本發明專利技術涉及一種高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源及其使用方法，其特征在于，由觸發回路、脈沖形成回路、電源和測量儀器、測控模塊組成，觸發回路由觸發信號發生器和開關組成；脈沖形成回路由標準電容、電阻元件和觸發MOSFET開關組成，用于產生特定時間參數的標準波形；電源和測量儀器包括直流電源、數字多用表、示波器；測控模塊包括控制模塊和測量模塊，控制模塊根據負載和要求輸出峰值的不同控制直流源需要輸出的直流電壓，測量模塊與示波器通訊，測量得到負載上的輸出波形，并計算該波形的時間和峰值參數。本發明專利技術的波源可產生峰值0-1000V、特定波前時間、特定半峰值時間的標準雷電全波和操作全波。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源，屬于雷電全波、操作全波等沖擊電壓峰值和時間參數量值溯源標準器，及對沖擊電壓二次測量儀器(沖擊電壓數字記錄儀、沖擊電壓峰值表等設備)的校準、檢定和檢測領域。
技術介紹
電力設備的耐壓試驗包括交流電壓、直流電壓和沖擊電壓三種，其中沖擊電壓為模擬電力系統輸電線路遭受的雷電沖擊電壓以及開合刀閘時產生的操作沖擊電壓。隨著特高壓輸電技術的不斷發展，沖擊電壓發生器及其測量裝置的電壓等級也大大提高以滿足變壓器、互感器、電容器等設備的沖擊耐壓試驗要求。該試驗是保證電力設備質量的重要組成部分，其結果的準確性直接影響電力設備的安全性和經濟性。保證高電壓量值準確性、一致性的有效方法就是量值溯源，即通過具有規定不確定度的不間斷的鎖鏈，使測量結果溯源到國家標準或國際標準。國際上德國、美國、加拿大、澳大利亞、英國等均完成了沖擊電壓的量值溯源研究，建立了測量不確定度小于1%的沖擊電壓標準測量系統。目前我國已經建立了直流、交流高電壓的國家標準，但沖擊電壓測量設備的校驗還停留在理論分析階段，尚未建立沖擊電壓的測量標準和相應的檢定規程。隨著我國電力行業的不斷發展，越來越多的單位要求其沖擊測試設備能夠獲得權威單位的認證或溯源到國家標準。因此沖擊電壓標準裝置的研制和溯源問題更加緊迫。沖擊電壓測量系統包括高壓分壓器和二次測量設備如數字記錄儀、示波器、峰值表等。其中高壓分壓器的性能可通過階躍波響應、線性度、短時、長期穩定性等特性試驗來證明其刻度因數的準確性和穩定性，但波前/波尾時間參數以及二次測量設備的沖擊刻度因數、波前/波尾時間參數都無法進行溯源，只能進行部分驗證試驗，這樣大大放大了測量不確定度，無法建立高準確度等級的沖擊電壓標準測量系統。有鑒于此，本專利技術提供一種高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源，以滿足實際應用需要。
技術實現思路
本專利技術的目的是，針對目前我國沖擊電壓溯源中面臨的沖擊電壓測量系統的時間參數和二次測量設備的幅值參數溯源困難的情況，研制溯源用沖擊電壓標準波源，用于實現沖擊電壓的量值溯源。本專利技術所采用的技術方案是一種高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源，其特征在于，由觸發回路、脈沖形成回路、電源和測量儀器、測控模塊組成，觸發回路由觸發信號發生器和開關組成；脈沖形成回路由標準電容、電阻元件和觸發MOSFET開關組成，用于產生特定時間參數的標準波形；電源和測量儀器包括直流電源、數字多用表、示波器；測控模塊包括控制模塊和測量模塊，控制模塊根據負載和要求輸出峰值的不同控制直流源需要輸出的直流電壓，測量模塊與示波器通訊，測量得到負載上的輸出波形，并計算該波形的時間和峰值參數。如上所述的高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源，其特征在于觸發回路和脈沖形成回路集成在全屏蔽的金屬盒中，電源和測量設備通過盒上的端口相連，使用過程中采用全電腦控制。本專利技術還提供一種高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源的使用方法，采用如上所述的標準波源，其特征在于，使用的步驟為 步驟一，確定負載電容、電阻值和需輸出的電壓峰值，根據以上參數計算直流源的輸出電壓； 步驟二，控制模塊控制直流源輸出該電壓值，并根據數字多用表的讀數來反饋主電容 的充電電壓； 步驟三，電壓充滿后，觸發回路切斷直流源的同時，發出觸發MOSFET開關的觸發信號，開關導通； 步驟四，測量軟件與數字示波器通訊，測量負載上的輸出波形，并計算該波形的時間和峰值參數，在校準數字記錄儀這類的二次測量設備時，直接測量數字記錄儀的輸出波形，與要求輸出的電壓峰值和時間參數進行比對，判斷數字記錄儀是否滿足測量要求。本專利技術的有益效果是本專利技術的高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源，該波源可產生峰值0-1000V、特定波前時間、半峰值時間如:(O. 84/60) μ S、(1. 56/60) μ S、(200/2500) μ s的標準雷電全波和操作全波。根據負載的不同該沖擊電壓標準波源分為高阻抗標準波源和低阻抗標準波源，高阻抗標準波源的負載一般為入口電阻大于250kΩ的數字記錄儀，而低阻抗校準器帶載能力更強，可使用IOkQ沖擊電阻分壓器作為負載。附圖說明圖1是本專利技術實施例中高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源的實施框圖。圖2是本專利技術實施例中高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源的電路原理圖。圖3是本專利技術實施例中高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源的控制模塊流程框圖。圖4是本專利技術實施例中高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源的測量模塊流程框圖。具體實施例方式為了更好地理解本專利技術，下面結合實施例進一步闡明本專利技術的內容，但本專利技術的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。圖2中的標記說明1 —電源和電壓表，II —脈沖形成回路，III —傳輸電纜，IV —電纜，V—觸發回路-,U — 1100V直流電源KeithleyZAlOJ1 —數字多用表Agilent34401A，R0 一充電電阻，W11 —電壓裳減器電阻，W11 —電壓裳減器電阻，Ct1 一主電容(充電電容)，#一MOSFET開關,Ls —回路雜散電感，Rs —回路雜散電阻，Rt —波尾電阻，Rf —波頭電阻，C2 —放電電容，c; 一同軸電纜電容，G —負載入口電容，& 一負載電阻。本專利技術實施例中高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源原理框圖如圖1所示，該裝置包括控制系統、電源和電壓表、脈沖形成回路、觸發回路、負載和測量系統組成。其中，控制系統主要為控制軟件；電源和電壓表包括直流電源Keithley2410和數字多用表Agilent34401A ;脈沖形成回路包括主開關、充電電容、負載電容、波前電阻和波尾電阻；觸發回路在充電電容充電完成后向主開關提供觸發信號；負載為數字記錄儀、衰減器+數字示波器或者沖擊電阻分壓器；測量系統為數字示波器和測量軟件。脈沖形成回路可根據等效電路，利用數值計算的方法計算時間和峰值參數。在雜散電感不可忽略的低阻抗標準波源，也可利用該方法理論計算時間和峰值參數。觸發回路和脈沖形成回路集成在全屏蔽的金屬盒中，電源和測量設備通過盒上的端口相連，使用過程中采用全電腦控制。脈沖形成回路的各元器件都進行性能測試，滿足精度要求。各元器件在布置上盡量緊湊，減小雜散電感的影響，如果雜散電感不能忽略，進行合理估計?？刂栖浖蜏y量軟件采用Labview語言編制，控制軟件和測量軟件完全獨立，測量軟件不局限于測量標準波源的輸出波形，也可在其他試驗中測量沖擊電壓波形。本專利技術的高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源的使用步驟為 步驟一，確定負載電容、電阻值和需輸出的電壓峰值，根據以上參數計算直流源的輸出電壓； 步驟二，控制軟件控制直流源輸出該電壓值，并根據數字多用表的讀數來反饋主電容的充電電壓； 步驟三，電壓充滿后，觸發回路切斷直流源的同時，發出觸發MOSFET開關的觸發信號，開關導通； 步驟四，測量軟件與數字示波器通訊，測量負載上的輸出波形，并計算該波形的時間和峰值參數。在校準數字記錄儀等二次測量設備時，直接測量數字記錄儀的輸出波形，與要求輸出的電壓峰值和時間參數進行比對，判斷數字記錄儀是否滿本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高壓沖擊電壓量值溯源用沖擊電壓標準波源，其特征在于，由觸發回路、脈沖形成回路、電源和測量儀器、測控模塊組成，觸發回路由觸發信號發生器和開關組成；脈沖形成回路由標準電容、電阻元件和觸發MOSFET開關組成，用于產生特定時間參數的標準波形；電源和測量儀器包括直流電源、數字多用表、示波器；測控模塊包括控制模塊和測量模塊，控制模塊根據負載和要求輸出峰值的不同控制直流源需要輸出的直流電壓，測量模塊與示波器通訊，測量得到負載上的輸出波形，并計算該波形的時間和峰值參數。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉少波，雷民，章述漢，龍兆芝，李文婷，盧云，肖凱，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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