大尺度電氣設(shè)備阻抗寬頻特性的時(shí)域測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了電氣設(shè)備測(cè)量領(lǐng)域的一種大尺度電氣設(shè)備阻抗寬頻特性的時(shí)域測(cè)量方法。其技術(shù)方案是，通過(guò)計(jì)算無(wú)損同軸電纜傳輸線首端和末端的反射系數(shù)，并根據(jù)電壓波從無(wú)損同軸電纜傳輸線首端傳導(dǎo)末端的時(shí)間，得到無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波和末端的電壓波；然后對(duì)無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波進(jìn)行離散傅里葉變換，同時(shí)對(duì)無(wú)損同軸電纜傳輸線末端的電壓波進(jìn)行時(shí)移并做傅里葉變換；從而得到無(wú)損同軸電纜傳輸線末端反射系數(shù)在不同頻率下的值，最后得到不同頻率下被測(cè)設(shè)備的阻抗值。本發(fā)明提出的方法既能反映設(shè)備在高電壓下的寬頻特性，又具有較寬的頻率范圍，測(cè)量準(zhǔn)確度高，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】大尺度電氣設(shè)備阻抗寬頻特性的時(shí)域測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣設(shè)備測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種大尺度電氣設(shè)備阻抗寬頻特性的時(shí)域測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益龐大，電力系統(tǒng)中設(shè)備的額定電壓和額定功率也不斷地提高，為提高設(shè)備的耐壓耐流特性，設(shè)備尺寸也不斷地增加。設(shè)備寬頻特性測(cè)量是建立設(shè)備寬頻模型的基礎(chǔ)，是分析電力系統(tǒng)電磁環(huán)境的關(guān)鍵步驟之一。在設(shè)備寬頻測(cè)量方面，目前常用的測(cè)量方法包括基于阻抗分析儀的阻抗測(cè)量方法、基于網(wǎng)絡(luò)分析儀的散射參數(shù)測(cè)量法和時(shí)域脈沖法測(cè)量法。
[0003]阻抗分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀是由線性系統(tǒng)頻域分析發(fā)展起來(lái)的頻域測(cè)量技術(shù)，主要是利用某種方法，使正弦信號(hào)的頻率隨時(shí)間按一定規(guī)律、在一定范圍內(nèi)掃動(dòng)以獲得線性系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性?；谧杩狗治鰞x和網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃頻測(cè)量方法是通過(guò)儀器內(nèi)部產(chǎn)生正弦掃頻信號(hào)以獲得設(shè)備的寬頻特性，利用上述方法測(cè)量得到的設(shè)備寬頻特性精度較高。但由于儀器內(nèi)部產(chǎn)生的正弦信號(hào)幅值較很小，測(cè)量得到的設(shè)備寬頻特性無(wú)法反映設(shè)備在高壓下的寬頻特性。
[0004]時(shí)域脈沖測(cè)量法是通過(guò)在被測(cè)設(shè)備兩端產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，分別利用電壓探頭和電流探頭測(cè)量設(shè)備兩端的電壓和回路電流，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理以獲得設(shè)備的寬頻特性。時(shí)域脈沖測(cè)量法產(chǎn)生的脈沖信號(hào)幅度可以達(dá)到數(shù)千伏，因此，利用時(shí)域脈沖測(cè)量法可以反映設(shè)備在高電壓下的寬頻特性。時(shí)域脈沖測(cè)量法的測(cè)量頻率范圍主要由脈沖信號(hào)源決定，但當(dāng)脈沖信號(hào)頻帶較寬時(shí)，連接信號(hào)發(fā)生器和被測(cè)設(shè)備的引線會(huì)在高頻時(shí)產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)，脈沖信號(hào)在阻抗不匹配處產(chǎn)生多次反射，從而導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)的失真，無(wú)法用于進(jìn)一步的分析處理。因此，時(shí)域脈沖測(cè)量方法的測(cè)試頻率范圍相對(duì)較小，一般在IMHz以內(nèi)。
[0005]綜上所述，研究一種既能反映設(shè)備在高電壓下的寬頻特性，又具有較寬的頻率范圍的測(cè)量方法，具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)【背景技術(shù)】中提到的目前常用的測(cè)量方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)既能反映設(shè)備在高電壓下的寬頻特性，又具有較寬的頻率范圍的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種大尺度電氣設(shè)備阻抗寬頻特性的時(shí)域測(cè)量方法。
[0007]—種大尺度電氣設(shè)備阻抗寬頻特性的時(shí)域測(cè)量方法，將信號(hào)源等效為理想電壓源和內(nèi)阻的串聯(lián)，信號(hào)源的輸出端通過(guò)設(shè)定長(zhǎng)度的無(wú)損同軸電纜傳輸線與被測(cè)設(shè)備相連；無(wú)損同軸電纜傳輸線的芯線連接被測(cè)設(shè)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:
[0008]步驟1:計(jì)算無(wú)損同軸電纜傳輸線首端和末端的反射系數(shù)；
[0009]步驟2:使信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè)高壓脈沖電壓波Us(t);并根據(jù)電壓波從無(wú)損同軸電纜傳輸線首端傳導(dǎo)末端的時(shí)間為T，得到無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波U1 (t)和末端的電壓波U2 (t);
[0010]步驟3:對(duì)步驟2中無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波進(jìn)行離散傅里葉變換，同時(shí)對(duì)無(wú)損同軸電纜傳輸線末端的電壓波進(jìn)行時(shí)移并做傅里葉變換；
[0011]步驟4:根據(jù)式步驟3得到的結(jié)果，得到無(wú)損同軸電纜傳輸線末端反射系數(shù)在不同頻率下的值，從而得到不同頻率下被測(cè)設(shè)備的阻抗值。
[0012]步驟I中，計(jì)算無(wú)損同軸電纜傳輸線首端和末端的反射系數(shù)的公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種大尺度電氣設(shè)備阻抗寬頻特性的時(shí)域測(cè)量方法，將信號(hào)源等效為理想電壓源和內(nèi)阻的串聯(lián)，信號(hào)源的輸出端通過(guò)設(shè)定長(zhǎng)度的無(wú)損同軸電纜傳輸線與被測(cè)設(shè)備相連；無(wú)損同軸電纜傳輸線的芯線連接被測(cè)設(shè)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(jì)算無(wú)損同軸電纜傳輸線首端和末端的反射系數(shù)； 步驟2:使信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè)高壓脈沖電壓波us(t);并根據(jù)電壓波從無(wú)損同軸電纜傳輸線首端傳導(dǎo)末端的時(shí)間為T，得到無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波1!1(0和末端的電壓波U2⑴; 步驟3:對(duì)步驟2中無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波進(jìn)行離散傅里葉變換，同時(shí)對(duì)無(wú)損同軸電纜傳輸線末端的電壓波進(jìn)行時(shí)移并做傅里葉變換； 步驟4:根據(jù)式步驟3得到的結(jié)果，得到無(wú)損同軸電纜傳輸線末端反射系數(shù)在不同頻率下的值，從而得到不同頻率下被測(cè)設(shè)備的阻抗值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I中，計(jì)算無(wú)損同軸電纜傳輸線首端和末端的反射系數(shù)的公式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，根據(jù)電壓波從無(wú)損同軸電纜傳輸線首端傳導(dǎo)末端的時(shí)間，得到無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波ujt)和末端的電壓波U2 (t)的過(guò)程為: 當(dāng)O≤t≤2 T時(shí)，無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波U1 (t)的公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，對(duì)步驟2中無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波進(jìn)行離散傅里葉變換，同時(shí)對(duì)無(wú)損同軸電纜傳輸線末端的電壓波進(jìn)行時(shí)移并做傅里葉變換的過(guò)程為:步驟301:對(duì)無(wú)損同軸電纜傳輸線首端電壓波U1 (t)進(jìn)行離散傅里葉變換:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中，根據(jù)步驟3的結(jié)果，得到傳輸線末端反射系數(shù)在不同頻率下的值，從而得到不同頻率下被測(cè)設(shè)備的阻抗值的過(guò)程為:步驟401:根據(jù)步驟3的結(jié)果，分別將時(shí)域和頻域中無(wú)損同軸電纜傳輸線末端的電壓波u2(t)和首端電壓波U 1 (t)相除，得到無(wú)損同軸電纜傳輸線末端反射系數(shù)在不同頻率下的值:
【文檔編號(hào)】G01R27/06GK103439580SQ201310412768
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】方超, 齊磊, 崔翔 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)