专利名称：Vfto测量中的多点同步触发系统及方法
技术领域：
本发明涉及强电磁辐射干扰和高地电位升干扰下的测量领域，尤其涉及一种VFTO(特快速暂态过电压，Very Fast Transient Overvoltage)测量中的多点同步触发系 统及方法。
背景技术：
超高压及以上的气体绝缘封闭式组合电器(GIS，Gas Insulated Switchgear)或 复合式组合电器(HGIS，Hybrid Gas Insulated Switchgear)中隔离开关操作时会产生特 快速暂态过电压(VFTO)。在多个测量点同步测量和记录VFTO信号，其中较为关键技术之一 就是测量系统中多台示波器的同步触发问题。目前，已有的触发方法是采用示波器的自触发，即利用示波器所测量到的信号本 身来触发示波器以开始记录数据。但是，当隔离开关动作之前，由于母线带有工频电压，试 验系统中对其它设备的操作也可能产生暂态干扰，而且示波器的输入端也会有电压信号； 因此，如果触发电平调整得不理想，示波器可能被误触发或漏触发，从而导致VFTO电压波 形不能被有效地记录。此外，这种方法也无法解决多点同步触发的问题，无法有效地进行多 点的波形对比和分析。综上所述，提供用于VFTO测量中多点同步触发示波器成为本领域亟待解决的一 项技术问题；进一步的，有效降低VFTO测量中电磁信号对系统的干扰成为本领域亟待解决 的又一项技术问题。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种VFTO测量中的多点同步触发系统及方 法，能够有效地避免系统受到低频电磁波的干扰问题。本发明的一个方面提供了一种VFTO测量中的多点同步触发系统，该系统包括电 磁波接收电路和电光转换电路；其中电磁波接收电路，用于接收隔离开关操作时断口击穿 时的电磁波，选取较高频段的电磁波，以及利用较高频段的电磁波的能量导通三极管；电光 转换电路，用于在三极管导通时，驱动多个发光二极管产生光信号；光信号通过光纤传送到 光电转换电路。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，该系统还包括 多个光电转换电路，用于接收光信号，并将光信号转换成电信号，作为示波器的触发信号。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，电磁波接收电 路进一步包括天线、电阻Rl、电阻R2、电感和三极管；其中天线、电阻Rl、电阻R2和电感依 次串联形成串联结构，电阻Rl和电阻R2的共端与三极管的基极连接；电感的、未与电阻R2 共端的另一端与三极管的发射极连接。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，电光转换电路 进一步包括电阻R、多个发光二极管；其中多个发光二极管并联后与电阻R串联，并且多个发光二极管的、未与电阻R共端的另一端与三极管的集电极连接。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，光电转换电路 进一步包括电阻R、发光二极管；其中电阻R与发光二极管并联；发光二极管通过光纤接 收电光转换电路产生的光信号，并将光信号转换成电信号，作为示波器的触发信号。 本发明的另一个方面提供了一种VFTO测量中的多点同步触发方法，利用前述任 意一项中的系统实现VFTO测量中的多点同步触发方法；该方法包括电磁波接收电路接 收隔离开关操作时断口击穿时的电磁波，选取较高频段的电磁波，以及利用较高频段的电 磁波的能量导通三极管；电光转换电路在三极管导通时，驱动多个发光二极管产生光信号； 以及将光信号传送到光电转换电路；多个光电转换电路分别接收光信号，并将光信号转换 成电信号，作为示波器的触发信号。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发方法的一个实施例中，通过天线接收 隔离开关操作时断口击穿时的电磁波；利用电阻Rl、R2与电感的分压作用，选取其中较高 频段的电磁波；电磁波的频率越高，电感的电抗越大，其上分得的电压也越大；当电压达到 三极管的阈值时，较高频段的电磁波的能量导通三极管。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发方法的一个实施例中，三极管导通时 同时驱动并联的多个发光二极管，用以同步触发多路信号。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发方法的一个实施例中，每一路的光信 号分别通过相同长度的光纤传输，用以保证光信号传播的同步性；以及每一路的光电转换 电路将光信号转换为电信号，确保触发信号的同步性。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发方法的一个实施例中，通过调节电阻 Rl和R2的电阻值，用以调节系统抗电磁干扰的灵敏度；当电阻Rl的电阻值相对于Rl增大 时，系统电磁干扰的灵敏度降低；当电阻R2的电阻值相对于R2增大时，系统电磁干扰的灵
敏度变大。本发明提供的微光束检测系统和VFTO测量中的多点同步触发系统及方法，在隔 离开关(如三极管)没有动作时，该系统能够有效地避免由于接收到较低频段的电磁能量 而发出光信号，从而进一步提高了 VFTO测量中的多点同步触发系统的抗干扰能力；即能够 有效地避免系统受到低频电磁波的干扰问题，因而不会在接收到较低频段的电磁能量而发 出光信号进而触发示波器的问题。
图1示出本发明实施例提供的一种VFTO测量中的多点同步触发系统的结构示意 图；图2示出本发明实施例提供的一种VFTO测量中的多点同步触发系统的结构示意 图；图3示出本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的另一个实施例的结构 示意图；图4示出本发明实施例提供的一种VFTO测量中的多点同步触发方法的流程图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。图1示出本发明实施例提供的一种VFTO测量中的多点同步触发系统的结构示意图。如图1所示，VFTO测量中的多点同步触发系统100包括电磁波接收电路模块 102、电光转换电路模块104和光电转换电路模块106 ；其中电磁波接收电路模块102，用于接收隔离开关操作时断口击穿时的电磁波，选取较 高频段(如50 IOOMHz，一般来说，试验表明，50 IOOMHz频段内有较强分量，可以通过 天线接收并用于触发)的电磁波，以及利用较 高频段的电磁波的能量导通电光转换电路模 块104的开关。例如，通过天线就近接收隔离开关操作时断口击穿时向外辐射的电磁波，利 用该电磁波的能量导通开关(如三极管)。电光转换电路模块104，用于在三极管导通时，驱动多个发光二极管产生光信号； 光信号被传送到光电转换电路。例如，当电光转换电路模块的开关被导通后，可以驱动多个 发光二极管产生光信号(即光脉冲)，所有光脉冲可以经过相同长度的光纤传播到光电转 换电路。光电转换电路模块106，用于接收光信号，并将光信号转换成电信号，作为示波器 的触发信号。例如，每个光电转换电路接收到光信号后，将其转换成电信号(即电脉冲)作 为示波器的触发信号；多台示波器接收到触发信号后可以同步开始记录数据。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，电磁波接收电 路模块102通过天线接收隔离开关操作时断口击穿时的电磁波；并利用电阻R1、R2与电感 的分压作用，选取其中较高频段的电磁波；电磁波的频率越高，电感的电抗越大，其上分得 的电压也越大；当电压达到三极管的阈值(如0. 7V)时，较高频段的电磁波的能量导通三极 管。具体来说，天线接收频带比较宽，当天线接收到电压信号后，通过电阻和电感分压，以电 感的分压作为输出信号，输出到三极管的基极。如果天线接收的频率越高，则电感的电抗越 大，其上分得的电压也越大。当电感分压达到一定程度(如开关阈值)时，就可以使三极管 导通。之后，电流流过多个发光二极管，发出光信号；在隔离开关没有动作时，该系统能够有 效地避免由于接收到较低频段的电磁能量而发出光信号，从而进一步提高了 VFTO测量中 的多点同步触发系统的抗干扰能力。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，三极管导通时 同时驱动并联的多个发光二极管，用以同步触发多路信号。具体来说，在三极管导通时，由 其同时驱动并联的多个发光二极管，保证了多路触发信号的同步性。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的实施例，能够有效地避免系统 受到低频电磁波的干扰问题，因而不会在接收到较低频段的电磁能量而发出光信号进而触 发示波器的问题。图2示出本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的另一个实施例的结构 示意图。如图2所示，VFTO测量中的多点同步触发系统中，电磁波接收电路模块进一步包 括天线(Antenna)、电阻R1、电阻R2、电感(Inductor)和三极管(Triode)。其中，天线、 电阻R1、电阻R2和电感依次串联形成串联结构，电阻Rl和电阻R2的共端与三极管的基极 (B)连接；电感的、未与电阻R2共端的另一端与三极管的发射极(E)连接，可以接地(GND)。在本发明的一个实施例中，可以选取但不限于Rl = 1ΜΩ，R2 = 200kΩ，L = lmH。电光转换电路模块进一步包括电阻R (本发明的一个实施例中，可以选取但不限于R = 200 Ω )、多个发光二极管；其中多个发光二极管并联后与电阻R串联，并且多个发光 二极管的、未与电阻R共端的另一端与三极管的集电极连接。例如，三极管集电极(C)和发 射极(E)之间最大可以流过500mA的电流，发光二极管的驱动电流一般情况下为15mA时； 如果预留裕度200mA，那么可以同时驱动20路的发光二极管，也就是说，对应的VFTO测量中 的多点同步触发系统最大可以同步触发20台示波器开始记录数据。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，通过调节可变 电阻器Rl和R2的电阻值，用以调节系统抗电磁干扰的灵敏度；当电阻Rl的电阻值相对于 R2增大时(如Rl增加，R2不变甚至减小)，系统电磁干扰的灵敏度降低；当电阻R2的电阻 值相对于Rl增大时(如R2增加，Rl不变甚至减小)，系统电磁干扰的灵敏度变大。具体来 说，可以通过调节电阻Rl和R2的大小，来调节该系统抗电磁辐射干扰的灵敏度。Rl增大 时，灵敏度降低，R2增大时，灵敏度变大。通过调节电阻的大小可以使得该系统对电磁干扰 的响应灵敏性进行调整，使其达到符合具体应用需要的触发效果。图3示出本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的另一个实施例的结构 示意图。如图3所示，VFTO测量中的多点同步触发系统中，光电转换电路进一步包括电阻 R(本发明的一个实施例中，可以选取但不限于R= IkQ)、发光二极管；其中电阻R与发光 二极管并联；发光二极管通过光纤接收电光转换电路产生的光信号，并将光信号转换成电 信号，作为示波器的触发信号。具体来说，每一路的光信号分别通过相同长度的光纤传输， 这样保证了信号的传播时间相同，保证了光信号传播的同步性。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，每一路的光电 转换电路将光信号转换为电信号，确保触发信号的同步性。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的实施例，使用同等规格的光纤 进一步避免了高频电磁干扰沿触发信号线路传导到示波器，既保证了示波器的安全，也保 证了测量结果的准确性。图4示出本发明实施例提供的一种VFTO测量中的多点同步触发方法的流程图。如图4所示，VFTO测量中的多点同步触发方法400，其采用前述任意一种多点同步 触发系统实现VFTO测量中的多点同步触发方法；该方法包括步骤402，电磁波接收电路接收隔离开关操作时断口击穿时的电磁波，选取较高频 段的电磁波，以及利用较高频段的电磁波的能量导通三极管。例如，通过天线接收隔离开关 操作时断口击穿时的电磁波；并利用电阻R1、R2与电感的分压作用，选取其中较高频段的 电磁波；电磁波的频率越高，电感的电抗越大，其上分得的电压也越大；当电压达到三极管 的阈值时，较高频段的电磁波的能量导通三极管。具体来说，天线接收频带比较宽，当天线 接收到电压信号后，通过电阻和电感分压，以电感的分压作为输出信号，输出到三极管的基 极。如果天线接收的频率越高，则电感的电抗越大，其上分得的电压也越大。当电感分压达 到一定程度(如开关阈值)时，就可以使三极管导通。之后，电流流过多个发光二极管，发 出光信号；在隔离开关没有动作时，该系统能够有效地避免由于接收到较低频段的电磁能 量而发出光信号，从而进一步提高了 VFTO测量中的多点同步触发系统的抗干扰能力。
步骤404，电光转换电路在三极管导通时，驱动多个发光二极管产生光信号；以及 将光信号传送到光电转换电路。例如，三极管导通时同时驱动并联的10个发光二极管，用 以同步触发多路光信号。步骤406，多个光电转换电路分别接收光信号，并将光信号转换成电信号，作为示 波器的触发信号。例如，三极管集电极(C)和发射极(E)之间最大可以流过500mA的电流， 发光二极管的驱动电流一般情况下为15mA时；如果预留裕度200mA，那么可以同时驱动20 路的发光二极管，也就是说，对应的VFTO测量中的多点同步触发系统最大可以同步触发20 台示波器开始记录数据。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统的一个实施例中，通过调节可变 电阻器Rl和R2的电阻值，用以调节系统抗电磁干扰的灵敏度；当电阻Rl的电阻值增大时， 系统电磁干扰的灵敏度降低；当电阻R2的电阻值增大时，系统电磁干扰的灵敏度变大。具 体来说，可以通过调节电阻Rl和R2的大小，来调节该系统抗电磁辐射干扰的灵敏度。Rl增 大时，灵敏度降低，R2增大时，灵敏度变大。通过调节电阻的大小可以使得该系统对电磁干 扰的响应灵敏性进行调整，使其达到符合具体应用需要的触发效果。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发方法的一个实施例中，每一路的光信 号分别通过相同长度的光纤传输，用以保证光信号传播的同步性；以及每一路的光电转换 电路将光信号转换为电信号，确保触发信号的同步性。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发方法的实施例，既保证了整个系统的 抗电磁干扰能力，又能够可靠、同步的触发多台示波器，使得多台示波器能够同步地、准确 无误地记录数据。参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明具有以下 优点1、本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统及方法的一个实施例，在隔离 开关(如三极管)没有动作时，该系统能够有效地避免由于接收到较低频段的电磁能量而 发出光信号，从而进一步提高了 VFTO测量中的多点同步触发系统的抗干扰能力。2、本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统及方法的一个实施例，每一路 光信号的传播都通过相同长度的光纤，保证了相同的传播时间和光信号传播的同步性；进 一步的，使用光纤也避免了高频电磁干扰沿触发信号线路传导到示波器，既保证了示波器 的安全，也保证了测量结果的准确性。3、本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统及方法的一个实施例，通过调 节可变电阻器Rl、R2的相对大小，可以对该系统抗电磁干扰的响应灵敏度进行调整，使得 达到最佳触发效果。 4、本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统及方法的一个实施例，适用于 超高压及以上电压等级的GIS/HGIS中VFTO的测量系统，也可以应用到其它需要在强电磁 干扰和高地电位升条件下进行多点同步测量的场合。本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明 限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。本发明中 描述的功能模块以及功能模块的划分方式仅为说明本发明的思想，本领域技术人员根据本 发明的教导以及实际应用的需要可以自由改变功能模块的划分方式及其模块构造以实现相同的功能；选 择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域 的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求
1.一种VFTO测量中的多点同步触发系统，其特征在于，所述系统包括电磁波接收电 路和电光转换电路；其中所述电磁波接收电路，用于接收隔离开关操作时断口击穿时的电磁波，选取较高频段 的电磁波，以及利用所述较高频段的电磁波的能量导通三极管；所述电光转换电路，用于在所述三极管导通时，驱动多个发光二极管产生光信号；所述 光信号通过光纤传送到光电转换电路。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括多个所述光电转换电 路，用于接收所述光信号，并将所述光信号转换成电信号，作为示波器的触发信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电磁波接收电路进一步包括天线、 电阻Rl、电阻R2、电感和三极管；其中所述天线、电阻R1、电阻R2和电感依次串联形成串联结构，所述电阻Rl和电阻R2的共 端与所述三极管的基极连接；所述电感的、未与电阻R2共端的另一端与所述三极管的发射极连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电光转换电路进一步包括电阻R、所 述多个发光二极管；其中所述多个发光二极管并联后与所述电阻R串联，并且所述多个发光二极管的、未与所 述电阻R共端的另一端与所述三极管的集电极连接。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光电转换电路进一步包括电阻R、所 述发光二极管；其中所述电阻R与所述发光二极管并联；所述发光二极管通过所述光纤接收所述电光转换 电路产生的所述光信号，并将所述光信号转换成电信号，作为示波器的触发信号。
6.一种VFTO测量中的多点同步触发方法，其特征在于，利用权利要求1-5中任意一项 所述的系统实现VFTO测量中的多点同步触发方法；所述方法包括所述电磁波接收电路接收隔离开关操作时断口击穿时的电磁波，选取较高频段的电磁 波，以及利用所述较高频段的电磁波的能量导通三极管；所述电光转换电路在所述三极管导通时，驱动所述多个发光二极管产生光信号；以及 将所述光信号传送到所述光电转换电路；多个所述光电转换电路分别接收所述光信号，并将所述光信号转换成电信号，作为示 波器的触发信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过天线接收隔离开关操作时断口击穿 时的电磁波；利用所述电阻R1、R2与所述电感的分压作用，选取其中较高频段的电磁波；所述电磁波的频率越高，所述电感的电抗越大，其上分得的电压也越大；当所述电压达 到所述三极管的阈值时，所述较高频段的电磁波的能量导通所述三极管。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三极管导通时同时驱动并联的所述 多个发光二极管，用以同步触发多路信号。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，每一路的所述光信号分别通过相同长度 的光纤传输，用以保证所述光信号传播的同步性；以及每一路的所述光电转换电路将所述光信号转换为电信号，确保触发信号的同步性。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过调节电阻Rl和R2的电阻值，用以调 节所述系统抗电磁干扰的灵敏度；当所述电阻Rl的电阻值相对于R2增大时，所述系统电磁干扰的灵敏度降低；当所述电 阻R2的电阻值相对于Rl增大时，所述系统电磁干扰的灵敏度变大。
全文摘要
本发明公开一种VFTO测量中的多点同步触发系统及方法，该方法包括电磁波接收电路接收隔离开关操作时断口击穿时的电磁波，选取较高频段的电磁波，以及利用较高频段的电磁波的能量导通三极管；电光转换电路在三极管导通时，驱动多个发光二极管产生光信号；以及将光信号传送到光电转换电路；多个光电转换电路分别接收光信号，并将光信号转换成电信号，作为示波器的触发信号。本发明提供的VFTO测量中的多点同步触发系统及系统，能够有效地避免由于接收到较低频段的电磁能量而发出光信号，从而进一步提高了VFTO测量中的多点同步触发系统的抗干扰能力。
文档编号G01R13/00GK102072979SQ20101051977
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者关永刚, 刘卫东, 岳功昌, 戴敏, 王磊 申请人:国家电网公司, 国网电力科学研究院, 清华大学