基于时域反射的特性阻抗测量

本文在介绍了传输线理论的基础上,对基于时域反射（TDR）的特性阻抗测量仪的原理进行了简要的介绍,重点介绍了测量中涉及到的信号处理算法,通过CCS开发平台,编程实现了该方法,并借助于特性阻抗测量仪实际测量所得的数据,分别在CCS和MATLAB中对该算法进行了仿真和验证,通过对比CCS和MATLAB中的仿真结果,证明了该处理方法是合理有效的。     

基于平行螺旋传输线的形变分布式测量机理研究

地表或地下形变的分布式测量是地质灾害监测中的重要组成部分,以平行螺旋传输线作为传感器,结合时域反射(time domain reflectometry,TDR)的测量方式可实现较大形变的连续分布式测量。已知平行螺旋传输线被拉伸时特性阻抗会随拉伸量的增大而增大,通过对平行螺旋传输线的电路模型和电场进行分析计算,得出了拉伸量与特性阻抗的理论近似模型,TDR技术用于测量平行螺旋传输线的形变位置和特性阻抗的变化量,根据推导的理论模型可以获得特性阻抗变化量与平行螺旋传输线拉伸量的关系,将多条平行螺旋传输线铺设于待测区域,能实时监测待测区域的形变量和形变位置。     

基于近场扫描和相似性度量的电路板故障区域检测

故障区域检测是电路板故障诊断的重要内容之一,近年来大量研究工作致力于通过理论仿真探索电路板故障诊断方法,但仿真条件与实测环境之间的差异降低了此类方法在实际应用中的可行性。结合实测电路板数据的特点,本文提出了一种基于近场扫描和时间序列相似性度量的电路板故障区域检测方法,该方法通过近场扫描获取正常状态、故障状态下的电路板的电磁辐射数据,采用变分模态分解(VMD)方法进行原始数据降噪,此后将两种状态的数据视为两类时间序列,运用改进的时间序列相似性度量算法计算两类时间序列的距离值,根据距离值判断电路板故障区域。根据数据集实验结果,使用本文的相似性度量算法处理时间序列相对其他算法展现出更佳的度量能力,距离值的分类精度也比3种对比算法分别高出6.3%、8.4%、4.2%。同时,实测数据实验结果和理论仿真结果的一致性验证了本文方法的可行性和实用性,该方法为电路板故障诊断提供了新的实现方式。     

高速视频处理系统的信号完整性分析

高速视频处理系统信号完整性问题主要存在于反射、串扰和延时等三个方面。通过传输线模型分析确定了系统电路板的阻抗特性,根据传输线的特性阻抗与负载阻抗相匹配的原则,提出了采用端接匹配电阻来减少高速总线反射与串扰的方法。在端接电阻前后分别对高速总线部分的信号波形的反射和串扰进行了仿真,而且利用IBIS模型进行了系统的延时分析,结果表明端接电阻的设计方案不仅能够有效减少信号反射和串扰带来的影响,还能够满足系统的时序要求。根据系统信号完整性的仿真结果设计了相应的布线规则,并确定了系统电路板的最终设计方案。布线后仿真和电路板实测结果均可以满足各项信号完整性的要求。     

xDSL用户环路分析仪的设计研究

本文研究xDSL用户环路分析仪的设计技术和实现方案,详细分析方案中的关键技术。对TDR时域反射测量、频响测量和噪声测量等功能,给出关键的测试方法和设计技术。通过数据采集和交换,在DSP数字信号处理中实现数字跟踪滤波、快速傅里叶变换和波形数据处理等,提高信号的测量动态范围和精度。使得在一台仪表内综合了频响测量、时域反射测量、噪声测量、离散多音频调制测量和DMM测量等功能。     

计及双界面的电缆绝缘水树缺陷时域反射解析模型

配电网中中压电缆的敷设条件相对较差，在环境水分和工作电压等因素的共同作用下容易在绝缘中生成水树缺陷，影响电缆绝缘的性能。时域反射法（TDR）可用于检测电缆故障，近来也有研究将其用于检测电缆绝缘局部缺陷，但检测结果与绝缘缺陷情况的关联尚不明晰。针对此问题，该文基于等效电路原理推导了同轴绝缘含水树缺陷时的等效介电常数，在此基础上结合传输线理论建立计及双界面反射的时域解析模型，可用于分析与预测电缆绝缘局部存在水树缺陷时TDR实验的反射波形。通过制作含模拟水树的电缆试样并进行TDR实验，考察了模拟水树缺陷的含水量、缺陷段长度和电导率等因素对TDR实验结果的影响。结果显示，模拟水树的TDR实验结果与解析模型的计算结果具有较好的对应性，初步验证了该模型用于分析与预测电缆绝缘局部缺陷反射特性的有效性。预期该解析模型有助于为TDR在电缆绝缘水树检测中的应用提供参考。     

地下配电网故障的自动定位

本文阐述了地下低压配电网 (ULVDN)中永久性故障的自动定位技术。此定位系统预先处理时域反射仪(TDR TimeDomainReflectometry)信号以消除由于单相支接引起的反射 ,再对三相开路故障或短路故障进行定位。此系统采用自适应滤波技术来分析TDR信号以进行故障定位。检测过程不仅使基于TDR的故障定位仪使用者的解读技能要求可以最低 ,而且还能区分是单相支接还是故障。采用从实际地下低压配电网 (ULVDN)获取的现场数据 ,与目前的做法相比较 ,对新方法的性能进行了评估。本文还给出了对距离达 2 10m电缆模型所记录数据的分析     

基于时域反射计的信号采集系统设计

时域反射计（TDR）是PCB行业检测产品的特征阻抗是否符合或达到预计要求的最主要的测试方法,也是解决信号完整性问题的主要手段。本文提出了一种基于时域反射计的信号采集系统的设计。首先讨论了时域反射计的测量原理和顺序等效采样方法。既而详细地介绍了数据采集、精密步进延迟等关键电路的设计实现。设计方案的正确性已在工程中得到验证。     

导波雷达液位测量装置在大型火力发电厂的应用

导波雷达液位计采用了TDR(时域反射)原理,电磁波传播不受介质密度、介质粘度、介质蒸汽、液面波动、液面泡沫的影响,对液位的测量精确,并且能耗低,在大型火力发电厂液位测量方面有广阔的应用前景。     

偏心同轴电缆特性阻抗的分析和计算

针对同轴电缆在制造及使用过程中易造成偏心,采用边界元法研究了几种典型同轴电缆内导体偏心时的特性阻抗,得到了相应的特性阻抗数据。这些数据将为同轴传输线在微波工程中的设计应用提供理论基础和参考数据。     

配电电缆中受潮接头的阻抗特性及其检测方法研究

电缆接头是电力电缆中最脆弱的部位,接头受潮是中压交联电缆的常见缺陷,如果未能及时得到修复,将导致电缆过早失效。文章围绕中间接头受潮后的阻抗特性及其检测方法开展研究,阐述了波在电缆中传播的折反射现象,以时域反射法的理论知识为基础,在CST (Computer Simulation Technology) Studio Suite中建立了10kV冷缩式中间接头的三维单芯模型,对中间接头不同程度进水情况下的阻抗特性和反射波形进行研究;在实验室10kV交联聚乙烯电缆中间部位的电缆接头上制作进水缺陷,分别进行电缆接头S参数测量和时域脉冲反射实验;最后,分析和比较了电缆受潮接头的阻抗特性仿真和实验结果,证明了使用时域脉冲反射技术对受潮电缆中间接头进行受潮诊断的可行性和有效性。     

An impedance measurement of a small‐capacitance circuit using transient responses for lightning surge analysis

A method to measure a small capacitance with its loss resistance using a set of transient current waveforms is proposed in this paper. The parameters are obtained from the time constants in the time domain. The method has high resistance to extraneous noise, because a time‐to‐frequency transformation, which is sensitive to noise, is not required. The transient current waveforms are obtained by a voltage or current source, a current transformer, and a waveform recorder. The measured capacitance by the proposed method is not affected by the capacitance of the voltage probe, because it is obtained without any voltage information. The sheath surge impedance of the current injection cable, which is indispensable for the transient measurement, is corrected. The application of the method has the advantage in that it allows the modeling of a fast transient of a power apparatus, comparing it with the steady‐state measurement using an impedance measuring instrument. The proposed method is applied to create an equivalent circuit between electrodes implanted into a piece of wood, and its reliability is confirmed by comparison between the measured and calculated results. Stray capacitances of a miniature circuit breaker are also measured, and the results show that the proposed method is applicable to equipment in power systems. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于DSP的阻抗测量系统的研究

根据矢量电流电压法阻抗测量原理,以数字化测量思路,提出了一种基于DSP的阻抗测量系统。该系统以DDS信号源为测量激励,通过对标准电阻和待测阻抗元件两端的信号进行采样,将采样信号进行DFT,最终通过相关计算,实现待测信号的虚实分离,得出测量结果。系统通过设置采样频率和采样点数,有效避免了信号频谱泄漏现象而产生测量误差。通过测量试验验证,给出了几种主要测量误差引发的原因以及减小误差的有效方法,最终保证了±1%的相对误差。相比利用相敏检波器和时间数字转换器测量阻抗,该系统在保证测量精度的同时,大大简化了硬件电路和软件设计。     

A new distance relaying algorithm based on complex differential equation for symmetrical components

This paper presents a new digital impedance measuring technique for transmission lines that combines symmetrical components and the complex differential equation of an equivalent fault loop circuit. The phase voltages and currents at the relaying point are transformed into symmetrical components using Fourier filters of short window length. Depending on fault type, an appropriate fault loop circuit is formed, signals of which are the appropriate symmetrical components, while a parameter of which is the positive sequence impedance being a geometrical measure of the distance from the relaying point to a fault. The impedance, however, is measured very fast by on-line solving the complex differential equation originated for this fault loop circuit. Consequently, this approach combines frequency domain estimation of symmetrical components (accurate filtration) and time domain measurement of positive sequence impedance (high speed response).

The presented method suits well the protection of parallel lines against high-resistance faults occurring very close to the far end of a line. A new method is proposed for detecting high-resistance faults and deciding which line out of two parallel lines actually suffers a fault.

The included EMTP test results demonstrate the efficiency of the proposed relaying algorithm.     

微波自动阻抗匹配系统的研究

匹配问题是微波系统中的一个重要环节.传统微波阻抗匹配技术很难对动态负载做到实时、快速、稳定的匹配,限制了微波系统在很多领域的应用.本文构建了一个能为大功率微波系统的动态负载提供匹配的自动阻抗匹配系统.此系统可以为负载尤其是动态负载提供快速、稳定、可重复的匹配,自动将反射系数稳定在工程理想值,从而实现微波功率的最佳传输.在构建了自动阻抗匹配系统的基础上,本文提出了一种快速匹配方法.通过仿真将销钉插入位置的深度与端口面上的等效阻抗联系起来,使得不同销钉插入深度值与端口阻抗值形成对应关系.在微波系统中,利用该对应关系可以快速实现阻抗匹配.     

基于调制域分析的信号抖动谱分析研究

本文基于调制域分析仪(MDA)的高精度无死区时频测量原理,研究了精确时间测量中影响测量结果的各种抖动,从统计学的角度对抖动进行了分类,进而分析了各种抖动产生的来源,提出了抖动分析的方法和途径;重点介绍了调制域分析仪项目中抖动分析的实现方法(即基于时频测量的FFT方法)。通过CCS开发平台,编程实现了该方法,并借助于调制域分析仪实际测量所得的数据,分别在CCS和MATLAB中对该算法进行仿真和验证,通过对比CCS和MATLAB中的仿真结果,证明了该抖动分析方法是合理有效的。     

高压直流输电系统短路比在线估计

高压直流输电系统中,获得实时短路比具有重要意义,其关键是实时取得交流系统的短路容量.基于戴维南等值电路,提出一种利用独立随机矢量协方差特性求解戴维南等值参数来计算短路容量,从而获得短路比的方法.为避免传统方法中戴维南等值参数的漂移问题,根据交流侧电气量测量值,求取其均值和偏差,利用独立随机矢量协方差特性对阻抗解析式进行简化,采用滑动数据窗在线计算得到等值阻抗.用等值阻抗计算得到交流系统短路容量,从而计算实时短路比,实现高压直流输电系统短路比的在线估计.通过理论仿真和对德阳-宝鸡±500 kV高压直流输电工程实测数据的分析,验证了方法的准确性和实时性.