技术和仪器设备对瞬变信号的测量.doc

在气体绝缘开关中用技术仪器设备
对瞬变信号的测量
S.A.BoggsandN.FujimotoOntarioHydroResearch
Toronto,Canada
摘要：瞬态现象的测量方法,测量气体绝缘开关设备(GIS)对于公用事业和生产厂家已经成为一个问题热门的问题。这样的瞬变负责大量的在职断层和可能是关键参数对系统电压计量地理信息系统(GIS)在550伏特。本文阐述了设计、施工、使用的平面电容式分器和测量系统实现亚毫微秒上升时期,回应1兆赫兹以下,并不断分裂的比率函数的频率。
关键词：瞬态现象/电压测量/亚毫微秒/频率。
介绍
论述感应瞬变切换开关设备代表最常见的最大电压的大小设备在正常操作条件受。这些感应瞬变切换开关设备的大小可能会成为关键尺寸因素电压高于550kV.断开系统电开关操作引起已承担失败的一个重要部分在加拿大,已经成为一个感兴趣的主题都[1-3]公用事业和制造商。如上所述,瞬变在地理信息系统(GIS)产生开关断开一个电容和电感负载。操作断开开关打开一个电容负载被认为在文献[2]。由于高电场和相对较低的源阻抗特性阻抗的开关柜。在断开开关电压崩溃接触发生在大约3到5纳秒。在接触弧持续10至100微秒,振荡能量在开关柜。当电流电弧熄灭通过电弧是减少到大约1A.发生主要是通过GIS-to-airorcable终端的流失。
测量带宽至少100兆赫进行合理、精确的测量这些短期粒子数增长时间。仪表应该能够为我们记录数据,作为最大的电压大小往往叠加的反映在开关设备以及发生在几百纳秒互相联系后故障。因为这个原因,也没有“普遍性”的瞬态是测量震级可能的。最大震级的不同,将从一个位置另一个在开关设备并能在理论上,在距离变化明显5米。因此测量永远不可能成为一个完全满意的解决方法测定震级或暂态确定在特定的位置瞬态级开关柜内,如瞬态诱发断层的位置。
这些测量已成为重大权益的两个制造商和公用事业,因为很少有专长的工程师很力量在宽带测量,已经准备好了来描述和技术成功的测量仪器,能做任何事。最重要的是一个电容分压器仪器可很容易安装和GIS建立,当适当地使用,提供持续分裂率三个范围,从定语,100微赫100千赫,从1赫兹到100或兆赫,100千赫至500赫兹。分比实际的分工是一个函数的电容指挥功能(一个系统的几何),分区比例必须校准是原位。平1赫兹下反应方便方便电源频率的校正方法。使用这种分压器测量仪器与现代方便准确的测量两种高频和低频电(灭弧模式,etc.现象[4])

（a）

（b）
图.1:电容分压器的图表
(a)在测量装置电缆终止。
(b)电缆终止与高阻抗测量装置调速型液力偶合器。
原理测量
用此电容以不同的形式详细电容交给售票员(通常是0.5比1pF)和一个电容地面(通常是2至50nF)。电容分压器总是一个高通滤波器,采用频率响应的配置上述取决于负载阻抗。然而,由于器必须连接到负载与电缆,电缆在一端必须终止如果要避免严重的响在高频率测量。如果终止已经达到了测量装置(Fig.1a),低频率截止通常在100千赫的范围,导致大量延迟(大约1微秒时间常数)。收集的数据需要这样一个测量电路数字反卷积恢复准确幅度特征。该公司的高频特性是有限的,在这种情况下,只有几何学和测量装置分(>500兆赫)。低频率截止可以扩展到低于1赫兹时保持一个带宽>100兆赫被加载器在高阻抗、宽带测量装置。会发生共振的连接电缆被终止与50Q系列建成的调速型液力偶合器(Fig.1b)。通过电缆便终止这个电阻和电容调速型液力偶合器地面;优质终止取决于价值和质量的电容器。光纤陀螺耦合器和测量装置仍然必须与一个有线电视,因为它看起来象是一个低阻抗信号到达之前的测量装置和反映。存在的低阻抗电路介绍了电缆波阵面变形,所示的电磁暂态程序计算(图2)。电缆耦合器和测量装置之间应保持尽可能地短。针对需要屏蔽的测量仪器,它将在下面讨论,难看,耦合器经常必须安装,高祖抗缓冲放大器高频光纤陀螺耦合器和测量装置之间往往是必需的。这样的一个缓冲区必须所要求的带宽和能驱动50Q负荷。
通过使用电容分压器用一系列(耦合器)50问终止,缓冲放大器、和短电缆、测量工作可以采用下面的反应和上升时间1赫兹4ns”。当更多的精确的检测是以连续波阵面传递能量是必要的,缓冲可以被淘汰,而亚毫微秒测量是不可能的。当频率较低感兴趣的现象(例如,灭弧模式),一个超高阻抗缓冲放大器(1)可以提供一个带宽与大约100微赫高达100千赫。

图2:计算机模拟的阶跃响应的网络有10ns高阻抗测量电缆设备和系统终止适配器。在前面的步骤电缆的长度影响轻微失真。

Table1

测试仪器
频率（Khz）
电容(nf)/损耗角正切老耦合器*耦合器A*耦合器B*一般收音机
电容
桥接器
型号1615-A0.1
1