IEC60060-1Ed3.0中雷电波形处理方法的研究

依据新版IEC 60060-1 Ed.3.0中对带振荡雷电全波的处理要求,以Labview为开发平台设计了新的冲击测量数值处理程序,论述了该程序中确定雷电波上升起始点、曲线的拟合及采用序样本均值聚类思想确定雷电截断波的截断点的方法,测量结果表明该处理程序满足IEC61083-2的要求.依据测量结果对该计算处理程序测量冲击电压峰值时的测量不确定度进行了分析.该计算处理程序与示波器(采集卡)等配套使用可以保证冲击二次测量系统的的准确度,对于冲击电压计量和研究有重要意义.     

冲击电压分压器线性度试验研究

冲击电压测量系统在溯源过程中通常使用低压直流源或冲击电压校准器测量分压器的刻度因数,因而必须考虑分压器线性度对测量系统测量不确定度的影响问题。在现今我国尚未建立标准系统的情况下,提出用试验的方法测量分压器的线性度:首先用线性度可忽略的电阻分压器R200S得到冲击电压发生器的线性度,采用直流分压器测量冲击电压发生器的充电电压,测量试品分压器HCR600示值与充电电压的比值,修正发生器的影响后得到分压器的线性度,结果显示HCR600的线性度单调下降,从+0.4%至-0.8%,正负极性最大差值为0.14%,且负极性的线性度优于正极性。然后进行试验验证:用线性度已知的500kV电阻分压器与HCR 600进行比对而得到线性度变化曲线,并与之前的试验结果进行比较,两者变化趋势相同,相同电压下最大差值点仅为0.15%。说明此方法可较准确地测量分压器的线性度,可用于冲击电压建标时的试验验证,发生器等试验设备满足一定条件时此方法也可用于特高压冲击设备的校准。     

冲击测量软件优化计算研究

随着自动测量技术的发展,目前冲击电压二次测量系统中测量硬件所记录的波形多进入测量软件进行分析计算进而提取波形参数,在冲击电压测量系统校准试验的不确定度评定中,由二次测量系统引入的测量不确定度分量在整个测量不确定度评定中占很大比重,而冲击测量软件作为二次测量系统中的重要一项,其测量准确度极大影响整个测量系统的测量不确定度,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 2.0.6)对所编制冲击软件进行测试,发现软件测试部分波前带振荡的波形时会出现波前时间T1测量结果超出允许误差的情况。针对以上情况,采用插值处理及两次曲线拟合的方法对测量软件进行改进后保证了测量软件的准确性;将国家高电压计量站自行编制的冲击测量软件与国际上另两家单位的测量软件测试TDG波形的数据进行对比分析,结果显示三款测量软件的准确度基本在同一水平。     

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。     

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。     

溯源用低阻抗冲击电压标准波源

本文介绍了可产生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U_p、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10V-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U_Up：5×10_-4,波前时间U_T1:4×10_-3,半峰值时间U_T2: 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。