VFTO传感器校准用2 kV亚纳秒级上升沿方波发生装置研制

为实现对特快速暂态过电压(very-fast transient overvoltage, VFTO)传感器的校准,并测试其测量带宽上限,围绕2 kV亚纳秒级上升沿方波发生装置研制开展工作。分析了方波发生装置的基本原理;设计了阻抗完全匹配的进线端结构;设计了用于陡化上升沿的气体开关结构,试验研究了充气气压对其动作稳定性的影响,确定了气体开关充气气压和间隙距离;基于阻抗匹配和腔体波阻抗连续的基本原则,设计了用于模拟传感器布置环境的同轴传输腔体,结合仿真分析结果,设计了腔体内导体支撑绝缘件的基本结构;研制了可兼做传输腔体末端匹配用的电阻分压器。试验结果表明:所研制的方波发生装置可输出幅值2kV、上升时间1ns的电压方波。采用该方波发生装置对VFTO传感器进行了校准,确定该传感器的带宽上限为287 MHz,测试环境下的刻度因数为37 877。     

官亭750kV GIS隔离开关操作时的特快速暂态过电压实测研究

论文全面介绍了3种类型(内部、外部、瞬态外壳地电位)特快速暂态过电压(以下简称VFTO)的测试系统、方法和现场测试结果。750 kV GIS内部VFTO测试的一次传感器采用设备自带的内部传感器,二次传感器采用自主研制的高频响应同轴传感器;瞬态外壳地电位测试的采集系统采用高频TEK高压探头的测试设备。这两种类型VFTO测试采集系统均配备高频响应的阻抗变换器、光纤传输系统、记录系统等远距离传输测试系统;外部VFTO采用倒置式光纤测量原理和方法,配备所研发的整套采集、传输和记录系统。所有采集、测试系统均考虑现场测试的抗干扰设计。通过所研发的测试系统实测了750 kV官亭变隔离开关带电操作时的3种类型VFTO的测量结果,并进行了波形、数据分析,对实现750 kV和1 000 kV GIS中隔离开关正常带电操作具有重要的参考价值和指导意义。     

纳秒级上升沿100kV方波发生装置研制

为了能够在高幅值、陡上升沿的方波电压下开展特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage, VFTO)传感器的性能测试,研制了上升沿纳秒级、输出电压幅值最高可达100 kV的方波发生装置。首先,建立了方波发生装置的电路模型,推导了输出电压波形上升时间、波尾时间的估计式;仿真分析了脉冲电容器电容值、负载电阻、回路总电阻、回路电感对输出波形的影响;设计、研制了结构紧凑的100 kV方波发生装置,并测试了其输出性能。测试结果表明,其输出电压的上升时间5 ns,在波尾1μs时的平顶降1%,且重复性良好,可用于VFTO传感器的标定。     

标称3MV快速暂态过电压测量用传感器研制

快速暂态过电压(VFTO)对特高压气体绝缘开关设备(GIS)造成极大威胁,有必要研制一种能准确测量MV级纳秒脉冲电压的传感器,为VFTO下GIS绝缘特性研究提供准确的测量手段。采用电容分压器加积分器的方案,研制了一种锥形电压传感器。通过计算和实测,对传感器结构尺寸、积分电阻、积分电容和传输电缆长度等参数进行了优化。结果表明:锥形结构的电压传感器较平板结构电压传感器分压比更大,频带更宽。积分电阻值应与传输电缆波阻抗相匹配,积分电容的最优值与积分电阻值、传感器电容值及传输电缆长度有关,一般处于100~200 p F之间。为避免VFTO在传输过程中的折反射,传输电缆长度一般不超过20 cm。标定结果表明,锥形电压传感器响应时间可低至4.8 ns,分压比高达43 402,带宽为7.8 Hz~73 MHz,可满足对MV级VFTO信号的准确测量。     

用于外置式暂态电压传感器标定的纳秒级上升沿阶跃波发生器研究

为掌握VFTO外部传感器高频检测性能,需要开展传感器标定研究。现有VFTO传感器高频标定源多采用气体开关或薄膜开关设计,存在体积大、消耗气体或绝缘薄膜、寿命短等问题。为解决上述问题,设计了适用于VFTO外部传感器标定的高压阶跃波发生器及回路。基于MOSFET固体开关,提出了高压阶跃波发生电路,分析了高压阶跃波模块电路板布局对输出阶跃波波形和上升时间的影响。通过波过程计算对输出电压波在标定回路上的传输进行了分析,开展了仿真模拟和实验测量研究,探究并验证了高压阶跃波发生器输出波形的影响因素,明确了阶跃波发生器的关键参数。成功研制出上升时间4.8 ns,平顶持续电压平均值最大为5 kV的高压阶跃波发生器及标定回路,满足外置式暂态电压传感器高频响应特性标定需求。     

含短贯通导体的金属腔体电磁辐射耦合规律

为研究含短贯通导体金属腔体在平面波辐射条件下内部电磁耦合规律,利用电磁数值计算软件CST建立了含短贯通导体金属腔体电磁辐射耦合模型,研究了加载短贯通导体对开孔金属腔体内部屏蔽效能的影响。并基于GHz横电磁波室(gigahertz transverse electromagnetic cell,GTEM)搭建了含短贯通导体金属腔体电磁耦合实验平台,对数值计算结果进行了实验验证。同时分析了平面波辐射条件下贯通导体长度、贯通导体半径、贯通孔尺寸、电场极化方向等参数对内部电磁耦合的影响规律,揭示了短贯通导体引入电磁干扰的耦合机理。结果表明:当屏蔽效能为40 d B的开孔腔体加载短贯通导体后,腔体内部屏蔽效能明显下降,屏蔽效能最小值达到-15.29 d B;腔体外部裸露贯通导体长度增大3 cm,腔体的屏蔽效能降低约4 d B;腔体内部贯通导体长度主要影响腔体的谐振频点;贯通导体长度不变而内外部分长度变化时,腔体屏蔽效能和谐振频点均发生变化;贯通孔尺寸增大,导致腔体内部屏蔽效能下降;测试点距离贯通导体越远,屏蔽效果越好;贯通导体半径能够影响屏蔽效能和腔体谐振频点;腔体壁厚度每增加0.3 cm,谐振频率增大约8 MHz;平行于贯通导体的电场分量越大,腔体屏蔽效能越差。     

架空线对入侵超高压变压器的特快速暂态过电压波前陡度的限制

在采用气体绝缘组合开关(GIS)的500kV变电站或发电厂中,陡波前的特快速暂态过电压(VFTO)对主变纵绝缘有很大的威胁。为此,分别从实验和仿真这2个方面详细探讨了连接于GIS母线与变电站或发电厂主变之间的架空线对到达主变端口的VFTO波前陡度的削弱作用,并采用ATP-EMTP仿真计算、分析了该段架空线长度与到达主变端口的VFTO波前陡度之间的定量关系。研究结果表明,长度为5～15m的架空线能够很好地保护主变纵绝缘:当架空线长度约为5m时,架空线能够非常明显地削弱到达主变端口的VFTO波前陡度;当架空线长度为10m时,对于大部分采用GIS的500kV变电站以及发电厂,到达变压器的VFTO波前陡度不会超出限制水平;当架空线长度达到15m时,对于各种采用GIS的500kV变电站以及发电厂,到达变压器的VFTO波前陡度都不会超出限制水平。     

采用套管传感器测量变压器线端快速暂态过电压的方法

全封闭气体绝缘组合开关内隔离开关操作产生的快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)给变电站内其他运行设备的安全带来严重危害,提出了一种利用变压器套管传感器测量变压器引线端电压的测量方法。将传感器低压臂部分接到变压器套管末屏上,与套管电容构成VFTO套管传感器;采用卷积模型法处理方波响应结果,获得了传感器响应特性;基于增量Wiener反卷积滤波器的波形还原方法,解决了套管引起的传感器高频响应频率失真问题。在实验室建立了一个快速暂态过程实验平台,在此平台上验证了套管传感器VFTO测量系统的有效性。在某超高压变电站用套管传感器测量了隔离开关操作时高压电抗器处的VFTO,并对测量结果进行了波形还原。测量结果表明,基于变压器套管传感器的VFTO测量系统可以满足现场测量的需要。     

一种Tesla型的螺旋脉冲形成线设计

设计了一种基于Tesla型的结构紧凑的高电压周期性纳秒脉冲发生器方案,其中一段通过内置高耦合Tesla变压器充电的螺旋脉冲形成线的结构参数为:外筒半径20cm、螺旋线导体半径18cm、螺旋角60°。采用PIC软件模拟分析考虑螺旋线导体厚度时横电磁波的传输过程,并讨论了Tesla内磁芯的引入及内磁芯的大小对波传输的影响,引入半径7.5cm的内磁芯后,慢波系数变化不大(约2.6),输出脉冲平顶波动10%。模拟结果表明,从波传输的角度而言,这种结构的脉冲发生器方案是可实现的。     

基于FDTD算法的超宽频同轴辐照腔仿真设计

运用FDTD算法对同轴结构的辐照腔不连续性进行了分析,利用CST软件对其进行了结构设计和仿真计算。采用N型射频接头,内外导体采用开孔结构的聚四氟乙烯介质进行支撑,在宽频信号源的激励下,同轴腔内可以产生任意频率和强度的TEM模式的电磁场。设计过程中,通过FDTD算法分析与CST软件仿真设计相结合,对超宽频同轴辐照腔的传输性能进行不断优化,在DC~6 GHz频率范围内,S11均在-10 d B以下。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

1 000 kV皖南-浙北特高压线路工频参数测试干扰及结果分析

特高压线路工频参数测试干扰分析是选择适合工频参数测试方法及测试结果分析的重要基础。测试了1 000 kV皖南-浙北特高压线路正序和零序参数测试期间的干扰电压信号,分析了其频谱特征;在此基础上,通过与正序参数仿真计算值的对比分析了正序参数实际测试偏差。结果表明：皖南-浙北特高压同塔双回线路工频参数测试期间,干扰电压存在“三相不平衡性及时变性”的特点;工频法和异频法2种不同方法得到的线路参数测试结果存在一定差异;干扰电压“时变”时,线路工频参数测试宜采用异频法。     

ICEMI' 2015征文通知（英文）

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world’s premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

12th International Conference on Electronic Measurement&Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

某300 MW机组循环水泵出力不足的诊断分析

某300 MW机组投产以来循环水流量不足,极大地影响了机组的经济性。通过试验诊断分析得到,循环水系统设计阻力小于实际值,导致按照设计阻力选型的循环水泵出力不足,使得循环水流量偏小,影响了机组运行的真空。根据循环水系统实际阻力特性,对循环水泵进行重新选型整体改造,取得了较好的效果,与改造前相比,供电煤耗降低1.174 ~1.200 g/（kW·h）。据此,提出了循环水泵在设计选型时的注意事项。     

锂离子电池安全性能评价研究

综合考虑锂离子电池的安全性能检测要求和重点项目,以红外热像技术检测多次循环后的电池在过充过程中的温升,利用电池程控测试仪检测电池的电学信息,建立"热电"综合评价体系,并在3 C过充电条件下,将50℃的温度极值和5.0 V的电压极值确定为量化指标,对电池体系的安全性能进行评价。该评价系统具有快速、灵敏和全场性的优点。     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

Active beam vibration control using PZT actuators

Abstract

Smart materials of lead-zirconate-titanate (PZT) piezoelectric ceramics have attracted attention in recent years for active vibration control, acoustic noise suppression, health monitoring and damage assessment. We at McDonnell Douglas Aerospace have been studying these ceramics for use as sensors and actuators in various space and aircraft structures. In this paper, we will report results of a recent study on active vibration control using monomorph PZT actuators. The experiments were performed on thin aluminum cantilever beams. Collocated and non-collocated sensors and actuators were employed. Two control techniques: the classical velocity feedback and adaptive feedback controls, were investigated. We have obtained significant damping and broadband vibration attenuation of greater than 30 dB using the classical control with the single-input single-output feedback approach. A 24 dB reduction has also been achieved using the adaptive control with the multiple-input single-output approach. Detailed experimental methods and results will be described.     

基于熵权的TOPSIS核一级锻件质量评价方法的探究

全面、客观地对核一级锻件质量状况给予综合性评判,建立一套适用于锻件质量评价的方法体系很有必要。根据影响核一级锻件质量的制造工艺和成品质量检验,分析了影响锻件质量的主要工艺参数,建立了锻件质量评价的指标体系。在此基础上,探究了基于熵权的逼近理想解排序（TOPSIS）法的特点,建立了相应的评价模型,并将该模型应用于核电站反应堆堆芯筒体锻件的质量评价,获得了堆芯筒体质量状况的优劣排序。研究结果表明：TOPSIS法可有效、科学、客观地评价核一级锻件质量状况,且便于操作、易于推广使用。