基于电场逆问题的D-dot电压传感器的设计与仿真

传感器的小型化和非接触式测量是目前智能电网发展的主流。对采用电场耦合原理和电场逆问题计算的D-dot电压传感器测量进行了分析和研究,提出了改进办法。该方法应用差分式结构,使得传感器能工作在自积分模式下,并具有良好的相频特性和绝缘特性。在传感器特性、自身结构的设计和优化上采用Ansoft Maxwell软件进行仿真论证,制作结构更简单、体积更小、测量带宽更大同时能够抑制非线性负载的感应电压过冲的非接触式电压传感器,最后将改进后的传感器模型在高压试验平台上进行稳态误差和暂态响应试验。试验结果表明,新传感器不仅具有良好的暂态性能,其测得的电压有效值具有较高准确度,较小的相位和幅值误差。     

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。     

单杆异步高压无线核相器设计与实现

为降低核相同步性要求,提高核相效率、安全性和可靠性,提出一种适用于跨电压等级非接触式单杆异步核相算法。利用平板电容型电场传感器电荷感应原理及波形变换与过零点检测相结合的方法,研制出一种高压无线核相器。分析了单杆异步核相原理,并对其进行误差修正。对不同电压等级输电线路及平板电容型电场传感器进行建模仿真,完成核相器软硬件功能和手机APP智能核相管理平台设计与调试,并在高压条件下进行核相试验。试验结果表明,在高压电场环境下,非接触式高压核相器可以实现单杆多点异步核相,核相结果稳定可靠。     

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。     

正极性雷电冲击电压下空间电荷电场测量研究

很多绝缘问题本质上都与电场相关,电场测量是高电压领域的重要研究手段。空间电荷导致电场畸变是流注理论的基础,因此定量测量空间电荷的泊松电场对于研究空气间隙的放电机制有重要意义。利用光电集成电场传感器测量了1m棒–板间隙未发生放电条件下各点的轴向电场,并与数值仿真结果进行对比,验证了电场传感器进行定量测量的可靠性;对3种电极条件下1m棒–板间隙空间电荷区域外部轴线上各点的电场时域波形进行测量,将空间电荷形成的泊松电场与外加电压形成的拉普拉斯电场分开,定量测量了不同电压幅值下、不同空间位置的泊松电场幅值与变化规律。研究结果为建立并验证空间电荷模型奠定了基础。     

新型组合式验电器的设计与实现

为设计一款具有接触式与非接触式验电功能的10 kV高精确度验电器,提出一种新型高压验电方法。利用空间杂散电容分压原理和平板电容型电场传感器的电荷感应原理研制出一种10 kV新型组合式验电器。分析了工频电场分布,研究了空间杂散电容的分压原理并推导电场传感器的感应电压计算公式。利用Ansoft Maxwell对多种验电环境下的电磁场进行仿真并进行抗干扰能力分析,同时设计硬件电路和软件程序。在搭建的高压试验平台下进行接触式验电试验和非接触式验电试验。试验结果表明,在高电压输电环境下,非接触式验电的感应电压变化符合电场强度的变化规律,接触式验电和非接触式验电具有较高的验电准确度。     

基于不同检测方法的高压电流互感器误差比较与分析

目前对高压电流互感器的误差检测有多种方法,但缺乏对各检测方法所得误差结果差异性和准确性的比较分析。采用单相检测法检测电流互感器误差、考虑电压对电流互感器误差的影响计算电流误差的综合绝对值、额定电压下检测电流互感器误差3种检测方法分别对高压电流互感器的误差开展检测和比较分析,并对其差异原因进行了理论分析。结果表明,电压会使电流互感器的比差和角差向负方向偏移,当电流较小(特别是20%额定电流以下)时,电压对电流误差影响较大,随着电流增大,其影响逐渐减小直至可以忽略;低压下测得的电流互感器误差在电流较小时不够准确,电流误差的综合绝对值远大于在高压下直接测得的电流误差,对高压电流互感器的误差检测宜采用在额定电压状态下直接测量的方式。     

基于空间电场效应的高电压测量装置的研究

本文在对一种基于空间电场效应的电容分压器的电场进行计算分析的基础上,讨论了这种新型电容分压器的安装位置与高压探头对地分布电容间的关系,椭球形和圆球形高压探头的电场分布情况以及测量不同电压等级时高压探头球体的最小半径等问题,设计了电容分压器的结构及参数。作为该新型电容分压器的一种应用,设计了一套完整的高电压测量装置。试验表明,该装置具有较好的测量精度和响应特性,信号波形的再现能力较为理想,适用于电力系统中高压输电线路等设备的暂态高电压信号的现场试验测量。     

特高压直流换流站电流电压传感器的测量误差

目前500kV交流电流电压的计量准确度已达0.2%,为了能以相同准确度测量直流侧电流和电压,可以使用便携型直流电流和电压发生装置,及准确度高于0.02级的直流电流比较仪、直流标准分压器和误差试验器在现场测量电流电压传感器的误差。为此,借鉴已开展的500kV和750kV升压站和变电站电流电压互感器现场误差试验经验,分析了现场测量800kV直流电流电压传感器误差需研究解决的问题并介绍国网武汉高压研究院为测量直流电流电压传感器误差开展的研究工作。     

两种电极材料下变压器油的冲击绝缘特性和空间电荷作用机理

为探究电极材料对变压器油冲击绝缘性能的影响,选用铝、不锈钢两种电极材料,采用操作波和雷电波两种形式的冲击电压,对两种电极下变压器油的冲击击穿电压进行了测量。同时搭建了相应的空间电荷测量平台,测量了操作过电压下两种材料电极间变压器油的电场和空间电荷分布情况。试验结果表明:变压器油的冲击击穿电压受到极板材料的影响;变压器油在不锈钢极板下的雷电和操作冲击击穿电压均较铝电极有明显的提升;操作过电压作用下,铝电极的空间电荷注入能力要明显强于不锈钢电极,因此变压器油在铝极板间的电场畸变程度明显高于不锈钢极板。从空间电荷角度分析了电极材料对变压器油击穿电压的影响,认为不同电极材料下空间电荷的注入量不同,导致其变压器油中电场畸变程度的差异是造成不同电极材料下变压器油击穿电压差异的主要原因。     

新型污秽在线监测技术在防污管理工作中的应用

针对国内输变电设备外绝缘防污工作自动化水平较低状况,介绍了一种基于光传感器的污秽在线监测技术.分析了基于该技术和平台对超高压公司线路防污管理工作所带来的4种变化:新颖的污秽在线测量技术、高效的污秽管理工作平台、提供输变电设备外绝缘配置和设计的辅助决策功能.实践证明,采用新型污秽在线监测技术,可实现实时防污监测,提升工作...     

雨雾天气对导线电晕放电的影响分析

分析了雨雾天气高压输电导线上悬挂的水滴受电场力形变过程,对水滴引起的电场畸变进行了动态数值计算。计算结果表明：水滴受到重力和电场力的作用被拉长而曲率半径变小,最大场强值变大。解释了雨雾天气输电线路电晕放电变得强烈的原因。     

基于有限元仿真和微分进化算法的电场测量仪支架优化

首先通过实验分析研究了测量仪支架结构、环境湿度、支架材质对工频电场测量误差的影响;然后通过有限元仿真计算软件搭建了高压输电线路测量仿真模型,对高压工频电场环境及测量仪支架介入后的畸变电场进行仿真计算,并利用大量仿真结果建立了基于BP神经网络的电场测量误差预测模型;最后采用分子微分进化算法以测量误差最小化为目标对测量支架结构参数进行优化求解。研究结果表明,所优化设计得到的新型电场测量仪支架可有效减小测量误差和增强对湿度环境的适应性。     

Remote sensing system for spatial electric field strength using free space light transmission

Most of the breakdowns in an electric power system are caused by lightning to the tower used for high‐voltage transmission wires. To avoid accidents due to lightning, it would be desirable to develop a measurement system for the spatial electric field distribution around the tower. We have developed a new system that can measure the electric field around the steel tower for electric power transmission by using an optical electric sensor. In conventional methods, the sensor is generally illuminated by light transmitted by optical fibers. On the other hand, the new measurement system illuminates the Pockels sensor directly by using a laser to measure the far electric field. Furthermore, our newly proposed feedback system makes it possible to measure the spatial electric field without concern for the change of Pockels sensor's operation point influenced by temperature change. This system is applicable as a remote sensing system to monitor the spatial electric field around a high‐voltage transmission line. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 162(2): 10–19, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20552     

用模拟电荷法求解高压输电线附近电磁场

高压输电线路工作时,导线上的电荷将在空间产生电场,电场能在人和物体上感应出电压,它对周围环境的影响表现在由静电感应产生的电击。文章首先介绍了模拟电荷法的基本原理及其适用场合,然后研究了利用模拟电荷法分析高压线附近放有物体时的电场,以及物体感应的电压,分析了物体通过人体放电的过程,计算了流过人体的感应电流,估计了高压线对人体的电击影响。     

成套HV/MV开关设备的发展趋势(一) -智能化、紧凑型及采用新型传感器

高压电器成套设备智能化、紧凑型且满足环保要求是输、配电的发展趋势。对智能化、紧凑型、环保型的HV／MV成套开关设备作了详细介绍。针对传统电磁式电压、电流互感器的缺点，阐述了与成套技术小型化密切相关的新型传感器技术，这种高压电流、电压传感器没有铁心磁饱和限制，具有传输频带宽和优异的抗干扰性能。     

球形偶极子电场传感器的仿真建模与分析

针对常用瞬态电磁脉冲测试手段的缺点,笔者给出了一种新型的球形偶板子电场传感器,并对其进行了仿真建模和分析.文中分别在时、频域研究了负载阻抗变化和传感器尺寸变化对其测试特性的影响,并直观地给出了传感器输出电压的波形失真情况及其频率特性.结果显示:传感器低频特性受其负载阻抗影响显著,而其高频特性受传感器尺寸影响显著.分析结...     

温度对直流电压下油纸绝缘空间电荷特性的影响

油纸绝缘是直流输电设备的主要绝缘材料,其空间电荷特性变化会引起局部电场发生畸变,从而影响材料的介电强度,降低直流输电设备的运行可靠性和稳定性.使用电声脉冲法( PEA)测量装置,分析油纸绝缘中空间电荷的注入、迁移、消散规律,搭建试验平台,通过升压试验获得试品空间电荷注入的参考电压,然后对试品加3 kV的直流电压,分别在15℃、30℃、50℃温度下对油纸介质的空间电荷的特性进行分析.试验结果证明:在不同条件下发生空间电荷的注入,温度会对去压时空间电荷的消散产生很大的影响;温度会影响油纸绝缘介质内电场的大小和分布,使空间电荷严重畸变电场,引起绝缘的进一步破坏.     

特高压电晕笼防护段的设计

为了克服特高压电晕笼设计中电晕笼两端部的电场畸变,确保电晕特性测试准确有效,需要增设一定长度的防护段。采用三维有限元方法精细计算了电晕笼内导线表面电场分布,分析了导线弧垂对防护段长度的影响并提出了新颖的电晕笼防护段设计方法。计算说明新型结构的防护段能有效平滑和抑制电晕笼端部附近导线表面电场的畸变,使电晕笼内导线表面电场更趋于一致,提高了电晕特性试验的准确性。     

新型整流桥串并联切换直流融冰装置

我国南方地区冬季气温低湿度高,在远距离传输的高压输电线路上经常出现区域覆冰问题,覆冰严重时会造成杆塔倒塌等电力事故,本文研究的新型整流桥串并联切换直流融冰装置即用于解决输电线路覆冰问题,避免造成大面积供电中断。本文基于常规十二脉动直流融冰装置,通过原理分析、参数设计和仿真验证提出一种新型直流融冰拓扑,可以同时满足导线融冰的大电流和地线融冰的高电压需求。相比于常规十二脉动直流融冰装置,采用新型直流融冰拓扑可以选用一半容量的换流变压器和一半电流定额的晶闸管,显著降低设备成本;在大电流输出模式下可以有效减小注入系统的谐波电流,从而减小接入点的系统电压畸变。本文研究的新型整流桥串并联切换直流融冰装置有利于降低直流融冰装置的设备投资成本,同时改善直流融冰装置投入运行时的系统电压质量。关键词：线路覆冰;直流融冰装置;串并联切换;切换刀闸;平衡电抗器;成本优势中图分类号：TM755