【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電壓測量，尤其是涉及一種基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置及設計方法。
技術介紹
1、目前，隨著新型電力系統的大力建設，光伏、風電等新能源接入電網的情形越來越普遍，由于光伏、風電等新能源具有明顯的隨機性、波動性和間歇性特征，容易造成系統電壓的暫態突變和高頻振蕩。增強國家計量基準自主可控能力，全面提升國家最高測量能力，而目前1200kv及以上電壓等級沖擊電壓國家標準尚未建立，缺乏公認的高精度1200kv沖擊電壓測量裝置，開展特高壓沖擊電壓的量值溯源和量值傳遞工作無據可依，從而造成我國沖擊電壓測量水平參差不齊。因此，亟需開展沖擊高電壓的高精度測量技術研究，研制沖擊標準測量裝置，提高電力系統及其他領域的沖擊暫態電壓的測量技術水平。
2、沖擊電壓可以通過接觸式和非接觸式的測量方式獲得，非接觸式測量是通過電場測量的方式來實現，測量準確度不高；接觸式的測量方式目前常用的沖擊電壓測量裝置有電阻分壓器、電容分壓器和阻容分壓器。電容分壓器一般適用于測量工頻信號，可以測量高頻信號，其刻度因數受發熱影響比電阻分壓器小得多，但電容分壓器受到自身電阻電容參數的影響，動態特性較電阻分壓器差；阻容分壓器結合了電阻分壓器和電容分壓器的優點，可實現低頻和高頻下的刻度因數一致性，并實現高幅值電壓的測量，然而阻容分壓器對電阻電容參數要求較為嚴格，導致實際情況下的阻容分壓器響應會出現較大的震蕩。因此，采用電阻分壓器作為沖擊標準測量裝置。
3、常用的電阻分壓器，高壓臂電阻由電阻絲繞制繞線棒制成，分布均勻，電阻絲半徑處處相等，匝
4、常用的沖擊電阻分壓器多為分布均勻的電阻絲繞制而成，高壓臂電阻絲從上至下的繞制方法無任何差異性，電容和電感參數大小缺乏靈活調整的空間，難以實現最優的分布參數下的高精度測量。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的是提供一種基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置及設計方法，其優點是能夠對電容和電感參數大小進行調整，提高了沖擊暫態高電壓的測量精度。
2、本專利技術的上述專利技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一方面，本專利技術提供一種基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，包括高壓臂、低壓臂、環氧筒、第一金屬法蘭以及第二金屬法蘭；所述第一金屬法蘭與所述第二金屬法蘭分別設置于所述環氧筒的頂端與底端，所述高壓臂與所述低壓臂均容置于所述環氧筒內，所述高壓臂與所述低壓臂沿著所述環氧筒的中心線方向由上至下依次設置，所述高壓臂與所述低壓臂電氣連接，所述高壓臂通過金屬連接件與所述第一金屬法蘭電器連接，所述低壓臂與所述第二金屬法蘭電氣連接；所述高壓臂與所述低壓臂均采用內外雙層屏蔽結構，且所述高壓臂與所述低壓臂均采用非均勻雙層反繞結構。
3、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，所述高壓臂包括內層測量電阻支路與外層屏蔽電阻支路，所述內層測量電阻支路插設于所述外層屏蔽電阻支路內，所述內層測量電阻支路與所述外層屏蔽電阻支路均為n節電阻，其中，n為大于等于10小于等于1的自然數；
4、相應高度的所述外層屏蔽電阻支路的電阻值為所述內層測量電阻支路的電阻值的m倍，即；
5、
6、式中，r1、r2、r3、r4、r5為高壓臂的內層測量電阻支路的電阻值；r1’、r2’、r3’、r4’、r5’為高壓臂的外層屏蔽電阻支路的電阻值。
7、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，所述內層測量電阻支路與所述外層屏蔽電阻支路均采用電阻絲非均勻雙層反繞于中空環氧樹脂繞線棒的外周壁上，其中，中空環氧樹脂繞線棒的節數與所述電阻的節數對應設置。
8、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，所述低壓臂包括低壓臂測量電阻與低壓臂屏蔽電阻，所述低壓臂測量電阻插設于所述低壓臂屏蔽電阻內，所述低壓臂測量電阻與所述內層測量電阻支路電氣連接，所述低壓臂屏蔽電阻與所述外層屏蔽電阻支路電氣連接，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均與所述第二金屬法蘭電氣連接；
9、所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻滿足如下關系式：
10、
11、式中，r為低壓臂測量電阻；r’為低壓臂屏蔽電阻；r0為匹配電阻；rx為負載電阻。
12、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均采用電阻絲非均勻雙層反繞于中空環氧樹脂繞線棒的外周壁上。
13、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，當所述內層測量電阻支路的各節電阻的電阻值滿足rn＝5.37e-0.14n+0.24e-0.26n(n＝1,2,...,10)時，所述內層測量電阻支路的各節電阻對地電容和所述內層測量電阻支路各自電感構成的測量回路的分布參數，使得階躍波響應的穩定時間最短。
14、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，所述非均勻雙層反繞結構滿足不同節的電阻繞制的匝數不相同；單節電阻繞制的電阻絲匝間距不同；n節高壓臂的電阻的匝間距，從上往下逐漸增加；所述內層測量電阻支路的各節電阻的電阻值滿足rn＝5.37e-0.14n+0.24e-0.26n(n＝1,2,...,10)。
15、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，所述環氧筒采用環氧樹脂材質。
16、優選地，本專利技術提供的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，所述低壓臂還包括上蓋板、屏蔽筒、第一低壓臂連接板以及第二低壓臂連接板，所述上蓋板蓋設于所述屏蔽筒的頂端，所述上蓋板通過螺釘與所述屏蔽筒的頂端連接，所述低壓臂測量電阻、所述低壓臂屏蔽電阻、所述第一低壓臂連接板以及所述第二低壓臂連接板均位于所述屏蔽筒內，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均位于所述第一低壓臂連接板與所述第二低壓臂連接板之間，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻的頂端均與所述第一低壓臂連接板連接，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻的底端均與所述第二低壓臂連接板連接；所述低壓臂測量電阻的頂端通過銅線與外置的測量儀器的測量電纜頭等電位連接，所述第二金屬法蘭接地。
17、另一方面，本專利技術提供如上述基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置的設計方法，包括如下步驟：
18、所述高壓臂與所述低壓臂均采用內外雙層屏蔽結構，相應高度的所述高壓臂的外層屏蔽電阻支路的電阻值為所述高壓臂的內層測量電阻支路的電阻值的m倍；
19、所述內層測量電阻支路與所述外層屏蔽電阻本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：包括高壓臂、低壓臂、環氧筒、第一金屬法蘭以及第二金屬法蘭；
2.根據權利要求1所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述高壓臂包括內層測量電阻支路與外層屏蔽電阻支路，所述內層測量電阻支路插設于所述外層屏蔽電阻支路內，所述內層測量電阻支路與所述外層屏蔽電阻支路均為N節電阻，其中，N為大于等于10小于等于1的自然數；
3.根據權利要求2所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述內層測量電阻支路與所述外層屏蔽電阻支路均采用電阻絲非均勻雙層反繞于中空環氧樹脂繞線棒的外周壁上，其中，中空環氧樹脂繞線棒的節數與所述電阻的節數對應設置。
4.根據權利要求2所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述低壓臂包括低壓臂測量電阻與低壓臂屏蔽電阻，所述低壓臂測量電阻插設于所述低壓臂屏蔽電阻內，所述低壓臂測量電阻與所述內層測量電阻支路電氣連接，所述低壓臂屏蔽電阻與所述外層屏蔽電阻支路電氣連接，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均與所述第二金
5.根據權利要求4所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均采用電阻絲非均勻雙層反繞于中空環氧樹脂繞線棒的外周壁上。
6.根據權利要求2所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：當所述內層測量電阻支路的各節電阻的電阻值滿足Rn＝5.37e-0.14n+0.24e-0.26n(n＝1,2,...,10)時，所述內層測量電阻支路的各節電阻對地電容和所述內層測量電阻支路各自電感構成的測量回路的分布參數，使得階躍波響應的穩定時間最短。
7.根據權利要求2所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述非均勻雙層反繞結構滿足不同節的電阻繞制的匝數不相同；單節電阻繞制的電阻絲匝間距不同；N節高壓臂的電阻的匝間距，從上往下逐漸增加；所述內層測量電阻支路的各節電阻的電阻值滿足Rn＝5.37e-0.14n+0.24e-0.26n(n＝1,2,...,10)。
8.根據權利要求1所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述環氧筒采用環氧樹脂材質。
9.根據權利要求4所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述低壓臂還包括上蓋板、屏蔽筒、第一低壓臂連接板以及第二低壓臂連接板，所述上蓋板蓋設于所述屏蔽筒的頂端，所述上蓋板通過螺釘與所述屏蔽筒的頂端連接，所述低壓臂測量電阻、所述低壓臂屏蔽電阻、所述第一低壓臂連接板以及所述第二低壓臂連接板均位于所述屏蔽筒內，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均位于所述第一低壓臂連接板與所述第二低壓臂連接板之間，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻的頂端均與所述第一低壓臂連接板連接，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻的底端均與所述第二低壓臂連接板連接；
10.一種如權利要求1至9任一項所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置的設計方法，其特征在于：包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：包括高壓臂、低壓臂、環氧筒、第一金屬法蘭以及第二金屬法蘭；
2.根據權利要求1所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述高壓臂包括內層測量電阻支路與外層屏蔽電阻支路，所述內層測量電阻支路插設于所述外層屏蔽電阻支路內，所述內層測量電阻支路與所述外層屏蔽電阻支路均為n節電阻，其中，n為大于等于10小于等于1的自然數；
3.根據權利要求2所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述內層測量電阻支路與所述外層屏蔽電阻支路均采用電阻絲非均勻雙層反繞于中空環氧樹脂繞線棒的外周壁上，其中，中空環氧樹脂繞線棒的節數與所述電阻的節數對應設置。
4.根據權利要求2所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述低壓臂包括低壓臂測量電阻與低壓臂屏蔽電阻，所述低壓臂測量電阻插設于所述低壓臂屏蔽電阻內，所述低壓臂測量電阻與所述內層測量電阻支路電氣連接，所述低壓臂屏蔽電阻與所述外層屏蔽電阻支路電氣連接，所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均與所述第二金屬法蘭電氣連接；
5.根據權利要求4所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：所述低壓臂測量電阻與所述低壓臂屏蔽電阻均采用電阻絲非均勻雙層反繞于中空環氧樹脂繞線棒的外周壁上。
6.根據權利要求2所述的基于分布參數優化的非均勻構型電阻分壓裝置，其特征在于：當所述內層測量電阻支路的各節電阻的電阻值滿足rn＝5.37e-0.14n...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡康敏，周峰，殷小東，盧和平，刁贏龍，龍兆芝，李文婷，范佳威，王哲豪，袁瑞銘，岳巍澎，余也鳳，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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