冲击二次测量系统性能分析

在雷电波形测量过程中,冲击二次测量系统的测量准确性极大程度影响冲击电压的测量。为评价冲击二次测量系统中测量软件的测量准确度,采用IEC61083:2013中附带的波形测试发生器(TDG)对所编制冲击软件进行测试,发现当软件测试波形为模拟采样率及分辨率较低硬件装置输出波形时,有部分波形的测试结果超出允许误差。针对这种情况,采用插值处理的方法对冲击测量软件进行改进,程序对波形数据进行插值处理后可以较好的还原实际波形,提高雷电波形的测量准确度,对于保证冲击测量系统的准确性有重要意义,可广泛应用于雷电波形测量中。     

基于LabVIEW的冲击电压/电流波形测量软件

冲击电压测量软件的计算准确度直接影响冲击电压测量系统的测量水平,介绍了IEC标准对于叠加过冲振荡的雷电全波的计算方法的发展改进过程,简述了自主开发的冲击测量软件的基本功能以及关键问题的解决方法,并采用IEC61083-2-2010的标准试验数据发生器(TDG)验证了软件的计算准确度。软件对雷电全波(LI)29个典型波形的计算结果,其主要波形参数:峰值Up、波前时间T1、半峰值时间T2、部分相对过冲幅值β与标准值的最大偏差值分别为-0.07%、1.5%、-0.17%、1.0%,各参数的计算偏差都小于标准规定的最大允许偏差值;另外对波形雷电截波(LIC)、冲击电流波形(IC)和操作冲击全波(SI)的典型波形进行计算,得出本软件可用于计算冲击电压/电流各种波形的结论。将本软件与研究所研发的冲击测量软件就主要测量参数进行了计算结果的比较,结果显示其软件除了计算过冲时存在几个极大偏差,也基本满足IEC标准的规定,证明本软件采集数据的计算水平达到了先进水平。     

基于离散Gabor变换和增量Wiener滤波器的冲击电压波形重构算法研究

分析了冲击电压经过数字化冲击测量系统后被测波形产生畸变的原因,讨论了因量化噪声造成波形反卷积重构的病态性.提出了一种基于离散Gabor变换和增量维纳滤波器的冲击电压波形重构方法,对IEC1083-2TDG波形计算结果表明该方法可以有效实现冲击电压数字化测量波形复原,具有较高的准确度和稳定性.     

电磁兼容性测试用冲击电压分压器设计及实现

基于"场-路"耦合的思想,通过电磁场仿真计算提取电阻分压器的杂散参数,建立了冲击电压下电阻分压器的等效电路模型,进而研究了电阻分压器结构参数对测量结果的影响.依据仿真分析结果,设计并实现了电磁兼容性测试用10kV冲击电压分压器与冲击电压测量系统.经测试该系统测量冲击电压峰值的扩展不确定度、测量波前时间的扩展不确定度、测量半波时间的扩展不确定度等,均满足电磁兼容性测量要求.     

冲击电压测量软件的验证及其比对

冲击电压测量软件的计算准确度直接影响冲击电压测量系统的测量水平,笔者介绍了IEC标准对于叠加过冲振荡的雷电全波的计算方法的发展改进过程,简述了自主开发的冲击测量软件的基本功能以及关键问题的解决方法,并采用IEC 61083-2—2010的标准试验数据发生器(TDG)验证了软件的计算准确度。根据该软件对雷电全波(LI)29个典型波形的计算结果,其主要波形参数为峰值Up、波前时间T1、半峰值时间T2、部分相对过冲幅值β与标准值的最大偏差值分别为-0.07%、1.5%、-0.17%、1.0%,各参数的计算偏差都小于标准规定的最大允许偏差。总结采用新方法后各参数的变化趋势,笔者选择IEC 61083—1996 TDG软件规定的17种典型波形(LI),结果显示新方法计算的过冲低于旧标准值,因此拟合基准曲线峰值低于旧方法中的平均曲线的峰值;对于过冲频率f≥500 kHz时,由于计算滤波方法的不同,新方法得到的T1和Up分别低于、高于旧标准值。     

低阻抗冲击电压标准波源

介绍了可产生IEC60060-1中规定的雷电全波的低阻抗冲击电压标准波源的原理及其不确定度评定。冲击电压标准波源为小型的Max发生器,其电压峰值Up、波前时间T1、波尾时间T2都可以根据脉冲形成回路的元器件参数计算得到。该标准波源的输出电压波形峰值为10~1000V,输出波形参数不确定度(置信概率95%,包含因子k=2)为:峰值UUp为5×10-4,波前时间UT1为4×10-3,半峰值时间UT2为4×10-3。采用PTB校准过的14bit数字记录仪测量低阻抗标准的输出波形,并将测量结果与理论计算值进行比较。连续重复20次,最大相对标准偏差为2.7×10-4。在六个月内各电压点峰值长时稳定性在0.2‰内。负载分别为7.95kΩ和1MΩ,理论计算波形参数的区别与测量结果吻合。表明该低阻抗冲击电压标准波源既可校核数字记录仪也可校准电阻分压器。     

基于模糊变量法的1kV低阻抗冲击电压校准器输出波形参数的不确定度评定

为建立冲击电压测量的标准系统,可研制具有高精度和高稳定度的低阻抗冲击电压校准器作为初始参考标准,并根据IEC 61083中的推荐可用于校准由冲击分压器和数字记录仪组成的测量系统。冲击电压校准器的波形形成回路是由给定数值的电阻和电容器件组成,通过分析回路元器件参数值和相应的不确定度可得到其输出波形参数值及对应的不确定度。论文研制了一台理论波形参数为1.56?s/60?s的1 k V低阻抗冲击电压校准器,并对其回路结构进行了分析。论述了基于模糊变量法对输出波形参数的不确定度的评定过程,并对校准器进行测量并验证了校准器的输出性能及稳定性性能。     

2000千伏压缩型电阻分压器及电阻分压器响应时间的测量

前言提高冲击电压测量的准确度,尤其是波前截断波的测量准确度,是冲击测试技术中一个重要课题。冲击分压器是测量误差的主要来源。近期国内外许多高压工作者围绕着不断地提高分压器的性能,并且对分压器本身以及整个冲击测量系统性能的鉴定测试开展了许多工作。R—C串联的弱阻尼电容分压器被广泛采用于特高参数的冲击电压测量中。它的特点是可用于含交流成份的冲击测量,或兼作冲击、交流电压测量。响应特性优良,可以做到2000千伏15毫微秒,3000千伏20毫微秒以下,不过常见的是2400—6000干伏,为70—85毫微秒。     

雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目设计与研究∗

基于高压电器绝缘性能试验验证中雷电冲击电压试验波形波前时间准确测量的需求,文章研发了雷电冲击电压试验波形发生装置,用于开展雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目。     

冲击电压标准装置的建立

介绍了建立冲击电压标准装置的意义和本文研制的装置构成并讨论、分析了测量系统的不确定度。该装置包括冲击过电压波源、测定系统及相应的测量不确定度保证体系;系统测量不确定度则来自电阻分压器、低压测量仪和计算软件。国际比对确认所建冲击电压标准装置不确定度≯1%,可以开展对冲击电压测量系统的认证。     

Accuracy of waveform parameters in digital measurement of single-shot waveforms

In high-voltage measurement, the digital measuring system is used widely because of its attractive features, for example, automatic data acquisition. However, the accuracy in the measurement of both the amplitude and time parameters by the digital measuring system is not known in detail, especially in the measurement of single-shot waveforms. In this paper, the accuracy of the peak value and the virtual front time of the standard lightning impulse without any signal processing of raw data is shown. From these results, the required characteristics for the digital measuring system to satisfy the IEC Draft on digital recorders for measurement in high-voltage impulse test techniques are shown. In addition, the accuracy of the peak voltage and the rise time of the Gaussian pulse is shown.     

严重灾害情况下华中电网联络模式分析

通过对华中电网各省闻及各省内分区之间联络模式进行分析,提出省间及省内的联络方案,从而提高这些线路的抗灾标准,以满足人民基本生活需要.     

测量杆塔冲击接地电阻的研究

在总结现有的杆塔冲击接地电阻的计算测量方法的基础上,研制了便携式杆塔冲击接地电阻测量系统.它首先向接地体注入波头较缓、幅值较低的冲击电流,接着采集接地体的电压与电流信号,经滤波后再换算到标准雷电流下求出其电压响应,最后求出冲击接地电阻.实验室测试结果与传统的冲击接地电阻测量方法对比表明本系统测量方便且可信度高.     

基于波形比较的架空配电线路故障离线定位自动计算方法

现有的架空配电线路在线故障定位方法存在只能确定故障区段的不足,离线故障定位方法则存在故障定位灵敏度低与精度差的问题.针对上述问题,建立高压脉冲冲击线路响应模型,通过分析故障线路电流分布特征与波形差异,提出了一种基于波形比较的架空配电线路故障离线定位自动计算方法.该方法使用高压脉冲信号发生器向故障线路注入直流脉冲信号,以相关系数作为波形相似程度的判别依据,通过分析不同测量点电流波形与基准电流波形的相似性差异,实现了故障定位的自动计算,解决了故障尤其是经高阻接地故障定位灵敏度低的问题.分析了不同磁场测量方式与基准信号参考点的选取对故障定位精度的影响,完善了故障离线定位体系,提高了定位精度.仿真以及实际试验表明,该方法可有效实现故障点的精确定位.     

被测量系统畸变的高压冲击波的数值校正

在冲击电压测量中,利用测到的输出电压波形和测量系统的方波响应来重建高压侧的输入电压波形是有价值的。本文采用曲线拟合的方法得到方波响应的方程,并采用三弯矩样条函数求得输出电压波形的一阶、二阶导数,从而提高了数值校正的准确度。本文还给出了一些例子,包括一个1.2MV冲击电阻分压器系统的实验和计算结果比较。它们表明重建的吻合程度是令人满意的。     

一种数字化冲击电压波形重构新算法

为减少数字化冲击测量系统的测量误差,分析了冲击电压经数字化冲击测量系统后被测波形产生畸变的原因;提出了一种利用离散Gabor变换展开去噪与增量维纳滤波器相结合的冲击电压波形重构算法。IEC1083-2测试数据发生器产生的波形信号的研究表明,该法可有效去除噪声,波形复原准确度和稳定性较高。     

雷电冲击电压对配电一二次融合成套设备测量准确度的影响

为解决一二次融合成套开关设备中二次设备受电磁干扰影响所导致的准确度问题,设计了一套抗干扰测量系统,并基于雷电冲击电压试验电路和抗干扰测量系统对配电网一二次融合成套开关设备测量准确度进行雷电冲击电压干扰测试,采集电压波形并进行时频域分析,得到导致其测量准确度下降的原因。提出在馈线终端采集单元基准端加保护器件和互感器二次输出端加滤波装置这2种防护方案,并对方案的效果进行理论分析和试验验证。结果表明,雷电冲击电压将通过互感器传至二次设备,使得互感器二次侧产生较高的耦合电压,其试验实测幅值达几千伏,频率在几MHz至30 MHz之间,对互感器的准确度影响较大;通过在互感器二次出线端口增加高频滤波装置能有效降低耦合电压,干扰信号强度降低为原来的20%左右,比差和相差降低为原来的40%左右。     

Application of step‐response test for evaluation of uncertainty of standard measuring system for lightning‐impulse high voltage

In evaluating the uncertainty of the standard measuring system for lightning‐impulse high voltages, which is composed of a standard voltage divider, a digital recorder, and calibrators, step‐response tests of the standard voltage divider may be useful. In this paper, a convolution algorithm is employed to calculate the output impulse voltage waveforms from measured step‐response waveforms. The uncertainties of peak‐value measurement due to the influence of the nominal epoch, uncertainty of the peak‐value measurement due to dispersion of the AC scale factor, and uncertainty of the virtual front‐time measurement due to long‐term stability are evaluated. Furthermore, the error of the virtual front time of the output waveforms is discussed. The front part of the step‐response waveform, t≤ T₃₀%, does not influence the error of the virtual front time. Therefore, for the standard voltage divider, the step‐response parameters, that is, the experimental response time, partial response time, settling time, and overshoot, have almost nothing to do with the error of the virtual front time. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 180(2): 24–32, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21279     

Precision digital filters for high voltage impulse measurementsystems

This paper reports the design, testing and practical applications of two types of high order FIR digital filters for noise reduction and data smoothing of high voltage impulse waveforms. Particular attention is paid to the estimation of the error limits introduced by the digital filters. The error estimation involves the analysis of the frequency components of the impulse waveforms, the ripple calculation of the filters and testing of the filters with simulated and real impulse waveforms. The relationships between the filter parameters and the required filter accuracies are established     

考虑不同敏感设备耐受特性的用户侧电压暂降严重程度区间评估方法

电压暂降严重程度指标是定量评估节点暂降水平的基础。针对现有评估方法未考虑敏感设备耐受能力不确定性与差异性的问题,提出了一种改进的用户侧电压暂降严重程度区间评估方法。首先,阐述了现有评估方法无法反映不同敏感设备耐受能力不确定性的问题。为刻画耐受能力的不确定性,基于典型敏感设备的不确定区域,采用区间数理论对严重程度指标计算方法进行修正。针对传统区间评估方法运算结果过于保守的问题,基于节点负荷占比波动范围确定区间权重,采用仿射算法计算得到用户侧综合严重程度区间指标。通过测量函数进行节点排序。采用IEEE 30节点系统进行仿真验证。结果表明所得区间指标能够通过区间范围与上下边界,刻画配电网节点用户侧的综合暂降水平与动态耐受特性。