标准雷电和局部放电脉冲计量中阶跃波测量技术研究

1144766066 · 发表于 2022-5-13 18:32:20

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在国际电磁咨询委员会(CCEM)电磁“校准与测量能力(CMCs)”中指出，动态和瞬态电磁量是一个重要组成部分，如雷电波、局部放电等。目前，基于稳态标准信号建立的电磁计量标准和量传体系不能满足动态和瞬态测量仪器的校准和溯源要求。关于标准雷电波测量和局部放电校准器的研究是高电压计量技术的热点题目，也是难点题目。然而，阶跃波测量技术是解决这些溯源题目的一个关键环节。本文主要围绕阶跃波测量技术，以标准雷电、局部放电脉冲为研究对象，对他们的核心溯源题目及测量方案进行了研究。课题首先介绍标准雷电波特点、雷电波用分压器（二次衰减器）的特殊性及阶跃波响应测量系统的比较。利用阶跃波技术对分压器刻度因数进行详细评定，设计了比较法测量阶跃波刻度因数，实现将分压器刻度因数F溯源到脉冲幅度国家基准，测量结果不确定度可以达到0.14%(k=2)。同时，还通过阶跃波响应参数，如部分响应时间、至稳时间和过冲对分压器进行评定，表征其响应特性，并对包括参数计算核心题目和软件核查进行详细阐述。还提出了分压器带宽测试方法及关键，可以综合反映了雷电波用分压器的频带特性。其次，课题在局部放电阶跃波测量技术方面，围绕如何在局部放电校准器的分度电容后端建立一定的测量方案反映阶跃波上升时间的研究工作，是目前的热点和难点题目，也是新一轮局部放电国际比对过程中需要重点研究的内容。本文介绍了阶跃波上升时间的定义、特点和测量要求，以及局部放电校准器上升时间与电荷量的关系。对阶跃波上升时间测量的不确定度，建立数学模型，分析各不确定度分量，评定其不确定度。设计了一种直接法测量方案，开展电路原理分析及建立仿真模型，对内部阶跃源、电感等多因素进行探讨，并提供了一种优化方案来消除电感过大的校准器的测量方法。采用了一种基于标准电荷发生器、定制局部放电校准器的实验对上述结论进行验证。实验结果与理论分析证明，对于探讨阶跃波上升时间与校准器输出波形的内容上，直接测量法是可行的。采取的优化方案，在适当延缓上升时间以消除有害过冲，该优化测量方法也是行之有效的。

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