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基于电场逆问题的双差分式d-dot过电压传感器研究

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中国电机工程学报 2020年第16期40卷 5363-5372页

作者：汪金刚赵鹏程王谦周茂黄昊输配电装备及系统安全与新技术国家重点试验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 国网重庆电力公司电力科学研究院重庆市渝北区401123 国网重庆电力公司重庆市渝中区400014

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... 详细信息

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%。

关键词：过电压测量 d-dot 双差分电场逆问题传感器

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电磁脉冲d-dot电场传感器的设计与优化

高压电器 2018年第7期54卷 237-241,247页

作者：齐路张国钢刘竞存秦铮宋政湘王建华西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

瞬态电场测量对于研究智能电器在强电磁脉冲环境下的可靠性具有重要意义。文中基于d-dot原理利用等效电势法确定了电磁脉冲电场探头的基本参数,通过结构优化,设计了4种不同结构的电场探头,分析其电场分布的特征,设计了引线屏蔽壳,分析... 详细信息

瞬态电场测量对于研究智能电器在强电磁脉冲环境下的可靠性具有重要意义。文中基于d-dot原理利用等效电势法确定了电磁脉冲电场探头的基本参数,通过结构优化,设计了4种不同结构的电场探头,分析其电场分布的特征,设计了引线屏蔽壳,分析了不同频率下的输出响应。采用GTEM小室和RS105系统分别对电场传感器进行频域、时域瞬态响应的测试,通过实验,验证了该优化的设计方案可以满足ns级脉冲电场的测试需求,同时有利于天线的加工制造和安装,稳固性好。

关键词：电场传感器电磁脉冲 d-dot GTEM小室 RS105系统

d-dot电压传感器设计与三相电压测量系统研究

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D-dot电压传感器设计与三相电压测量系统研究

作者：高参重庆大学

学位级别：硕士

随着我国智能电网的发展,电参数的测量在电力系统中的作用也日趋明显。在电压测量方面,对各种互感器进行了分析,提出了基于电场耦合原理的d-dot电压传感器,并在现有单相d-dot电压传感器的研究基础之上,根据实际测量需要,设计了两种结构... 详细信息

随着我国智能电网的发展,电参数的测量在电力系统中的作用也日趋明显。在电压测量方面,对各种互感器进行了分析,提出了基于电场耦合原理的d-dot电压传感器,并在现有单相d-dot电压传感器的研究基础之上,根据实际测量需要,设计了两种结构的d-dot传感器,并设计了三相电压测量系统,主要工作有:①分析了d-dot电压传感器的测量原理,根据传感器的幅频特性得出了传感器工作于自积分模式的条件。针对输电导线的近距离(近区)测量和远距离(远区)测量,分别设计了套管型和平板型d-dot传感器。②近区测量时对三相套管型d-dot传感器等效电路进行了分析,利用Ansoft Maxwell软件搭建了传感器测量110k V三相水平排列的架空输电导线的模型,并计算出输电线路运行时系统的分布参数,对分布参数进行了幅频特性仿真分析,获得了最优化的传感器内部参数。③远区测量时利用模拟电荷法推导了求解输电导线下任意一点的合成电场公式,并对220k V输电导线水平排列和正三角形排列模型中,圆形平板传感器上三相合成电场进行了垂直地面方向上的分解,得到反代求解电压的算法,并通过Matlab软件进行了验证。④在三相分布参数影响以及合成场分解研究的基础上,设计了三相电压测量系统,包括测量终端和PC端,通过WIFI技术实现数据交互。系统实现了对传感器输出信号的处理与同步采集,采用了Lab VIEW编写了系统PC端软件,能够对各终端电压进行显示、分析和保存。⑤搭建了高压试验平台,对d-dot电压传感器进行了稳态和暂态响应试验,并对测量系统进行了单相和三相模拟试验。试验结果表明,d-dot传感器具有较高的测量精度和良好的频率特性;系统实现了多个终端信号的同步采集,信号无失真、无延迟,同步性较好。

关键词：三相电压测量 d-dot 非接触式测量邻相电场分布参数

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d-dot探头灵敏度的一致性可靠设计

D-dot探头灵敏度的一致性可靠设计

作者：胡郑勇湘潭大学

学位级别：硕士

d-dot探头是大型脉冲功率装置各级性能评估与诊断的关键器件。现阶段研制的探头实际性能与理论值的一致性表现较差,探头标定环节存在大量重复性工作,大规模应用时造成了人力及科研资源的极大浪费。本文以探头结构设计为重点,结合应用过... 详细信息

d-dot探头是大型脉冲功率装置各级性能评估与诊断的关键器件。现阶段研制的探头实际性能与理论值的一致性表现较差,探头标定环节存在大量重复性工作,大规模应用时造成了人力及科研资源的极大浪费。本文以探头结构设计为重点,结合应用过程中的不确定因素分析,研究了提高探头性能一致性及测量准确度的方法。首先,根据服役环境及性能需求设计了一种d-dot探头的结构,通过软件仿真筛选了探头频响性能以及灵敏度较为敏感的结构参数,分析了合理公差范围内探头各关键结构参数的误差对探头频响性能以及灵敏度系数的影响关系。其次,结合仿真结果与工程实际制定了探头结构参数的公差标准,提出了组件的工艺及装配要求,形成了该类探头的结构模板和加工技术规范。按照技术规范加工探头并设计实验测试了探头的频响和灵敏度系数等性能。实验结果表明:探头密封性能和高频性能满足水介质脉冲传输线测量需求,且探头实际灵敏度差异以及实际灵敏度与理论设计值之间的差异低于1%。最后,研究了与探头应用环境有关的不确定性因素,包括传统计算模型、传输线内筒偏心、服役环境温差以及传输线水介质电阻率对探头测量性能的影响,为进一步提高探头测量的准确性与稳定性奠定了基础。

关键词： d-dot 一致性频响灵敏度

基于d-dot的开关柜局部放电检测及模式识别方法研究

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基于D-dot的开关柜局部放电检测及模式识别方法研究

作者：秦冰阳山东大学

学位级别：硕士

目前开关柜在电力系统中得到了大量应用,开关柜的安全可靠运行对于保障电网安全,提高供电质量具有重要意义。对开关柜中产生的局部放电进行监测能够快速发现开关柜中的故障,加快故障处理效率。d-dot电场微分探头作为一种非接触式的监测... 详细信息

目前开关柜在电力系统中得到了大量应用,开关柜的安全可靠运行对于保障电网安全,提高供电质量具有重要意义。对开关柜中产生的局部放电进行监测能够快速发现开关柜中的故障,加快故障处理效率。d-dot电场微分探头作为一种非接触式的监测装置,不会影响开关柜端的电气性能,同时其体积和灵敏度都能达到高压开关柜局部放电监测的要求。本文对将d-dot探头应用于开关柜局部放电监测的原理和检测方法进行了较为深入的研究。本文首先对开关柜内局部放电的原因和放电机理进行了分析,对开关柜内常见的局部放电类型进行了分类总结,描述了不同放电类型下局部放电的产生原因以及放电特点等,在此基础上讨论了d-dot电场微分探头的测量原理并据此设计制造了相关硬件,搭建了开关柜局部放电实验平台。针对使用传统小波阈值算法对信号去噪容易引起去噪后信号畸变的问题,提出了局部放电信号监测自适应小波去噪算法,针对普通阈值选取方法容易陷入局部最优的问题,采用一种融合交叉、变异的新型混合粒子群算法进行全局自适应搜索最优阈值,在各尺度上都实现了最优阈值估计。对局部放电仿真信号和现场局部放电信号的去噪结果表明,算法能够有效跳出局部最优位置,较快收敛到全局最优,显著提升结果可信度,降低去噪后局部放电信号的畸变率,提高信号的信噪比,具有良好的应用价值。在搭建的开关柜局部放电实验平台上同时采用d-dot探头和脉冲电流法对局部放电进行测量,通过比较两者信号之间的幅值能量关系,验证了探头的可靠性。此外还研究了不同探测距离下的测得的局放信号频谱图,分析了信号高低频分量衰减与传播距离之间的关系。最后,对d-dot探头获得的信号进行PRPd谱图和特征量识别计算,根据放电谱图对典型缺陷的放电特性进行了分析,确定了不同放电类型下的PRPd谱图和相应特征量都有较人差别,可以作为依据用来对局部放电的类型进行模式识别。

关键词： d-dot 开关柜局部放电(Pd) 自适应去噪模式识别

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局部放电检测用d-dot探头的可行性研究

电测与仪表 2016年第6期53卷 108-112页

作者：秦冰阳司雯李斯盟李岩梁园斌亓占华山东大学电气工程学院山东省特高压输变电技术与装备重点实验室济南250061 山东省莱芜供电公司山东莱芜271100

为了对开关柜等电气设备中产生的局部放电进行检测和模式识别,研制了一种用于局部放电检测的ddot探头,并搭建了三种典型的局部放电实验模型,采用该探头和脉冲电流法同时对局部放电进行测量,通过比较两者信号之间的幅值能量关系,验证了... 详细信息

为了对开关柜等电气设备中产生的局部放电进行检测和模式识别,研制了一种用于局部放电检测的ddot探头,并搭建了三种典型的局部放电实验模型,采用该探头和脉冲电流法同时对局部放电进行测量,通过比较两者信号之间的幅值能量关系,验证了探头的可靠性。此外还研究了不同距离下的局放信号频谱图,分析了信号高低频分量衰减与其传播距离之间的关系。试验结果表明:(1)d-dot信号能很好的反应局部放电的相位分布;(2)局部放电d-dot信号幅值与脉冲电压峰峰值呈线性关系,信号能量与脉冲电压峰峰值呈二次相关,且针对不同放电模型比例系数有较大差别,可依此进行局放源放电类型分类;(3)d-dot信号中高频部分随距离增加衰减很快,只在短距离(10 cm)内能够测得,低频部分衰减缓慢,在1m范围内基本无衰减。

关键词： d-dot 局部放电(Pd) 脉冲电流法相位分布频率衰减

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高电压测量技术研究综述

高电压技术 2018年第12期44卷 3910-3919页

作者：李振华赵爽胡蔚中李振兴新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院宜昌443002

电力系统电压测量对电能的计量、继电保护装置的正确动作、输电线路过电压的监测等方面具有重要意义。为此概述了目前高电压在线测量的几种方法,对各种方法的工作原理和特点进行了对比分析,并对各种方法存在的问题进行了阐述和总结。通... 详细信息

电力系统电压测量对电能的计量、继电保护装置的正确动作、输电线路过电压的监测等方面具有重要意义。为此概述了目前高电压在线测量的几种方法,对各种方法的工作原理和特点进行了对比分析,并对各种方法存在的问题进行了阐述和总结。通过对比分析可知,基于光学的电压测量方法由于其具有绝缘性好、制成的传感器体积小、暂态性能好等优点,已经成为了研究的热点。基于d-dot原理等非接触测量方法由于其具有绝缘性好、投切操作简单、能够带电进行传感器的更换等方面的优点,具有较好的发展前景。然而这2种测量方法的长期运行稳定性仍需考验。最后,展望了高电压测量方法的发展方向,有利于推进各种高电压测量方法的实用化进程。

关键词： Pockels效应电压测量 d-dot 电压传感器分压器

determining the effect of relative size of sensor on calibration accuracy of TEM cells

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Nuclear Science and Techniques 2019年第6期30卷 104-113页

作者： Yun-Sheng Jiang Cui Meng Han-Bing Jin Ping Wu Zhi-Qian Xu Liu-Hong Huang Key Laboratory of Particle and Radiation Imaging Ministry of Education Beijing 100084 China department of Engineering Physics Tsinghua University Beijing 100084 China

The time-domain calibration coefficient of a d-dot sensor should be identical across various transverse electromagnetic (TEM) cells to comply with the IEEE Std 1309. However, in our previous calibration experiments, poor consistency was observed. The size of d-dot sensors relative to TEM cells is considered the main reason for this poor consistency. Therefore, this study aims at determining the calibration coefficient of a d-dot sensor. We calculate the theoretical coefficient as a reference. Practical calibration experiments involve the processing of TEM cells with three different sizes. To observe the response more clearly, corresponding models are constructed and numerical simulations are performed. The numerical simulations and experimental calibration are in good agreement. To determine the calibration accuracy, we quantify the accuracy using the relative error of the calibration coefficient. By comparing the coefficients obtained, it can be concluded that the perturbation error is about 15% when the relative size is over 1/3. Further, the relative size should be less than 1/5 to obtain a relative error below 10%.

关键词： d-dot Electromagnetic sensor Time-domain calibration Accuracy Numerical simulation

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PTS单路样机激光触发开关的电压测量

高能量密度物理 2009年第1期 45-48页

作者：傅贞卫兵李洪涛丰树平王玉娟中国工程物理研究院流体物理研究所108室四川绵阳621900

介绍了PTS单路样机激光触发开关d-dot电压探头的设计和检验实验。实验结果表明：用电容分压原理制作的d-dot探头适合测量兆伏量级的高电压脉冲。但当探头处于电场分布较为复杂的环境时，设计探头时需要考虑探头与被测电极以及其它电极... 详细信息

介绍了PTS单路样机激光触发开关d-dot电压探头的设计和检验实验。实验结果表明：用电容分压原理制作的d-dot探头适合测量兆伏量级的高电压脉冲。但当探头处于电场分布较为复杂的环境时，设计探头时需要考虑探头与被测电极以及其它电极之间的结构电容，只有满足探头与被测电极间的结构电容远天于与其它高压电极形成的电容时，才能获得较真实的信号。

关键词：复杂结构脉冲电压测量 d-dot