。
[0038] 在一个实施例中，所述电容分压器通过第一锥体的顶端连接同轴电缆后再与积分 器相连接；所述同轴电缆的连接头采用气密射频连接头。
[0039] 本实施例中，同轴电缆的连接头采用气密射频接头，保证高频传输性能和系统的 气密性要求。分压器具有锥形结构，第一锥体和第二锥体从底面到锥顶尺寸结构逐渐减小 到与同轴电缆的连接头相匹配，这种锥体结构在电压波传播方向上的尺寸是渐变的，而这 种渐变方式实现了锥体波阻抗到同轴电缆波阻抗的平滑过渡，形成内部阻抗的相匹配，从 而避免形成折反射，进而避免因折反射引起的波形振荡和畸变。
[0040] 在一个实施例中，所述第一介质采用空气、氮气或六氟化硫气体中的一种或多种 混合气体；第二介质采用聚酰亚胺、聚乙烯、聚四氟乙烯或其它通用的高频介质材料；第一 锥体和第二锥体由导电金属材料制成。
[0041] 在一个实施例中，所述电容分压器外部包裹有第二外壳，所述第二外壳接地，所述 第二外壳为与电容分压器同轴的空心圆柱体，用以支撑以及固定电压分压器。
[0042] 在本实施例中，将第二外壳接地可以保证操作人员的安全，将第一锥体和第二锥 体固定于第二外壳可以确保其相对位置固定。
[0043] 在一个实施例中，图1为本发明基于模拟光电转换的脉冲电压实时测量系统示意 图。在本实施例中，包含锥形电容分压器1、同轴积分器2、模拟电-光转换发射模块3、模拟 光-电转换接收模块4、高速数据采集卡5、工控机6和同步测量模块。其中，锥形电容分压 器1与同轴积分器2通过射频接头连接；同轴积分器2的另一端作为输出端将电信号传递 给模拟电-光转换发射模块3 ;模拟电-光转换发射模块3将电压信号按线性比例转换为 模拟光强信号，并通过单模石英光纤传递至远端模拟光-电转换接收模块4 ;模拟光-电转 换接收模块4将光强信号按线性比例转换为电压信号，输入至高速数据采集卡进行数字化 转换，并将数字化结构传递给工控机6进行显示、存储和分析处理。
[0044] 在一个实施例中，图2为本发明基于模拟光电转换的脉冲电压实时测量系统原理 图。在本实施例中，电容分压器包括同轴的第一锥体1-1和第二锥体1-2,第二锥体1-1内 具有一锥形空间，此锥形空间锥角与预留窗口的结构相关，变化范围为15°~45°，第一 锥体1-2位于该锥形空间中，在第一锥体1-1的外表面与第二锥体1-2的内表面之间填充 有电介质膜1-3。电介质膜1-3的材料可以采用聚酰亚胺、聚乙烯或聚四氟乙烯，也可以采 用其它通用的高频低损耗电介质材料。第一锥体1-1可以设在外壳1-6内，外壳1-6接地。
[0045] 第一锥体的锥顶1-1-2与同轴电缆接头1-7相连，同轴电缆接头1-7的另一端作 为信号输出端，与所述同轴积分器2的一端2-1相连。
[0046] 第一锥体的底面1-1-1作为电容分压器高压臂的一部分，可与母线1-4及母线1-4 与底面1-1-1之间的填充气体1-5构成高压臂电容，底面直径与所测信号的频率相关，具体 的，当脉冲电压沿着母线轴向传播时，不同的横截面处在同一时刻感应到的电位是不相等 的，要测量出准确的电压波形，就要求感应电极板的尺寸远远小于测量波形的波长。电极的 轴向尺寸可按下式计算：
【主权项】
1. 一种基于模拟光电转换的隔离型脉冲电压实时测量系统，其特征在于： 所述系统包括电容分压器、积分器、模拟电-光转换发射模块、模拟光-电转换接收模 块，数据采集卡、工控机和同步测量模块； 所述电容分压器将测量得到的脉冲电压信号发送给积分器； 所述积分器接收电容分压器发送的脉冲电压信号，并将所述脉冲电压信号进行处理后 发送给模拟电-光转换发射模块； 所述模拟电-光转换发射模块将接收的所述处理后的脉冲电压信号转换成光信号，并 将所述光信号发送给模拟光-电转换接收模块； 所述模拟光-电转换接收模块将收到的光信号转换为电压信号并发送给数据采集卡 和同步测量模块； 数据采集卡将接收到的电压信号转换成数字信号供工控机进行处理； 所述同步测量模块包括有电荷耦合器件、光谱分析仪或其他同步测量装置，所述同步 测量模块通过接收所述模拟光-电转换接收模块发送的电压信号来实现对所述同步测量 装置的触发。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于：优选的，所述电容分压器为锥形电容分压 器，包括有同轴的第一锥体和第二锥体；所述第一锥体的底面与GIS腔体中的母线及两者 间填充的第一介质构成高压臂电容；所述第一锥体外表面与第二锥体内表面及它们中间填 充的第二介质构成低压臂电容。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述第一锥体的锥角与第二锥体的锥角 的角度相同，且第一锥体完全置入第二锥体内；所述第一锥体底部外侧有螺纹，所述第二锥 体底部内侧有螺纹，所述第一锥体底部通过所述螺纹旋入第二锥体底部。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述积分器、模拟电-光转换发射模块置 于同一屏蔽箱内，且所述屏蔽箱与电容分压器共地。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述积分器为阻容积分器，所述积分器外 部有第一外壳，所述第一外壳采用金属制成的空心圆柱体结构，用于保证积分器两侧的电 位一致。
6. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述模拟电-光转换发射模块采用电池 供电，且所述供电电池也置于屏蔽箱内。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述模拟电-光转换发射模块通过单模 石英光纤将光信号发送给模拟光-电转换接收模块。
8. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述电容分压器通过第一锥体的顶端连 接同轴电缆后再与积分器相连接；所述同轴电缆的连接头采用气密射频连接头。
9. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述第一介质采用空气、氮气或六氟化硫 气体中的一种气体或多种混合气体；第二介质采用聚酰亚胺、聚乙烯、聚四氟乙烯或其它通 用的电介质材料；第一锥体和第二锥体由导电金属材料制成。
10. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述电容分压器外部有第二外壳，所述 第二外壳接地，所述第二外壳为与电容分压器同轴的空心圆柱体，用以支撑以及固定电压 分压器。
【专利摘要】本发明公开了一种基于模拟光电转换的隔离型脉冲电压实时测量系统，包括锥形电容分压器、同轴积分器、模拟电-光转换发射模块、模拟光-电转换接收模块、高速数据采集卡、工控机以及同步脉冲测量模块。高电压脉冲经锥形电容分压器后，由模拟电-光转换发射模块将脉冲电压波形按线性比例转换为光强脉冲波形，通过单模石英光纤传输到远端，再由模拟光-电转换接收模块将传输的光强脉冲信号转为电压波形信号，由高速数据采集卡采集并记录，在工控机上进行记录和处理。同时可以通过同步脉冲输出完成对增强电荷耦合器件以及光谱分析仪等同步测量系统的触发。本发明解决了高电压实验和脉冲功率装置中远距离实时测量脉冲电压的问题和地电位隔离的问题。
【IPC分类】G01R19-00
【公开号】CN104833837
【申请号】CN201510229952
【发明人】赵军平, 秦逸帆, 文韬, 游浩洋, 张乔根, 李金忠, 吴超, 张书琦, 马径坦, 郭璨, 刘轩东, 庞磊, 郑浩, 王庆军, 朱胜龙
【申请人】国网安徽省电力公司, 西安交通大学, 中国电力科学研究院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月7日