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量子电压标准综述:研究现状、应用及发展趋势
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作者 王保帅 麻滨麒 +5 位作者 肖勇 胡珊珊 宋宏天 刘小虎 赵伟 李世松 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期408-422,I0034,共16页
不同于传统的实物电压标准,量子电压标准与基本物理常数直接关联,因此具有准确度高、稳定性好等优势。该文回顾发现约瑟夫森效应以及直流量子电压标准建立的过程,重点梳理可编程约瑟夫森交流电压标准和脉冲驱动型约瑟夫森交流电压标准... 不同于传统的实物电压标准,量子电压标准与基本物理常数直接关联,因此具有准确度高、稳定性好等优势。该文回顾发现约瑟夫森效应以及直流量子电压标准建立的过程,重点梳理可编程约瑟夫森交流电压标准和脉冲驱动型约瑟夫森交流电压标准的基本原理、存在的问题和应用现状,并对这两种交流量子电压标准的性能和适用范围进行比较。鉴于准确计量电能的重要性,特别介绍目前国际上基于交流量子电压标准构建的两种交流功率标准。最后,对量子电压标准的未来发展方向和应用前景进行展望。 展开更多
关键词 量子电压标准 可编程约瑟夫森电压标准 约瑟夫森效应 交流电压标准
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交流量子电压标准研究综述 被引量:22
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作者 周琨荔 屈继峰 +1 位作者 张钟华 赵伟 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期486-491,共6页
相比于传统的实物电压标准,基于约瑟夫森效应建立的交流量子电压标准,具有复现性好、稳定性高和不确定度低等优点。从物理原理、存在问题以及应用价值等角度出发,梳理、归纳先后发展起来的可编程约瑟夫森电压标准和脉冲驱动的交流约瑟... 相比于传统的实物电压标准,基于约瑟夫森效应建立的交流量子电压标准,具有复现性好、稳定性高和不确定度低等优点。从物理原理、存在问题以及应用价值等角度出发,梳理、归纳先后发展起来的可编程约瑟夫森电压标准和脉冲驱动的交流约瑟夫森电压标准,并比较这两种量子电压标准的计量性能,介绍我国构建交流量子电压标准的现状及进展。 展开更多
关键词 计量学 交流电压标准 可编程约瑟夫森电压标准 交流约瑟夫森电压标准
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一种可程控约瑟夫森直流电压标准装置 被引量:8
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作者 刘民 李继东 +1 位作者 严明 蔡建臻 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第10期8-12,共5页
在直流电压量值体系中,约瑟夫森直流电压标准已经成为我国电压单位(伏特)复现的基准,利用约瑟夫森效应,直流电压单位直接溯源到频率和约瑟夫森常数KJ-90。本文介绍了约瑟夫森结的结构原理,以及一种可程控约瑟夫森电压标准装置的工作原... 在直流电压量值体系中,约瑟夫森直流电压标准已经成为我国电压单位(伏特)复现的基准,利用约瑟夫森效应,直流电压单位直接溯源到频率和约瑟夫森常数KJ-90。本文介绍了约瑟夫森结的结构原理,以及一种可程控约瑟夫森电压标准装置的工作原理和特点。在直流电压-10~+10V测量范围内,可以用于检定校准固态电压标准器、标准电池和直流分压器,也可以输出约瑟夫森直流电压,用于校准数字电压表10V以下量程以及线性度。 展开更多
关键词 约瑟夫森电压标准装置 约瑟夫森效应 直流电压标准 量值传递
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免液氦量子电压标准低温系统设计与研究 被引量:2
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作者 王曾敏 李红晖 +5 位作者 廖福剑 贾正森 徐晴 田正其 段梅梅 王磊 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期1352-1359,共8页
提出一种免液氦量子电压标准低温系统,给出了设计和结构,详细分析了10 K左右NMIJ结阵的结构和超导特性。实验结果表明,设计和研制的免液氦量子电压标准低温系统,能够较好地为NMIJ约瑟夫森结阵提供10 K左右低温环境,测得的临界电流和超... 提出一种免液氦量子电压标准低温系统,给出了设计和结构,详细分析了10 K左右NMIJ结阵的结构和超导特性。实验结果表明,设计和研制的免液氦量子电压标准低温系统,能够较好地为NMIJ约瑟夫森结阵提供10 K左右低温环境,测得的临界电流和超导量子电压台阶宽度满足结阵超导特性使用要求,为下一步直流量子电压的准确输出奠定了基础。 展开更多
关键词 计量学 免液氦量子电压标准 约瑟夫森低温恒温器 超导量子电压
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免液氦量子电压标准热传导特性 被引量:2
5
作者 王曾敏 李红晖 +3 位作者 段梅梅 王致君 王思云 王磊 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期636-643,共8页
基于小型Gifford-McMahon(G–M)制冷机的低温系统是免液氦量子电压标准的关键组件之一,然而由于量子效应的电学表征与结阵表面温度密切相关,结阵芯片对环境温度高度敏感。特别是当结阵表面辐照较大功率的微波时,大量热负荷加剧了无液氦... 基于小型Gifford-McMahon(G–M)制冷机的低温系统是免液氦量子电压标准的关键组件之一,然而由于量子效应的电学表征与结阵表面温度密切相关,结阵芯片对环境温度高度敏感。特别是当结阵表面辐照较大功率的微波时,大量热负荷加剧了无液氦环境下超导量子态的不稳定性。针对上述问题,深入分析和研究了免液氦量子电压标准的低温固体热传导特性,建立低温恒温系统两级辐射漏热及结阵接触热传导模型,应用该模型设计了低温恒温器,并开展了结阵温度稳定性和超导电流–电压(I–U)特性实验。实验结果表明:2伏可编程约瑟夫森结阵所有子阵列的量子电压台阶宽度均大于1.3 mA,验证了所提模型的准确性和可行性。该研究的相关理论和方法可为免液氦量子电压标准低温系统设计和完善提供重要依据。 展开更多
关键词 电磁计量 免液氦量子电压标准 接触热传导 闭环制冷系统 约瑟夫森效应
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分体串联式电压标准应用于750kV检定车
6
作者 樊博 李伟 +6 位作者 展宗辉 张浩淼 王伟 程志强 王涛 舒一飞 邢雅 《电子测量技术》 2016年第10期37-41,共5页
为了解决当前750kV电压互感器误差试验存在标准体积庞大、工作任务繁重和安全隐患突出等问题,提出了一种现场检定车研制技术方案。该方案采用串联谐振升压和比较法试验原理,独具特点的是标准电压互感器采用分体串联非标组合式原理,应用... 为了解决当前750kV电压互感器误差试验存在标准体积庞大、工作任务繁重和安全隐患突出等问题,提出了一种现场检定车研制技术方案。该方案采用串联谐振升压和比较法试验原理,独具特点的是标准电压互感器采用分体串联非标组合式原理,应用工频电压串联加法和分体式结构设计,将上下级电压标准通过高压隔离互感器进行一次和二次串联,能够在满足规定耐压强度和准确度要求的前提下大幅降低设备体积和绝缘要求,而且下级330kV电压标准可单独使用,从而可极大地提高设备利用率。此外还介绍了电容式电压比例标准方法,分析了现场试验环境对该电压标准的影响误差,并通过现场应用实例的试验数据表明,利用检定车开展750kV电压互感器误差检定试验结果与电容式电压比例标准方法的试验结果基本一致,说明本文设计方案的试验结果准确可靠,具备实际应用价值。 展开更多
关键词 750KV变电站 检定车 误差试验 串联式电压标准
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电压标准的现状与发展趋势
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作者 周玉清 《实用测试技术》 2000年第6期41-43,共3页
本文是电压标准世纪行的速写篇。简述直流电压标准的现状与发展趋势。温度及测温影响是量子基准—标准电池传递环节中重要的误差源 ,减小其影响的唯一途径是量子基准的适度普及。
关键词 电压标准 标准电池 齐纳标准 约瑟夫森效应
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约瑟夫森电压基准与固态电压标准的稳定性考核 被引量:3
8
作者 朱霞辉 吕燕 《电子测量技术》 2007年第2期1-2,5,共3页
从2006年1月1日起,国家正式启用约瑟夫森电压基准,国家电压基准改值的大小为0.58μV。溯源到固态电压标准,由于其准确度等级高(年稳定性为2E-6),国家电压基准的改值将对其产生一定的影响。固态电压标准作为电学实验室直流电压的最高标准... 从2006年1月1日起,国家正式启用约瑟夫森电压基准,国家电压基准改值的大小为0.58μV。溯源到固态电压标准,由于其准确度等级高(年稳定性为2E-6),国家电压基准的改值将对其产生一定的影响。固态电压标准作为电学实验室直流电压的最高标准,在对其进行稳定性考核时,无论是用绘图方式还是计算方式都要注意国家电压基准改值的影响。本文详细给出了溯源到国家电压基准的固态电压标准的稳定性考核方法和过程及考核中需要注意的问题。 展开更多
关键词 约瑟夫森电压基准 固态电压标准 稳定性
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由一套共用微波源激励的1伏特约瑟夫森结阵列电压标准的比对
9
作者 张朝军 《实用测试技术》 1995年第4期49-50,共2页
我们已经实现了由同一微波源激励的BIPM①和BNM/LCIE②的约瑟夫森结阵列之间的直接比对,测得1018V电平的平均值之差为1.2×10-10,总的不确定度低于1.7×10-10,这次测量从技术上考虑到了其... 我们已经实现了由同一微波源激励的BIPM①和BNM/LCIE②的约瑟夫森结阵列之间的直接比对,测得1018V电平的平均值之差为1.2×10-10,总的不确定度低于1.7×10-10,这次测量从技术上考虑到了其它因子的闭合检查,以此来消除频率的不稳定带来的不确定度。在这种情况下,我们还研究了不同指示器的分辨率。 展开更多
关键词 微波源激励 约瑟夫森结阵列 电压标准
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脉冲驱动型与可编程型交流量子电压的直接比对
10
作者 贾依辰 施杨 +3 位作者 钱璐帅 周琨荔 赵建亭 屈继峰 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期44-50,共7页
脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵,具有频谱纯净、频带宽等优点。可编程约瑟夫森电压标准通过偏置电流驱动约瑟夫森结阵,输出幅值大,但合成频率低且含有高次谐波分量。文章基于差分采样技术开展了两套... 脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵,具有频谱纯净、频带宽等优点。可编程约瑟夫森电压标准通过偏置电流驱动约瑟夫森结阵,输出幅值大,但合成频率低且含有高次谐波分量。文章基于差分采样技术开展了两套交流量子电压系统的比对验证。实验验证了频率为50 Hz、62.5 Hz、100 Hz,有效值为0.75 V的交流量子电压一致性,并评估了采样器增益、采样器频率响应、传输线修正以及感应电压与串扰对差分采样结果的影响。比对结果表明两套量子电压系统在频率50 Hz、62.5 Hz、100 Hz,有效值0.75 V条件下的一致性分别为(0.025±0.320)μV/V、(0.005±0.124)μV/V、(0.150±0.215)μV/V。文章的研究工作可以为国际计量局建议的BIPM.EM-K10比对提供技术基础。 展开更多
关键词 差分采样 直接比对 可编程型约瑟夫森电压标准 脉冲驱动型交流量子电压标准
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150 mV脉冲驱动交流量子电压芯片的研制
11
作者 徐思思 程千硕 +5 位作者 李晓宇 韩琪娜 钟青 李劲劲 曹文会 钟源 《计量学报》 北大核心 2025年第1期25-29,共5页
超导芯片是脉冲驱动任意波形合成系统(JAWS)系统的核心。由中国计量科学研究院(NIM)自行研制的JAWS芯片,采用渐变波导结构以补偿阵列中不同位置的约瑟夫森结所感受到的差异化驱动脉冲强度,通过测试芯片的I-V特性曲线,以及使用脉冲序列... 超导芯片是脉冲驱动任意波形合成系统(JAWS)系统的核心。由中国计量科学研究院(NIM)自行研制的JAWS芯片,采用渐变波导结构以补偿阵列中不同位置的约瑟夫森结所感受到的差异化驱动脉冲强度,通过测试芯片的I-V特性曲线,以及使用脉冲序列驱动芯片合成交流信号来验证芯片的电学性能。测试结果表明:芯片中集成的8000个约瑟夫森结全部正常工作,成功研制了有效值150 mV交流、1 kHz量子电压信号输出的超导芯片,高次谐波的幅值比基频低105 dB。 展开更多
关键词 电学计量 量子电压芯片 电压标准 脉冲驱动 渐变波导 约瑟夫森结
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可编程约瑟夫森结阵电压输出算法比较
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作者 乔瓛 曹文会 +2 位作者 李劲劲 万军 佘冠华 《计量学报》 北大核心 2025年第3期412-418,共7页
介绍了用于可编程约瑟夫森结阵电压输出的平衡三进制算法和非整数进制算法的原理。通过1个实际可编程约瑟夫森结阵的案例,从算法的执行流程、时间复杂度、结数偏移量、区段选取情况等方面对这2种算法进行了全面的比较分析。发现非整数... 介绍了用于可编程约瑟夫森结阵电压输出的平衡三进制算法和非整数进制算法的原理。通过1个实际可编程约瑟夫森结阵的案例,从算法的执行流程、时间复杂度、结数偏移量、区段选取情况等方面对这2种算法进行了全面的比较分析。发现非整数进制算法拥有更简洁的执行流程,更高的运算速度,可以选择更少子结阵输出相同的电压。而在绝对结数的偏移量方面,2种算法的结果几乎是一致的。另外,非整数进制算法既可以用于二进制和三进制序列表达整数计算,也可以用于非整数制序列整数表达计算,这种性质充分表明了其具有非常高的优越性。 展开更多
关键词 电学计量 量子电压标准 可编程约瑟夫森结阵 平衡三进制 非整数进制 时间复杂度
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基于电压串联加法的1000kV国家工频电压计量标准 被引量:12
13
作者 周峰 岳长喜 +2 位作者 雷民 王乐仁 姜春阳 《计量学报》 CSCD 北大核心 2012年第6期541-545,共5页
国家高电压计量站使用了特殊设计的准确度达0.01级的1000kV串联式标准电压互感器成功地进行了1000kV工频电压加法试验,比值差和相位差测量不确定度均小于等于2×10-5和0.06’。所得量值与800kV电容式工频电压比例标准装置测量结... 国家高电压计量站使用了特殊设计的准确度达0.01级的1000kV串联式标准电压互感器成功地进行了1000kV工频电压加法试验,比值差和相位差测量不确定度均小于等于2×10-5和0.06’。所得量值与800kV电容式工频电压比例标准装置测量结果比对,比值差的最大偏差为2.7×10-5,相位差的最大偏差为0.11’。 展开更多
关键词 计量学 特高压 电压加法 串联式电压互感器 电压比例标准 临近效应
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谐波电压比例标准装置及溯源方法研究 被引量:5
14
作者 姜春阳 周峰 +3 位作者 袁建平 卢欣 雷民 殷小东 《电测与仪表》 北大核心 2016年第23期6-10,22,共6页
为解决高压谐波电压比例标准的量值溯源问题,将传统的工频电压串联加法扩展应用于电磁式谐波电压比例标准的量值溯源,并基于压缩气体电容器研制了适用于50 Hz^2 500 Hz条件下使用的电容分压器,并完成其不同频率点下的比例量值溯源,经测... 为解决高压谐波电压比例标准的量值溯源问题,将传统的工频电压串联加法扩展应用于电磁式谐波电压比例标准的量值溯源,并基于压缩气体电容器研制了适用于50 Hz^2 500 Hz条件下使用的电容分压器,并完成其不同频率点下的比例量值溯源,经测试,电磁式谐波电压比例标准在50 Hz、150 Hz一直到2 500 Hz十个频率点下的测量误差优于0.02%,宽频电容分压器50 Hz^2 500 Hz测量误差优于0.1%。 展开更多
关键词 谐波电压 电压比例标准 电容分压器 量值溯源 误差测试
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我国互联电网电压稳定评价标准框架探讨 被引量:29
15
作者 马世英 印永华 +2 位作者 李柏青 唐晓俊 刘丽平 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第17期7-13,共7页
作者介绍了我国电力系统电压无功管理标准,指出了无功管理标准中存在的问题,推荐了静态电压稳定评价指标,并结合我国电网的发展现状,借鉴国外电压稳定的评价标准,分析了影响电压稳定评价的相关因素,提出了适合于我国互联电网电压稳定性... 作者介绍了我国电力系统电压无功管理标准,指出了无功管理标准中存在的问题,推荐了静态电压稳定评价指标,并结合我国电网的发展现状,借鉴国外电压稳定的评价标准,分析了影响电压稳定评价的相关因素,提出了适合于我国互联电网电压稳定性评价的标准框架。 展开更多
关键词 电力系统 互联电网 电压稳定评价标准 有功裕度 无功裕度
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溯源至脉冲驱动型交流量子电压的功率测量系统 被引量:1
16
作者 卢奇亮 周琨荔 +8 位作者 韩琪娜 施杨 赵建亭 杨雁 徐磊 鲁云峰 黄璐 翟昌伟 屈继峰 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期1585-1592,共8页
搭建了基于脉冲驱动型约瑟夫森电压标准的交流功率测量系统。通过精密感应分压器和双级电流互感器、采样电阻将交流功率的电压和电流信号转换为两路1 V以内的交流电压,采用切换开关的方式实现两路交流电压至两套交流量子电压标准的溯源... 搭建了基于脉冲驱动型约瑟夫森电压标准的交流功率测量系统。通过精密感应分压器和双级电流互感器、采样电阻将交流功率的电压和电流信号转换为两路1 V以内的交流电压,采用切换开关的方式实现两路交流电压至两套交流量子电压标准的溯源。通过计算复数比值得到两路被校准交流电压之间的相位差,经角差修正后得到交流功率源中电压和电流的相位差。系统只需要一套电压比较模块,省去了专用相位测量模块,其相比于现有技术方案具有结构简单的优点。在电压220 V、电流1 A、频率60 Hz、功率因数1.0的测试条件下,测量不确定度为5.6μW/VA(k=2)。所研制系统的测量结果与基于标准功率表的测量结果具有较好的一致性。相关研究工作可以为建立新一代溯源至宽频量子电压的交流功率基准提供参考。 展开更多
关键词 电学计量 交流功率测量 脉冲驱动型约瑟夫森电压标准 切换开关 复数比值
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1000kV标准电压互感器的量值溯源与传递 被引量:5
17
作者 叶国雄 郭克勤 +2 位作者 刘彬 刘翔 黄华 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1239-1244,共6页
特高压工程用1000 kV电容式电压互感器的校准需要1000 kV标准电压互感器,而我国工频电压比例标准的最高溯源电压等级为500 kV,1000 kV标准电压互感器的量值溯源问题关系到量值的准确。SF6气体标准电容器具有良好的线性度,电流比较仪型... 特高压工程用1000 kV电容式电压互感器的校准需要1000 kV标准电压互感器,而我国工频电压比例标准的最高溯源电压等级为500 kV,1000 kV标准电压互感器的量值溯源问题关系到量值的准确。SF6气体标准电容器具有良好的线性度,电流比较仪型高压电容电桥有较高的准确度,且二者的量值都具有可溯源性,由它们组成的系统可对1000 kV标准电压互感器的电压系数进行测量。1000 kV标准电压互感器在60%溯源基准点电压下的误差可以采用比较法溯源到高准确度的500 kV标准电压互感器上,根据基准点误差和电压系数用外推法实现1000 kV标准电压互感器在全量程范围内的量值溯源。采用该方法完成了1000 kV标准电压互感器的溯源,采用比较法对我国第1台特高压工程用1000 kV电容式电压互感器进行了量值传递。结果表明,该方法是可行的,并可用于1000 kV工频电压比例标准的建标。 展开更多
关键词 1000kV 标准电压互感器 量值溯源 量值传递 电压系数 外推法
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1000kV串联式标准电压互感器的研制 被引量:14
18
作者 周峰 郑汉军 +3 位作者 雷民 章述汉 肖凯 胡宗泉 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期464-469,共6页
为了满足在1000kV级特高压电网建设中开展工频电压量值溯源及量值传递工作的需要,对一种基于工频电压加法原理的1000kV串联式标准电压互感器(TV)结构进行了设计,并建立了相关的数学模型。考虑到由于高压隔离互感器(HVIT)绝缘距离的存在... 为了满足在1000kV级特高压电网建设中开展工频电压量值溯源及量值传递工作的需要,对一种基于工频电压加法原理的1000kV串联式标准电压互感器(TV)结构进行了设计,并建立了相关的数学模型。考虑到由于高压隔离互感器(HVIT)绝缘距离的存在而引入的大漏感量严重影响了其准确度,特采用了在HVIT一次侧串联电容的方式对漏感抗进行补偿的方法,大大提高HVIT的准确度。针对上、下级结构电容相差太大而导致的分压不均问题,通过在上级并联高压电容器的方法加以解决,并通过有限元分析对电场进行了仿真计算,验证了设计的可行性。与传统的电磁式标准电压互感器相比,该设计在满足相关规程规定的工频耐压与准确度要求的前提下大大降低了单台互感器的体积、质量及绝缘要求,为开展频繁的现场检定工作创造了条件。 展开更多
关键词 特高压 电压串联加法 串联式标准电压互感器 高压隔离互感器 漏电抗 有限元
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振荡型雷电冲击电压和标准雷电冲击电压在220kV GIS中的分布特性研究 被引量:8
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作者 车斌 张亮 +4 位作者 李军浩 王斯斯 李智宁 熊俊 陆国俊 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期125-131,共7页
GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,其在出厂时会进行双指数型冲击考核其绝缘性能,而在现场试验时则会采用振荡型冲击电压波形,在两种冲击电压波形作用下GIS内部各节点的电压分布情况是进行试验结果分析的基础。为了掌握不同类型... GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,其在出厂时会进行双指数型冲击考核其绝缘性能,而在现场试验时则会采用振荡型冲击电压波形,在两种冲击电压波形作用下GIS内部各节点的电压分布情况是进行试验结果分析的基础。为了掌握不同类型冲击下的电压分布情况,文中利用数值仿真软件ATP-EMTP,对某220 kV GIS设备进行了仿真建模,分别对振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波两种电压波下GIS中波的传播情况和各节点出线的电压分布进行了仿真研究,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析。结果表明,相比振荡型雷电冲击,施加双指数雷电冲击时会出现相对较大的过电压,随着测量节点与入口处距离的增加,节点电压降低,波形的畸变减弱。文中的研究结果为GIS现场冲击耐压试验方案的确定、整体绝缘强度的判断提供了数据支持。 展开更多
关键词 GIS 振荡型冲击电压 标准冲击电压 电压分布
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高等级直流电压参考标准的设计 被引量:4
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作者 杨振吉 才滢 《电测与仪表》 北大核心 2001年第8期18-21,共4页
介绍了低成本、高稳定度的直流电压参考标准的研制,该标准器可取代0.0002级以下的标准电池,具有较高的应用和推广价值。
关键词 电压参考标准 稳定度 不确定度 直流电压
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