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明細書 :校正電圧発生デバイスおよび方法

発行国 日本国特許庁(JP)
公表番号 特表2013-527429 (P2013-527429A)
公報種別 公表特許公報(A)
公表日 平成25年6月27日(2013.6.27)
発明の名称または考案の名称 校正電圧発生デバイスおよび方法
国際特許分類 G01R  31/327       (2006.01)
G01R  31/333       (2006.01)
G01R  35/00        (2006.01)
H02B  13/065       (2006.01)
H02B  13/02        (2006.01)
H02B   3/00        (2006.01)
FI G01R 31/32 A
G01R 35/00 E
G01R 35/00 F
G01R 31/32 Z
H02B 13/06 H
H02B 13/06 F
H02B 3/00 Q
国際予備審査の請求 未請求
全頁数 20
翻訳文提出日 平成24年10月22日(2012.10.22)
出願番号 特願2012-554201 (P2012-554201)
出願日 平成23年3月11日(2011.3.11)
国際出願番号 PCT/CN2011/000383
国際公開番号 WO2011/103775
国際公開日 平成23年9月1日(2011.9.1)
指定国 AP(BW , GH , GM , KE , LR , LS , MW , MZ , NA , SD , SL , SZ , TZ , UG , ZM , ZW) , EA(AM , AZ , BY , KG , KZ , MD , RU , TJ , TM) , EP(AL , AT , BE , BG , CH , CY , CZ , DE , DK , EE , ES , FI , FR , GB , GR , HR , HU , IE , IS , IT , LT , LU , LV , MC , MK , MT , NL , NO , PL , PT , RO , RS , SE , SI , SK , SM , TR) , OA(BF , BJ , CF , CG , CI , CM , GA , GN , GQ , GW , ML , MR , NE , SN , TD , TG) , AE , AG , AL , AM , AO , AT , AU , AZ , BA , BB , BG , BH , BR , BW , BY , BZ , CA , CH , CL , CN , CO , CR , CU , CZ , DE , DK , DM , DO , DZ , EC , EE , EG , ES , FI , GB , GD , GE , GH , GM , GT , HN , HR , HU , ID , IL , IN , IS , JP , KE , KG , KM , KN , KP , KR , KZ , LA , LC , LK , LR , LS , LT , LU , LY , MA , MD , ME , MG , MK , MN , MW , MX , MY , MZ , NA , NG , NI , NO , NZ , OM , PE , PG , PH , PL , PT , RO , RS , RU , SC , SD , SE , SG , SK , SL , SM , ST , SV , SY , TH , TJ , TM , TN , TR , TT , TZ , UA , UG , US , UZ , VC , VN , ZA , ZM , ZW
発明者または考案者 【氏名】リウ、ウェイドン
【氏名】チェン、ウェイジャン
【氏名】ワン、シャオウ
【氏名】ユエ、ゴンチャン
【氏名】ワン、チェンユ
【氏名】リ、ジビン
出願人 【識別番号】508306819
【氏名又は名称】清華大学
【氏名又は名称】TSINGHUA UNIVERSITY
【識別番号】512218795
【氏名又は名称】国家電網公司
【氏名又は名称】STATE GRID CORPORATION OF CHINA
【識別番号】512218809
【氏名又は名称】中国電力科学研究院
【氏名又は名称】CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
個別代理人の代理人 【識別番号】100108855、【弁理士】、【氏名又は名称】蔵田 昌俊
【識別番号】100109830、【弁理士】、【氏名又は名称】福原 淑弘
【識別番号】100088683、【弁理士】、【氏名又は名称】中村 誠
【識別番号】100103034、【弁理士】、【氏名又は名称】野河 信久
【識別番号】100095441、【弁理士】、【氏名又は名称】白根 俊郎
【識別番号】100075672、【弁理士】、【氏名又は名称】峰 隆司
【識別番号】100140176、【弁理士】、【氏名又は名称】砂川 克
審査請求 未請求
テーマコード 5G017
Fターム 5G017EE06
要約 校正電圧発生デバイスが提供され、それは、高電圧DC電力源、放電ギャップ、高電圧導線および接地線を具備し;前記高電圧導線および前記接地線は互いに進行波線から絶縁されている。高電圧DC電力源および前記放電ギャップは前記高電圧導線および前記接地線の端の間に接続されている。前記接地線に対しての前記高電圧導線上の前記電圧がある一定の振幅値に上がったら、前記放電ギャップはブレークダウンする。
【選択図】 図1
特許請求の範囲 【請求項1】
高電圧直流(DC)電力源、放電ギャップ、高電圧導線(high-voltage conductor)および接地線(grounding conductor)を具備してなり、
高電圧絶縁体(high-voltage insulation)が前記高電圧導線と前記接地線との間に存在し;
前記高電圧DC電力源は、前記高電圧導線および前記接地線の前記端(ends)の間に接続され、そして、前記高電圧DC電力源は、前記接地線に対して前記高電圧導線をある電圧(a voltage)に充電するために用いられ、および
前記放電ギャップは、前記接地導体線および前記高電圧導線の前記端(ends)の間に接続され、そして、前記放電ギャップは、前記接地線に対しての前記高電圧導線の前記電圧がある一定(a certain)の振幅値に上がったら、ブレークダウンすることを特徴とする校正電圧発生デバイス。
【請求項2】
前記高電圧DC電力源および前記高電圧導線の前記端(ends)の間に接続された充電抵抗器をさらに具備してなることを特徴とする請求項1に記載の校正電圧発生デバイス。
【請求項3】
前記高電圧DC電力源および前記放電ギャップは、前記高電圧導線の同じ端(end)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の校正電圧発生デバイス。
【請求項4】
前記高電圧DC電力源および前記放電ギャップは、前記高電圧導線の異なる端(ends)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の校正電圧発生デバイス。
【請求項5】
前記高電圧導線は、ガス絶縁型開閉器(GIS)の母線(busbar)の中央導線(central conductor)であることを特徴とする請求項1に記載の校正電圧発生デバイス。
【請求項6】
前記接地線は、ガス絶縁型開閉器(GIS)の母線の接地メタルエンクロージャであることを特徴とする請求項1に記載の校正電圧発生デバイス。
【請求項7】
請求項1に係る前記発生デバイスに適用する校正電圧発生方法であって、
充電ステップ、ここにおいて、
前記高電圧DC電力源は、前記接地線に対して前記高電圧導線をあるDC電圧に充電するために始動され;および
ブレークダウンステップ、ここにおいて、
前記高電圧導線の前記端(end)に接続された(connected with)前記放電ギャップは、前記接地線に対して前記高電圧導線の前記DC電圧がある一定の振幅値に上がると、ブレークダウンし、そして、前記放電ギャップがブレークダウンした後は、高速過渡高電圧(very fast transient high voltagte)、つまり、校正電圧は前記高電圧導線に発生する
を具備してなることを特徴とする校正電圧発生方法。
【請求項8】
前記校正電圧を発生した後に測定システムを校正する方法は、
前記高電圧導線の前記充電電圧を測定すること、
ブレークダウンしたときに前記放電ギャップの前記ブレークダウン電圧を記録すること、
前記高電圧導線上の測定ポイントを選択すること、それは前記放電ギャップと反対側の前記高電圧導線の前記端(end)上に選択される、ここにおいて、この位置での前記高速過渡高電圧の前記波形は論理的には方形波であり、この方形波の前記振幅値は前記放電ギャップの前記ブレークダウン電圧の2倍であるり、校正される前記測定システムによって前記測定ポイント上の前記電圧波形を測定すること、および前記第1の方形波の前記波面立ち上がり時間(wave front rising time)および前記電圧振幅値を記録すること、および
前記測定結果に従って前記測定システムを校正すること
を具備してなることを特徴とする請求項7に記載の校正電圧発生方法。
【請求項9】
前記測定結果に従って前記測定システムを校正することは、
周波数応答特性について前記測定システムを校正すること、および、分圧比(voltage dividing ratio)について前記測定システムを校正することを具備してなり、
ここにおいて、前記周波数応答特性について前記測定システムを校正することは、前記記録された前記第1の方形波の波面立ち上がり時間を、前記測定システムが少なくとも到達する方形波立ち上がり時間とすることであり、および
前記分圧比について前記測定システムを校正することは、前記放電ギャップがブレークダウンしたときに記録された前記ブレークダウン電圧の2倍である、前記第1の方形波の前記記録された振幅値に対する前記校正方形波電圧の振幅値の比を、計測系システムの前記分圧比とすることである
ことを特徴とする請求項8に記載の校正電圧発生方法。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、高電圧の分野に関わり、より詳細には、校正電圧発生デバイスおよび校正方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高電圧の研究および応用の分野には高速過渡高電圧(very fast transient high voltage)がしばしば含まれており、ここにおいて、電圧の振幅値は数ミリボルトに達し得り、電圧の立ち上がり時間は数ナノ秒の範囲であり、そして、周波数は数十MHzに達し得る。高速過渡高電圧の正確な測定は、重要な実用上の重要性を有する。
【0003】
例えば、電力系統の変電所では、多くのガス絶縁型開閉器(GIS)が用いられ、そして、その動作には高速過渡高電圧が関与する。以下、図1を参照して説明がなされる。GIS内の母線の3セグメントの中心導体線11a,11bおよび11cは、金属エンクロージャ12内に絶縁体13によって支持されており、そして、断路器の可動接点14aおよび14bは、中心導体線が伴う開閉動作を実現するために、中心導体線11a,11bおよび11cに対して伸びるかまたは後退する。中心導体線11aが電力周波数電力源(power frequency power supply)に接続されると、可動接点14bは開口状態となり、そして、可動接点14aは動作し、このような現象は、中心導体線11aのポートと中心導体線11bのポートとの間に高電圧が発生し、その高電圧がブレークダウンとなるギャップをポート間に生じさせ、電気アークがポート間に起こり、そして、母線上に高速過渡高電圧が発生すると、生じる。高速過渡高電圧の振幅値は装置の定格電圧を大きく超える場合があり、それでそれは高速過渡過電圧(very fast transient overvoltage)(VFTO)と呼ばれる。VFTOは変電所の絶縁にはひどく有害であり、そして、VFTOを研究および解決するときには、VFTOの波形を正確に測定することが必要である。
【0004】
VFTOを測定する通常の方法は、抵抗性分圧器(resistive voltage divider)または容量性分圧器(capacitive voltage divider)などを用いる。容量性分圧器を用いてGIS内のVFTOを測定する方法を以下に紹介する。図1に示されるように、母線上の測定ポイント15の位置でのVFTOを測定するとき、測定システムは容量性分圧器16および記録デバイス17からなる。容量性分圧器16の構造は図2に示される。作業口(handhole)21は、測定ポイントの位置に対応する対応するGIS母線のエンクロージャ12上に製造され、1つの誘導性電極(inductive electrode)22が作業口21内に固定され、誘導性電極22およびGISエンクロージャ12は絶縁され、誘導性電極22と高電圧母線との間の浮遊容量は容量性分圧器16の高電圧アームを形成し、誘導性電極22とGIS母線のエンクロージャ12との間の浮遊容量は容量性分圧器16の低電圧アームを形成し、そして、低電圧アームの電圧はケーブル24を介して記録デバイス17に入力される。
【0005】
容量性分圧器16は、高速過渡高電圧を低電圧信号に変換し、ここにおいて、低電圧信号の波形は変化しないが、その電圧振幅はオシロスコープ等の記録デバイス17の必要条件を満たす。高速過渡高電圧の正確な測定を保証するためには、測定システムの周波数応答特性および分圧比の正確な校正を必要とする。測定システムの周波数応答特性を表すための典型的なパラメータは、“方形波応答立ち上がり時間(square wave response rising time)”、つまり、方形波によってアクティベートされたときに、低電圧レベルから高電圧レベルに変換するシステム応答の時間であり、それは高速変動電圧およびその測定能力に対しての測定システムの応答速度を示す。分圧比は、変換後の低電圧に対する実際の高速過渡高電圧の比である。いわゆる校正は、ある一定のパラメータ値を校正された測定システムに割り当てることであり、そして、ここでは、方形波応答立ち上がり時間および分圧比の値を容量性分圧器測定システムに割り当てることである。
【0006】
容量性分圧器16および記録デバイス17で構成されている測定システムの周波数応答特性および分圧比は、周知の波形を伴う高速過渡高電圧を母線上の測定ポイントに適用すること;前記周知の波形と校正測定システムによって測定された波形とを比較すること;および校正された容量性分圧器測定システムの周波数応答特性および分圧比を決定することのステップを具備する手順を伴って実験的に校正される。前記周知の波形を伴う高速過渡高電圧は校正電圧である。正確な校正を実現するためには、校正電圧が十分に高い波面上がり勾配、つまり、十分に短い方形アクティベーテッド電圧立ち上がり時間を有することだけが必要とされるだけではなく、容量性分圧器の出力が十分に高い信号振幅値および十分に高い信号対雑音比を有するように、校正電圧が十分に高い電圧振幅値を有することも要求される。
【0007】
従来技術で校正方法が提供されており、ここにおいて、高電圧急峻パルス発生は周知の波形および周知の振幅値を伴う校正電圧を発生し、電圧立ち上がり時間はナノ秒のオーデーであること、母線の両端での反射を避け、そして、母線上の測定ポイントでの電圧波形を校正ソース(calibration source)の電圧波形と同じように保つために、前記高電圧急峻パルス発生器は遷移コネクタ(transition connector)を介してGISの母線に接続されており、良好な波動インピーダンス遷移(wave impedance transition)を有することは前記遷移コネクタには必要なことであり、そして、母線上の両端で良好なインピーダンス整合を有することが必要である。
【0008】
上記の従来技術で提供される校正方法では、高電圧急峻パルス発生器を用いることが必要であり、そして、現行の満足な測定精度を伴う測定システムは、高電圧急峻パルス発生器の出力波形を事前測定する(pre-measure)ために用いられる。また、複雑な波動インピーダンス整合、複雑な構造および厄介な測定手順が必要とされる。
【発明の概要】
【0009】
上記状況を考慮して、本発明は、測定システムの構造および校正の実行においてシンプルな校正電圧発生デバイスおよび校正方法を提供する。本発明の技術的解決策は以下の通りである。
【0010】
本発明は、高電圧直流(DC)電力源、放電ギャップ、高電圧導線(high-voltage conductor)および接地線(grounding conductor)を具備してなり、
ここにおいて、高電圧絶縁体(high-voltage insulation)が前記高電圧導線と前記接地線との間に存在し;
前記高電圧DC電力源は、前記高電圧導線および前記接地線の前記端(ends)の間に接続され、そして、前記高電圧DC電力源は、前記接地線に対して前記高電圧導線をある電圧(a voltage)に充電し、および
前記放電ギャップは、前記高電圧導線および前記接地導体の前記端(ends)の間に接続され、そして、前記放電ギャップは、前記高電圧導線上の前記DC電圧がある一定(a certain)の振幅値に上がったら、ブレークダウンする校正電圧発生デバイスを提供する。
【0011】
好ましくは、前記校正電圧発生デバイスは、前記高電圧DC電力源および前記高電圧導線の前記端(ends)の間に接続された充電抵抗器をさらに具備してなる。
【0012】
好ましくは、前記高電圧DC電力源および前記放電キャップは、前記高電圧導線の同じ端(end)に接続できる。
【0013】
好ましくは、前記高電圧DC電力源および前記放電ギャップは、前記高電圧導線の異なる端(ends)に接続できる。
【0014】
好ましくは、前記高電圧導線は、ガス絶縁型開閉器(GIS)の母線の中央導線である。
【0015】
好ましくは、前記接地線は、ガス絶縁型開閉器(GIS)の母線の接地メタルエンクロージャである。
【0016】
上記の校正電圧発生デバイスに適用すること、本発明は校正電圧発生方法をさらに提供し、
充電ステップ、ここにおいて、
前記高電圧DC電力源は、前記接地線に対して前記高電圧導線をあるDC電圧に充電するために始動され;および
ブレークダウンステップ、ここにおいて、
前記高電圧導線の前記端(end)に接続された前記放電ギャップは、前記接地線に対して前記高電圧導線上の前記DC電圧がある一定の振幅値に上がると、ブレークダウンし; 前記放電ギャップがブレークダウンした後は、高速過渡高電圧(very fast transient high voltagte)、つまり、校正電圧は前記高電圧導線上に発生し;および、前記位置での前記高速過渡高電圧の前記波形は論理的に取得できる、を具備してなる。
【0017】
測定システムを校正する方法は、
前記放電ギャップに接続された前記高電圧導線のDC充電電圧を測定すること、そして、前記放電ギャップの前記ブレークダウン電圧を記録すること;前記高電圧導線上の測定ポイントを選択すること、それは前記放電ギャップと反対側の前記高電圧導線の前記端(end)上に選択される、ここにおいて、この位置での前記高速過渡高電圧の前記論理的な波形は方形波であり、前記方形波の前記振幅値は前記放電ギャップの前記ブレークダウン電圧の2倍であり、校正される前記測定システムによって前記測定ポイント上の前記電圧波形を測定すること、および前記第1の方形波の前記波面立ち上がり時間および前記電圧振幅値を記録すること、および
前記測定結果に従って前記測定システムを校正すること
を具備してなる。
【0018】
前記測定結果に従って前記測定システムを校正することは、
周波数応答特性について前記測定システムを校正すること、および、分圧比(voltage dividing ratio)について前記測定システムを校正することを具備してなり、
ここにおいて、
前記周波数応答特性について前記測定システムを校正することは、前記記録された前記第1の方形波の波面立ち上がり時間を、前記測定システムが少なくとも到達する方形波立ち上がり時間とすることであり、および
前記分圧比について前記測定システムを校正することは、前記放電ギャップがブレークダウンしたときに記録された前記ブレークダウン電圧の2倍である、前記第1の方形波の前記記録された振幅値に対する前記校正方形波電圧の振幅値の比を、前記計測系システムの前記分圧比とすることである
好ましくは、前記測定ポイントは、前記高電圧導線上に選択された任意の一つのポイントであり、そして、前記測定ポイントの前記高速過渡高電圧の前記波形は論理的取得することができる。
【0019】
上記の技術的解決策から、従来技術比べて、本発明は、高速過渡高電圧測定システムを校正するための周知の波形を伴う高速過渡高電圧を発生し;前記校正電圧はオープンの高電圧導線と接地線との間にDC高電圧を印加することによって生成され、高電圧導線の一端はオープンであること、そして、他端は放電ギャップを介して接地線に接続されていること;および前記DC高電圧は、前記放電ギャップにブレークダウンを起こし、そして、理論的には波形を取得できる高速過渡高電圧を発生する。本発明は、高電圧急峻パルス発生器および高電圧急峻パルス発生器の出力波形を事前測定する(pre-measure)満足な測定精度を伴う現行の測定システムの使用を避け、さらに、複雑な波動インピーダンス整合を避け、そして、校正デバイスの構造および校正方法の簡略化の目的を実現する。
【0020】
本発明の実施形態または従来技術をより明確に説明するために、実施形態または従来技術の説明に用いられる必要な図面に対して概要説明を以下にする。以下に述べらる図面は本発明のいくつかの実施形態だけであることは明確である。当業者であれば、如何なる創造的な活動がなくても、これらの図面から他の実施形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図1は、ガス絶縁型開閉器(GIS)の母線の構造上の概略図である。
【図2】図2は、容量性分圧器の構造上の概略図である。
【図3】図3は、本発明の第1の実施形態に係る容量性分圧器測定システムを校正するための校正電圧発生デバイスの構造上の概略図である。
【図4】図4は、本発明の第1の実施形態に係る容量性分圧器測定システムによって測定された波形のダイアグラムである。
【図5】図5は、本発明の第2の実施形態に係る容量性分圧器測定システムを校正するための校正電圧発生デバイスの構造上の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態の図面に関連する本発明の実施形態の技術解決策が明確かつ徹底的に説明される。以下に説明される実施形態は本発明のいくつかの実施形態だけであり、全ての実施形態でないことは明確である。如何なる創造的な活動がなくても、本発明の実施形態に基づいて当業者によって取得される全ての他の実施形態は、本発明の保護範囲内に属する。

【0023】
測定システムを校正するための現行の方法は、高電圧急峻パルス発生器を用いる必要があり、そして、高電圧急峻パルス発生器の出力電圧波形を測定する。また、複雑な波動インピーダンス整合、複雑な構造および厄介な測定プロセスが必要とされる。

【0024】
上記の問題を解決するために、本発明は、高電圧DC電力源、放電ギャップ、高電圧導線(high-voltage conductor)および接地線(grounding conductor)を具備する校正電圧発生デバイスを提供する。本発明は、さらに、校正電圧発生方法を提供し、ここにおいて、校正デバイスの構造および校正方法の簡略化の目的を実現するために、論理的に取得される波形を有する高速過渡高電圧が発生され、つまり、高電圧導線と接地線との間にDC高電圧を印加することによって、測定システムを構成するための校正電圧は高電圧導線に発生され、高電圧導線の一端はオープンであること、そして、他端は、高速過渡高電圧を生成するために前記DC高電圧によって破壊される放電ギャップを介して、前記接地線に接続されていること。

【0025】
以下、当業者が本発明の技術解決策をより理解できるように、特定の実施形態に関連して本発明の詳細をさらに説明する。

【0026】
第1の実施形態
図3に示されるように、本発明によって提供される校正電圧発生デバイスは、高電圧DC電力源31、充電抵抗器(charging resistor)32、放電ギャップ33、中央導線(central conductor)34および接地メタルエンクロージャ(grounding metal enclosure)35を具備する。

【0027】
本実施形態において、中央導線34は高電圧導線であり、そして、接地メタルエンクロージャ35は接地線である。

【0028】
高電圧DC電力源31は、充電抵抗器32を介して、GISの母線の中央導線34の一端36に接続され、放電ギャップ33は、中央導線34の一端と接地メタルエンクロージャ35との間に接続され、および、校正される容量性分圧器測定システム38は、前記中央導線の他端上に設置され、そして、前記中央導線上の測定ポイント37で高速過渡高電圧を測定する。

【0029】
ここで、高電圧DC電力源31の出力電圧は0から100kVとすることができ、中央導線34の典型的な長さは1500mmであり、そして、放電ギャップ33は、高絶縁強度を有するSF6ガスで充填された放電ギャップである。

【0030】
上記の提供された校正電圧発生デバイスは、容量性分圧器測定システム38を校正するために使用され、そして、本発明によって提供される校正電圧発生方法および校正方法は以下の通りである。

【0031】
最初に、充電手順が行われる。

【0032】
高電圧DC電力源31は、放電用抵抗器32を介して中央導線34を充填するために始動される。

【0033】
その間に、校正される容量性分圧器測定システム38は、前記中央導線上の測定ポイント37での電圧を測定し、そして、測定された波形は測定システム38のオシロスコープ上に表示される。図4に示されるように、ポイントAの前の測定された波形の直線は、中央導線34上のDC充電電圧を表している。

【0034】
次に、ブレークダウンさせる。

【0035】
充電時間の増加に伴い、中央導線34上の充電電圧は増加する。何故なら、放電ギャップ34は、前記中央導線と接地メタルエンクロージャ35との間に接続され、充電電圧もまた放電ギャップ33にかけられ、そして、前記充填電圧がある振幅値にまで増加すると、そのブレークダウンを引き起こすからである。放電ギャップ33のブレークダウンの後、前記中央導線の前記端36は、放電ギャップ33によって、接地メタルエンクロージャ35へのショート回路になり、そして、前記中央導線の前記他端37はオープンとなる。

【0036】
その間に、電圧測定計器は、前記中央導線の前記端36の充電電圧を測定するために用いられる。前記ブレークダウンの直前の電圧値は、放電ギャップ33のブレークダウン電圧である。充電電圧が達する最大電圧は7kVと記録され、すなわち、放電ギャップ33のブレークダウン電圧は7kVである。放電ギャップ33がブレークダウンした後、校正された容量性分圧器測定システム38によって中央導線の測定ポイント37で測定された波形は、図4に示されるように、ポイントAの後の波形の部分である。この波形の部分の形成について以下に説明する。

【0037】
放電ギャップ33がブレークダウンすると、中央導線34の前記一端36は、放電ギャップ33を介して、接地メタルエンクロージャ35に接地される。接地の直前に、中央導線34は7kVの電圧を有する。何故なら、前記中央導線の前記一端36は接地されているので、電圧は急激に零にまで減少し、そして、中央導線34上に進行波が形成されるからである。進行波の負の全反射は、前記ショート回路に起因して、前記中央導線の前記一端36上に発生し、そして、進行波の正の全反射は、前記オープン回路に起因して、前記中央導線の前記他端37上に発生する。理想的なケースでは、前記中央導線の波動インピーダンスは一様であり、そして、放電ギャップのブレークダウンは理想的なスイッチ特性を有し、その上、前記中央導線の前記他端37上に発生する電圧は周期的な方形波である。実際には、理想的なケースは実現できず、前記中央導線上の進行波には損失が存在し、そして、方形波は減衰し;また、放電ギャップ33のブレークダウンには時間がかかるので、方形波の前面はある立ち上がり時間を有する。これにもかかわらず、中央導線34の波動インピーダンスが十分に一様でであり、かつ、放電ギャップ33の性能が十分に高いときには、放電ギャップ33のブレークダウンによって発生する電圧進行波の第1の方形波は、理想的な方形波に非常に近い。

【0038】
最後に、校正手順が行われる。

【0039】
容量性分圧器測定システム38の周波数応答特性の校正では、図4の波形ダイアグラムによる第1の方形波の立ち上がり時間、つまり、第1の方形波のポイントAに対応する水平軸座標と第1の方形波のポイントBに対応するそれとの差が記録される。前記ダイアグラムから算出された第1の方形波の立ち上がり時間は6ナノ秒である。よって、測定システムの矩形波応答の立ち上がり時間は、少なくとも6ナノ秒となるように校正される。

【0040】
容量性分圧器測定システム38の分圧比の校正では、前記進行波がこの中央導線上に正の全反射を発生し、そして、反射後の前記二つの進行の電圧振幅値がその中でオーバーラップし、前記中央導線のオープン端で発生する高速過渡高電圧は、前記放電ギャップの前記記録された7kVのブレークダウン電圧の倍、つまり、14kVである。図4の波形ダイアグラムによると、第1の方形波の電圧振幅値、つまり、第1の方形波のポイントBに対応する垂直軸座標と第1の方形波のポイントAに対応するそれとの差が、63mVとなるように記録される。

【0041】
前記分圧比は、前記波形ダイアグラム内に記録された電圧振幅値に対する、前記中央導線の右端上に発生する高速過渡高電圧の電圧振幅値の比であり、つまり、前記分圧比は14kV/63mV=14000V/0.063V=222222.22である。よって、測定システムの分圧比は222222.22として校正される。

【0042】
ここで、本発明の実施形態中に含まれる特定の数値は概要説明のためだけのものであり、本発明の技術解決策を規定するべきものではないことに留意されたい。

【0043】
第2の実施形態
図5に示されるように、本発明によって提供される別の校正電圧発生デバイスは、高電圧DC電力源51、充電抵抗器52、放電ギャップ53、中央導線54および接地メタルエンクロージャ55を具備する。

【0044】
本実施形態では、中央導線54は高電圧導線であり、そして、接地メタルエンクロージャ55は接地線である。

【0045】
ここにおいて、高電圧DC電力源51は、充電抵抗器52を介して、GIS母線の中央導線54の一端56に接続され、放電ギャップ53は、中央導線54の他端と接地メタルエンクロージャ55との間に接続され、および、校正される容量性分圧器測定システム58は、前記中央導線の端56上に設置され、そして、前記中央導線の前記端上の測定ポイントで高速過渡高電圧を測定する。

【0046】
本実施形態の第1の実施形態からの相違は、本実施形態では放電ギャップおよび高電圧DC電力源が中央導線の異なる端に接続され、そして、第1の実施形態の中央導線の同じ端に放電ギャップおよび高電圧DC電力源が接続されていることである。本実施形態で提供されるデバイスの技術的動作は、第1の実施形態で提供されるそれと同じである。

【0047】
本実施形態によって提供される校正電圧発生デバイスは、容量性分圧器測定システム58を校正するために用いられる。本実施形態における校正電圧発生方法および校正方法は第1の実施形態におけるそれらと似ており、それで、詳細な説明はしない。それらの相違は、放電ギャップ53がブレークダウンした後に、放電ギャップ53に接続された中央導線の端57は、接地メタルエンクロージャ55へのショート回路となり;中央導線54の端56は充電抵抗器52を介して高電圧DC電力源51に接続され、そして、充電抵抗器52の抵抗値は中央導線54の波動インピーダンスよりも非常に大きいので、中央導線54の端56はオープン回路として扱うことができることである。

【0048】
上記実施形態における校正される測定システムによって選択された測定ポイントは、前記中央導線の前記端(ends)上に置かれ、そして、前記端は前記放電ギャップに接続されていない中央導線のそれらであることに留意されたい。測定ポイントは、前記中央導線の他の位置に選ぶことができ、そして、測定ポイント上の高速過渡高電圧の波形は論理的に取得することができる。

【0049】
さらに、上記実施形態における高電圧導線および接地線は、同軸構造を伴う二つの導線であり、そして、前記高電圧導線および前記接地線は、平行平板の二つの導線とすることができ、または、他の形状を伴う進行波線構造を有することに留意されたい。

【0050】
さらに、上記実施形態における測定システムは、容量性分圧器測定システムはであり、そして、前記測定システムは、高速過渡高電圧を測定するための他のシステムとすることができることに留意されたい。

【0051】
上記実施形態では、論理的に取得できる高速過渡高電圧、つまり、測定システムを校正するための校正電圧は、前記高電圧導線と前記接地導線の間に高電圧を印加することによって、高電圧導線上に発生され、前記高電圧導線の一端はオープン回路であること、そして、他端は放電ギャップを介して接地メタルエンクロージャへのショート回路であることなので、構造および校正方法を簡略化することの目的は実現される。

【0052】
上記実施形態では、実施形態の説明は異なる態様にフォーカスしており、そして、詳細には説明されていないある実施形態の一部は、他の実施形態の関連する部分に参酌されることができる。上記開示された上記実施形態の記述は当業者に本発明を可能または実施することをもたらす。これらの実施形態の多くの変更は当業者には明らかであり、そして、本明細書で規定される一般原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態で実現することができる。よって、本発明は、本明細書に示されたそれらの実施形態には限定されるのではなくて、本明細書に開示された原理および新規な特徴に一致する最も広い範囲に一致する。
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4