高压工频电场警示仪的研究

环评测试表明,在高压线路下和变电站内部分区域,电场强度超过国家标准5kV/m规定的最大值.为了便于电力工作人员及时准确的获得作业场所的电场信息,本文以C8051F020单片机为核心开发研制了高压工频电场警示装置.现场测试表明,该装置不仅可以对电场强度进行测量,当环境的电场强度超过规定值时,其声光报警系统可以自动告警,能满足电力系统对电场环境监测的需要.     

非接触式电压/电场传感器研究综述

安全、准确获取电力系统的电参量数据可保障电力系统安全稳定运行。相比于传统的电压测量,非接触式测量技术因无需与一次设备有直接的电气连接而具备更高的安全性,同时具有体积小、频带宽、瞬态响应特性好等特点,可以满足现代电网分布式传感网络的需求。详细介绍耦合电容式电压传感、基于电流积分法的电压传感、D-dot电场传感、基于电光效应、压电效应、静电力效应的电场传感等技术,分析上述感知方法的优势及存在的问题,同时介绍电场反演电压的方法。最后对非接触式电压/电场传感技术进行了总结并就发展前景进行了展望。     

多电压等级非接触式验电器设计EI北大核心CSCD

为解决传统验电器检测电压等级单一、绝缘性要求高、验电盲区等问题,基于平板电容传感器电荷感应原理设计出一款多电压等级非接触式验电器。分析传感器测量原理并完成结构改进;对不同电压等级、不同回路数、不同排列方式输电线路建模仿真,得到传感器的感应电压;分析同杆架设和线路缺相情况下传感器的抗干扰性,进而确定各电压等级报警阈值范围;完成软硬件功能及APP验电监测平台设计,可实现电路自检、电压等级选择、数据采集与处理、声光报警、蓝牙无线数据传输等功能;最后在高压条件下进行线性度和功能测试试验,试验结果表明,该传感器感应电压与电场强度线性相关系数大于0.99,线性度良好;验电准确率为100%,验电结果稳定可靠。     

不同电压等级同塔四回架设线下工频电场分布研究

为研究不同电压等级线路同塔多回架设时线下工频电场分布,对运行的330 kV、110 kV同塔四回线路及分开架设时线下工频电场进行了实测,利用ANSYS有限元分析软件计算了同塔四回不同排列方式的线下工频电场。结果表明:330 kV、110 kV同塔四回架设较分开架设时线下工频电场分布得到明显改善;330kV、110 kV线路分别采用逆相序排列,且同侧上层330 kV与下层110 kV线路也为逆相序时,线下工频电场分布改善效果最佳。     

基于拓扑变换的非接触式电压传感器

设立线路电压监测点获取节点电压数据对电力系统运行状态进行评估,若采用接触式电压传感器在某些无法破坏线路绝缘层的节点处将无法获得电压数据。相对于传统电压传感器,非接触式电压传感器具有装卸简便、施工安全性高、不受线路绝缘影响等优势,将成为未来电压测量装置的发展方向。该文对传统电场耦合式非接触电压传感器测量原理进行分析,针对传统方法下线路与极板间寄生电容无法实地求解的问题提出改进方案。改进后的电压传感器通过拓扑变换法获得一系列原始数据,原始数据经Butterworth数字高通滤波、小波降噪后进行寄生电容计算,最终重构待测电压。对基于拓扑变换的非接触式电压传感器进行稳态响应、暂态响应测试,测试结果表明,改进后的电压传感器具有较好的稳态及暂态性能,幅值与相位偏移较小,且能够较好地复现暂态电压波形,具有实用价值。     

新型高压断路器操动机构故障识别

利用高速、高分辨率摄像机捕捉断路器合分闸过程传动部件的运行状况,采用图像分析和识别技术获取断路器操动中传变部件运动位移、主轴转动过程及角度参数,计算分合闸时间、动触头行程、运动速度,从根本上革新断路器机械特性测试方法,提高参数测量精度和速度;再结合操动过程中声、振动的频谱特征分析、操作中分合闸线圈电流的分析,发现操动机构潜在故障,并分析故障类型,提高对运行状态判断的准确性,为断路器在线故障监测和状态检修奠定了基础。     

天津滨海新区配电电压等级研究

天津滨海新区是一个快速发展的区域,负荷密度定位高,而且存在很多新区和准新区开发的特点。针对天津滨海新区高压配电采用110kV和35kV配合使用进行了研究。介绍了国内外城市电网电压等级的配置情况,天津滨海新区的电网现状和存在问题及其高压和中压配电网电压等级的配置研究情况,对滨海新区引入20kV中压配电电压等级进行的分析。研究结果对于解决滨海电网的发展具有实践意义。     

非接触式交流电压探头设计与电压测量方法

实时、准确的电压量测数据是构建透明电网的基础,非接触式测量技术具备安全、便捷、成本低的优点,成为了广泛布点的现实基础。设计了基于电容耦合原理的柔性电压探头,分析了探头接入采样电路后的分压情况,提出了利用双探头差异输出逆向求解待测电压的方法。仿真与实验结果表明,所提方法能够在不破坏导线绝缘层的情况下实现电压测量。在实验室环境中,稳态工频电压幅值测量误差小于2%,相角测量误差小于0.2°。     

抗偏移动态非接触供电技术恒电压输出研究*

非接触供电技术在轨道交通中能解决线路磨损、恶劣环境等因素对列车供电带来的危害,但轨道的弯曲、不平整会对动态非接触供电系统输出电压造成极大波动,影响系统的可靠性、安全性。为此,设计了一种单发射双拾取磁耦合机构,实现系统偏移时输出电压的平稳,并通过Maxwell软件对磁耦合机构的参数进行优化。最后搭建500 W的小型轨道交通非接触试验平台来验证理论的正确性,整个系统输出电压波动为±3.38%,效率达到了91.373%。     

用于SiC MOSFET开关电压测量的非接触式电场耦合电压传感器EI北大核心CSCD

准确测量碳化硅(silicon carbide,SiC)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)开关电压是评估SiC MOSFET开关特性、计算开关损耗、优化变换器设计的关键。随着SiC MOSFET开关速度、耐压及功率密度的提升,开关电压测量难的问题逐渐凸显,因此对电压传感器的带宽、耐压和侵入性提出了新的要求。该文以SiC MOSFET的开关电压为研究对象,根据目前开关电压的测量需求,提出一种利用电场耦合原理测量开关电压的非接触式电压传感器,并设计混合积分电路对传感器输出信号进行电压重构。在此基础上,通过仿真和计算着重分析电场耦合电压传感器的结构和电路参数的设计依据。传感器带宽范围为5Hz~260MHz,量程为-1000~+1000V,输入电容约为0.73pF,最后利用双脉冲测试,将其与商用示波器探头的测量结果进行对比,验证电场耦合电压传感器的准确性。     

电力设备中液位高精度变送技术的研究

本文提出在弹性元件表面用微波ECR溅射TiN薄膜实现电力设备的液位高精度变送的技术。由于TiN薄膜优异的机械特性，加之对敏感元件进行了二元线性插值法进行智能补偿，实现了液位测量的快响应和高精度。     

非接触式电压相量测量算法

同步相量测量技术为电网动态安全监测提供了数据基础,非接触式电压传感技术具备安全、便捷、成本低的优势,有利于测量装置实现海量布点。现有非接触式电测量的缺陷在于复杂电压经探头传变后二次侧输出电压发生畸变,难以还原一次侧电压相量。为解决电压畸变问题,文中提出了一种对带内信号分频计算的相量测量算法。首先对探头输出电压进行预处理,滤除带外信号与噪声,随后采用矩阵束法计算带内信号频率,以此构建信号模型进行时域拟合求解带内信号相量,最后将带内信号相量还原至一次侧后合成得到综合相量。仿真结果表明,所提方法能够利用探头二次侧输出电压采样值计算一次侧电压相量。实验数据显示所提方法的幅值测量误差小于4.5%,相位误差小于1°,频率误差小于0.04 Hz,频率变化率误差小于4 Hz/s。     

特高压输电的电磁环境问题研究

采用特高压输电,电磁环境问题是影响其可行性的关键之一,对这一问题进行研究并采取措施加以限制是非常必要的。文章论述了特高压输电的电磁环境影响问题,分析了直流电磁场、工频电磁场、无线电干扰及可听噪声等,重点对特高压输电线路的影响、国内外相应的限值标准及相关数据进行了详细描述,供业内人士参考与借鉴。     

功率IGBT模块测试设备脉冲高压参数校准技术研究

为了避免器件温升对参数测量造成影响,"脉冲测试法"被广泛应用于功率IGBT模块的静态和动态参数测试中。该类设备内部单脉冲高压源脉冲宽度为50μs时脉冲的高压幅度可达7 k V以上,如何对该单脉冲高压源进行校准是一个技术难题。研制了脉冲高电压分压器,并使用数据采集单元搭建了脉冲高压参数校准装置,解决了功率IGBT模块测试设备的脉冲高压参数校准难题。通过测量不确定分析和实验验证,综合考虑各测量不确定度分量的影响,在包含因子k为2时,脉冲高压参数校准扩展测量不确定度为1.4%。     

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。     

采用工频通信技术的低压用户相线识别装置

采用“拉闸验电”的方法确定用户的变压器台区和相线属性存在很多弊端。在不中断对用户供电的情况下．直接对电网任意点进行丁线检测．经采集数据和自动分析．作出被检测点相线属性的识别,可为配电网管理提供必要的基础数据．对电力工频通信的信息通道与相线识别装置的技术实现进行了重点讨论．该装置能方便快捷地识别出用户或用电设备在电网中的电气属性．具有较高的经济效益和社会效益。     

750 kV超高压交流输电线路电磁环境研究

采用CDEGS软件包,对750 kV交流输电线路周围的电磁环境进行了仿真研究。以三相双回架空线路为模型,分析了导线对地高度、相序布置、分裂导线的根数、分裂间距、分裂导线子导线直径等因素变化对工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声的影响;提出了改善线路周围电磁环境的措施;根据工频电场的限值划定线路走廊的宽度;并分别比较了大雨、湿导线和晴天时输电线路周围的无线电干扰和可听噪声。仿真结果表明影响750 kV输电线路电磁环境的主要因素是可听噪声和工频电场。     

设备侧电压暂降严重程度评估方法研究

综合考虑ITIC曲线、SEMI曲线和C4.110工作组提出的敏感设备耐受曲线,基于严重程度函数单调性和连续性的实际分布特征,分别建立了单相、两相和三相电压暂降影响度函数;在此基础上考虑电压暂降非矩形实测波形,利用多暂降阈值描述改进影响度函数,从而提出了一种考虑电压暂降类型与多暂降阈值描述的多暂降阈值设备侧电压暂降严重程度评估方法,该评估指标综合考虑设备耐受曲线及电压暂降事件的持续时间、暂降幅值、暂降类型和暂降波形评估严重程度。实例分析验证了所提方法的正确性。     

高压电流互感器泄漏电流测量及消除方法研究

针对高压状态下泄漏电流影响标准电流互感器、无法准确地检测高压计量设备的问题,研制了一套零泄漏电流高压电能标准装置。解决了泄漏电流影响标准电流互感器准确测量问题,填补了电能标准装置泄漏电流消除领域技术空白。阐述了泄漏电流产生的原理并分析了其对电流互感器的误差影响,提出了基于互感器校验仪的泄漏电流测量方法,可实现电流互感器屏蔽和绝缘水平精准评估。实验证明所研制的零泄漏电流高压电能标准装置能消除泄漏电流,实现在模拟运行工况下对高压电能计量设备的误差检测。