[發明專利]大尺度電氣設備阻抗寬頻特性的時域測量方法

有效

• 申請號: 201310412768.5
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103439580A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 方超;齊磊;崔翔
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R27/06
• 分類號: G01R27/06;G01R27/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于電氣設備測量領域，尤其涉及一種大尺度電氣設備阻抗寬頻特性的時域測量方法。

背景技術

隨著電網建設的快速發展，電網規模日益龐大，電力系統中設備的額定電壓和額定功率也不斷地提高，為提高設備的耐壓耐流特性，設備尺寸也不斷地增加。設備寬頻特性測量是建立設備寬頻模型的基礎，是分析電力系統電磁環境的關鍵步驟之一。在設備寬頻測量方面，目前常用的測量方法包括基于阻抗分析儀的阻抗測量方法、基于網絡分析儀的散射參數測量法和時域脈沖法測量法。

阻抗分析儀和網絡分析儀是由線性系統頻域分析發展起來的頻域測量技術，主要是利用某種方法，使正弦信號的頻率隨時間按一定規律、在一定范圍內掃動以獲得線性系統的頻率響應特性?；谧杩狗治鰞x和網絡分析儀的掃頻測量方法是通過儀器內部產生正弦掃頻信號以獲得設備的寬頻特性，利用上述方法測量得到的設備寬頻特性精度較高。但由于儀器內部產生的正弦信號幅值較很小，測量得到的設備寬頻特性無法反映設備在高壓下的寬頻特性。

時域脈沖測量法是通過在被測設備兩端產生一個脈沖信號，分別利用電壓探頭和電流探頭測量設備兩端的電壓和回路電流，對數據進行后處理以獲得設備的寬頻特性。時域脈沖測量法產生的脈沖信號幅度可以達到數千伏，因此，利用時域脈沖測量法可以反映設備在高電壓下的寬頻特性。時域脈沖測量法的測量頻率范圍主要由脈沖信號源決定，但當脈沖信號頻帶較寬時，連接信號發生器和被測設備的引線會在高頻時產生傳輸線效應，脈沖信號在阻抗不匹配處產生多次反射，從而導致測量信號的失真，無法用于進一步的分析處理。因此，時域脈沖測量方法的測試頻率范圍相對較小，一般在1MHz以內。

綜上所述，研究一種既能反映設備在高電壓下的寬頻特性，又具有較寬的頻率范圍的測量方法，具有重要的學術意義和工程應用價值。

發明內容

針對背景技術中提到的目前常用的測量方法無法實現既能反映設備在高電壓下的寬頻特性，又具有較寬的頻率范圍的問題，本發明提出了一種大尺度電氣設備阻抗寬頻特性的時域測量方法。

一種大尺度電氣設備阻抗寬頻特性的時域測量方法，將信號源等效為理想電壓源和內阻的串聯，信號源的輸出端通過設定長度的無損同軸電纜傳輸線與被測設備相連；無損同軸電纜傳輸線的芯線連接被測設備，屏蔽層在兩端接地；其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟1：計算無損同軸電纜傳輸線首端和末端的反射系數；

步驟2：使信號源產生一個高壓脈沖電壓波u_s(t)；并根據電壓波從無損同軸電纜傳輸線首端傳導末端的時間為τ，得到無損同軸電纜傳輸線首端電壓波u₁(t)和末端的電壓波u₂(t)；

步驟3：對步驟2中無損同軸電纜傳輸線首端電壓波進行離散傅里葉變換，同時對無損同軸電纜傳輸線末端的電壓波進行時移并做傅里葉變換；

步驟4：根據式步驟3得到的結果，得到無損同軸電纜傳輸線末端反射系數在不同頻率下的值，從而得到不同頻率下被測設備的阻抗值。

步驟1中，計算無損同軸電纜傳輸線首端和末端的反射系數的公式為：

ρs=Zs-ZcZs+Zc;]]>