TOP > 中国の大学の特許 > 清華大学の特許一覧 > 校正電圧発生デバイスおよび方法

校正電圧発生デバイスおよび方法

国内特許コード P150011756
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2012-554201
公表番号 特表2013-527429
出願日 平成23年3月11日(2011.3.11)
公表日 平成25年6月27日(2013.6.27)
国際出願番号 CN2011000383
国際公開番号 WO2011103775
国際出願日 平成23年3月11日(2011.3.11)
国際公開日 平成23年9月1日(2011.9.1)
発明者
  • リウ、ウェイドン
  • チェン、ウェイジャン
  • ワン、シャオウ
  • ユエ、ゴンチャン
  • ワン、チェンユ
  • リ、ジビン
出願人
  • 清華大学
  • 国家電網公司
  • 中国電力科学研究院
発明の名称 校正電圧発生デバイスおよび方法
発明の概要 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
従来技術、競合技術の概要



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。





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。





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。





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。





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。





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。





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。

産業上の利用分野



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。

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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2012554201thum.jpg
出願権利状態 公開
分野
  • 物理学
  • 電気
※ 特許の内容に興味を持たれた方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close