的接收特性,并得到了一致的结果;最后利用脉冲噪声模拟器和吉赫兹横电磁波小室对研制的传感器性能进行了测试;结果表明:接收天线为单极子天线,天线负载采用高阻时响应电压与被测电场场强成正比;研制的传感器带宽为10kHz～314MHz,可用于纳秒级高功率瞬态电场的时域测试。

光纤瞬态电场传感器的研究

为了对高压变电站内因开关操作而产生的空间瞬态电场进行有效的测量 ,研制了一套光纤瞬态电场传感器。采用球形探头将空间瞬态电场变换为瞬态电压 ,由置于探头内部的微型光发射机通过光纤把瞬态电压信号传输到远端的光接收机 ,解决了强电磁干扰环境内的瞬态电场的测量问题。

高功率瞬态电场传感器的设计与分析

高功率瞬态电场的测试是电磁环境效应评估与防护研究领域的难点。笔者基于有源电光调制法,设计了一种高功率瞬态电场传感器。通过建立简化的等效电路模型,并借助CST微波工作室对该传感器的结构建模仿真,分别从频域和时域分析了接收天线负载对传感器接收特性的影响,并得到了一致的结果。结果表明:接收天线采用单极子天线,负载采用低阻时响应信号为被测电场的微分信号,采用高阻时响应电压与被测电场场强成正比,通过改变负载电容取值可以控制传感器量程。

换流变压器阀侧绕组端部极性反转瞬态电场的计算与分析

对ZZDFPZ-278000/500换流变压器阀侧绕组极性反转瞬态电场进行了计算,并对结果作出了分析。

二维瞬态电场传感器的研究

阐明了用球形探头测量时变电场的基本理论；介绍了瞬态电场传感器的整体结构及研制原理；描述了该传感器的设计参数及系统特性；并将其初步用于瞬态电场的测量，取得了比较满意的结果。

电光调制式瞬态电场传感器研究综述

电光调制式电场传感器具有体积小、频带宽、抗干扰能力强、对被测电场扰动小等优点,可用于复杂电磁环境下尤其是小空间内的瞬态电场测试。分类介绍了现有电光调制式瞬态电场传感器的传感机理和发展情况,有助于今后开展相关研究工作。

基于瞬态电场响应的高速铁路过电压检测方法

随着高速铁路的建设和发展,动车组高速运行中的过电压问题越来越突出,成为高速铁路牵引供电系统的一个亟待解决的问题。为了检测和实时记录高速铁路牵引供电系统产生的过电压,设计了一种高速铁路动车组过电压检测的新方法:利用瞬态过电压引起的电场强度变化来测量过电压的幅值。该方法无需改变被测系统的结构,带电设备与检测元件完全隔离,且频率响应范围宽。经试验验证,该方法能够满足测量的精度、安全性以及实时性要求。