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。     

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%。     

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。     

边缘电场传感器测量系统的设计与实验

边缘电场传感器是一种电容式传感器,由于具有单边穿透、信号强度可调及层析成像等优点,被广泛应用于工业过程控制中非接触测量。选择叉指型电极传感器为研究对象,分析传感器集总参数等效电路,设计测量系统的调理电路和驱动电路,基于LabVIEW平台构建测量系统,实现驱动信号产生、信号采集和预处理、扫频测量及计算等功能。对不同介电常数的样本进行检测,实验表明,该测量系统具有较好的灵敏度和低频测量精度。     

三维脉冲电场传感器的建模仿真与设计

为了克服传统脉冲电场传感器只能测量单极化方向电场这一缺点,研制了一种三维全向脉冲电场传感器,传感器由3个互相垂直的三棱锥锥面电小天线构成,同时与光纤传输系统配合,可实现全空间内脉冲电场的测量。通过对全尺寸三维电场传感器的理论建模,分析了电场传感器对被测电场以及负载阻抗和天线尺寸对测试特性的影响,确定了最佳三维电场传感器的设计参数。在此基础上制作了三维脉冲电场传感器探头并对其主要性能指标进行了测试。测试结果表明,它具有良好的宽带性能,测试带宽可达1 kHz~1 GHz,不失真输出动态范围60 dB,符合设计要求。     

一种新型海洋电场传感器的研究与设计

提出一种用于测量海洋电场信号的低噪声电场传感器,传感器包含一对钽电极和一块低噪声斩波放大器.钽电极通过将钽粉压制、烧结并经过阳极氧化制成.引入电化学阻抗谱以建立钽电极与海水两相界面的等效电路模型,建立斩波放大器的等效噪声电路并分析.测试结果表明,所设计的斩波放大器的等效输入电压噪声为0.42 nV/√Hz,钽电极的自噪声为0.67 nV/√Hz,传感器总体噪声为0.83 nV/√Hz.所设计传感器可用于微弱海洋电场信号的测量.     

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。     

无电极型工频电场传感器的设计

分析了电力系统中工频电场测量的技术手段和应用现状,指出现有手段的存在的问题;利用集成光学技术研制了一种基于铌酸锂晶片铁电畴反转的无电极电场传感器,该传感器内部没有金属部分,具有集成度高、对被测电场影响较小等优点;分析了传感器的设计要点,针对电力设备工频电场测试的实际需求完成传感器的参数设计,并研究相关的工艺流程;针对传感器半波电场太大的特点设计了合适的方案测试传感器的特性;根据国标GB/T12720-1991建立工频电场测试系统,并利用该系统完成传感器的工频电场标定测量实验。实验结果表明,该传感器在较大测量范围内具有较好的线性度,适合于电力系统工频电场的测量。     

基于激光光电池供电的脉冲电场传感器设计

为了解决脉冲电场传感器电光调制部分的供电问题,设计研制了一种基于激光光电池供电的脉冲电场传感器,该传感 器由激光光电池供电电路、电光调制电路和感应天线构成。 设计制作了由供能激光器、锂电池、激光光电池、锂电池充电电路、 锂电池保护电路、锂电池升压放电电路构成的激光光电池供电电路。 测试结果表明,供电电路输出电压精度为 1. 04 %,纹波系 数为 0. 3 %,并且 48 h 持续工作输出电压波动为±0. 035 V。 设计制作了由单极子天线、场效应管型集成运放构成的传感器电光 调制电路。 实验结果表明,研制的脉冲电场传感器测量带宽在 39. 8 Hz~ 1 050 MHz,动态范围 0. 256 kV/ m ~ 13. 79 kV/ m。     

防雷击电磁脉冲的设计

结合一个银行工程，介绍了如何进行防雷击电磁脉冲的设计，分析了SPD的分类和参数以及在各种配电系统中如何选用SPD。讨论了在设计中如何考虑电压保护水平，持续运行电压，通流容量，残余电压，保护模式，响应时间等参数，可维护性和使用寿命等问题，以及SPD的安装方法和要求，包括引线，上下级SPD的级联保护，SPD的间距和保护等问题。     

电场保鲜冰箱的电场优化

电场保鲜是近年来在冰箱中应用的一种新型保鲜技术.基于以往对工频电场的研究成果,本文采用静电场的理论,提出了在电场保鲜冰箱中通过在冰箱内胆四周缠绕金属线的方法来优化空间的电场分布的方案.经过理论分析及实际的测试证明,此种方案不仅可以提升冰箱中电场的最小值,还可以优化冰箱空间的电场分布.     

基于M-Z干涉结构的集成光学电场传感器设计

针对亚纳秒脉冲高电压信号的测量需求,研究了基于Mach-Zenhder干涉结构的集成光学电场传感器。分析了晶体电光效应与M-Z干涉结构的基本原理,设计了传感器的铌酸锂电光晶体衬底与镀金电极结构。计算了传感器的灵敏度、频率响应、量程等输入输出性能,并设计了用于标定传感器特性的测试系统。     

光学电场传感器的仿真与实验研究

传统电场传感器中的金属设备会对被测电场产生影响,导致测量精度下降,为此设计出光学电场传感器。本文在有限元分析软件Comsol中使用晶体微元建立了Pockels效应的模型,从微观的角度阐述Pockels效应,得到了仿真结果,并搭建了实验平台,实验晶体在频率50Hz、电场强度0~8×10~5V/m条件下进行测试,验证了仿真结果,输出与输入有良好的线性关系。本文所进行的研究可为以后光学传感技术的发展提供基础。     

光学电场传感器研究综述

分类介绍了现有各种光学电场传感器的传感机理,总结了光学电场传感器研究中存在的主要问题及其解决措施,并提出今后研究方向的一些建议.     

40.5kV试验套管设计中的电场优化

绝缘元器件的电场分布优劣直接关系到这一元器件的性能和寿命,但如何优化是一个非常复杂的过程。随着国民经济的快速、稳步增长,城市建设的飞速发展,企业、居民用电量呈直线上升,由此导致许多的负效应,诸如热损耗激增,增加设备成本等。为了解决这些问题,电力部门都在考虑提高电压等级。我国在传输距离较远和负荷相对较大的地区,广泛     

光学电压传感器探头的电场计算与分析

概述了光学电压传感器的原理与结构类型,并着重计算分析了传感器探头的方形、八边形和圆形晶体分别在平板电极和圆弧电极中的电场分布。模拟计算结果得出,采用不同形状的电光晶体和电极组合,可以改善晶体内外电场分布的均匀性,减弱电场的集聚效应,从而有效地提高耐压和测量的稳定性及准确度。     

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...     

直流GIL表层功能梯度绝缘子参数设计与电场优化

为调控直流稳态与极性反转工况下直流气体绝缘输电线路（HVDC GIL）绝缘子的沿面电场分布，分别设计了稳态梯度（ST-SFGM）绝缘子与极反梯度（PR-SFGM）绝缘子。迭代优化后的SFGM绝缘子涂层电导率恒定，厚度沿r坐标方向减小。电场仿真结果表明，直流稳态工况下均匀绝缘子的最大电场出现在高压三结合点附近，强度为4.25 kV/mm。ST-SFGM绝缘子与PR-SFGM绝缘子的直流电场分布较为均匀，最大电场强度分别下降54.6%与62.1%。极性反转工况下，均匀绝缘子与ST-SFGM绝缘子的电场畸变加剧，最大电场强度分别提升1.09和3.44倍，而PR-SFGM绝缘子的最大电场强度则基本保持不变。     

基于电场耦合原理和差分输入结构的电压传感器设计与实验

传统的电压互感器存在体积大、绝缘困难、铁心饱和、铁磁谐振过电压、暂态响应特性差等问题。基于电场耦合原理和差分输入结构的电压传感器不需要与被测物体或地面接触,可以避免上述问题。然而,差分电极之间需要足够高的电容以获得足够的精度和高的分压比。现有的利用差动电极间互电容的方法存在许多问题,不能满足实际需要。针对上述问题,文中采用多层陶瓷电容器代替互电容,设计了一种新型的电压传感器。实验结果表明,该传感器具有良好的精度和瞬态响应特性。工频下的比值误差在±0.5%以内,相位差在1°以内。在500 Hz～30 kHz范围内的比值误差在±5%以内,相位差在5°以内。此外,它还具有成本低、小型化、外形灵活、分压比易于调整等优点。     

用于宽频带时域电场测量的光电集成电场传感器

电场测量是电气工程领域的基础研究手段。光电集成电场传感器具有无源、小尺寸、宽频带、动态范围大等优点,能够满足电力工程领域不同场合的电场测量需求。首先介绍了光电集成电场传感器的半波电场、静态偏置点可控性、温度稳定性和湿度稳定性四方面的关键技术问题以及相关解决措施,并提出了未来相关方向的具体研究工作思路及其改进方案。另外就所研制的光电集成电场传感器的线性测量范围、时域响应、频率响应等关键电气特性进行了比较分析。最后,结合近年的工作,介绍了利用所研制光电集成电场传感器在直流、工频、μs级暂态、ns级暂态等典型时域电场中的测量应用。