通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法及其阻抗变换系统

1.本发明属于避雷器技术及电压信号采集技术领域，具体涉及一种通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法及其阻抗变换系统。


背景技术：

2.过电压是影响电力系统可靠性和稳定性的主要因素，过电压的监测对研究过电压的诱因和绝缘配合设计有重大价值。如何获取过电压信号是过电压监测技术的关键，目前已有的电压测量装置由于自身局限性均难以满足过电压在线监测的实际需求。
3.氧化锌避雷器作为保护电气设备的主要装置，与电力系统一次侧直接连接；氧化锌避雷器监测过电压的原理为选用与氧化锌避雷器非线性特性相同的氧化锌阀片串接在避雷器下方，以串联分压的方式将过电压信号从分压阀片上采出。
4.氧化锌避雷器作为分压器的现有成果都过于理想化，未能准确把握氧化锌阀片自身拥有与电压幅值和频率双相关的非线性伏安特性这一核心问题，即测量电压一旦改变，氧化锌避雷器的非线性网络阻抗就会立刻变化，相位角、带宽、分压特性、幅频特性等相关参数也会随之响应。
5.另一方面，迄今为止的研究都忽视了输入阻抗这一重要影响因素，根据测量要求，输入阻抗需要远大于分压阀片的阻抗值才能保证测量精度，否则就会带来比差、角差以及波形畸变；尤其是在低压低频下，氧化锌阀片呈现高阻态，而市面上常用的电压测量仪器输入阻抗大多小于1mω，显然无法满足需求，测得的信号必然失真。
6.除了用于适配信号源和负载外，阻抗变换系统还可以起到改变信号特性、提高信号质量和实现特定功能的作用；例如，电力系统的常见过电压频率范围分布很广，输入阻抗恰恰可以改善测量带宽的低频下限，通过调节阻抗变换系统，能够满足工频电压、操作冲击、雷电冲击等多种电压形式的测量；与线性电压测量装置的阻抗变换系统不同，非线性分压器的阻抗变换系统的电路元器件参数需要根据测量电压的不同相应调整，这是由其独特的非线性特性决定的，而市面上的电压采集装置很显然不具备宽范围调节的功能，无法满足宽频带测量的需求，因此针对基于氧化锌避雷器的非线性分压器有必要设计合理的阻抗变换网络，既能提高测量精度，又可以节约成本。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法及其阻抗变换系统，用于解决过电压在线监测难度高、精度差、成本昂贵的的技术问题。
8.本发明采用以下技术方案：
9.一种阻抗变换系统，包括氧化锌分压阀片，氧化锌分压阀片的输入端经氧化锌避雷器连接待测电路，氧化锌分压阀片的输出端接地，氧化锌避雷器和氧化锌分压阀片共同组成氧化锌分压器；氧化锌分压阀片的输入端和输出端之间并联连接阻抗变换电路的输入
端，阻抗变换电路的输出端连接电压测量仪；
10.阻抗变换电路包括依次并联连接的输入阻抗模块，信号传输电缆和信号补偿模块。
11.具体的，氧化锌分压阀片的非线性特性与氧化锌避雷器的非线性特性相同。
12.具体的，氧化锌避雷器为高压臂，氧化锌分压阀片为低压臂。
13.具体的，阻抗变换电路的带宽大于氧化锌分压器测量信号的频率。
14.进一步的，阻抗变换电路的带宽为氧化锌分压器测量信号最大频率的5倍。
15.具体的，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于测量信号下氧化锌分压阀片的自身阻抗。
16.具体的，阻抗变换电路的输出阻抗小于等于电压测量仪的输入阻抗。
17.具体的，氧化锌分压器的畸变率小于5％，电压误差小于3db，相位差小于1
°
。
18.第二方面，本发明实施例提供了一种通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法，包括以下步骤：
19.获取氧化锌分压器低压臂的电压信号，根据电压频率选择相匹配的阻抗变换电路进行幅值校准与相位校准，然后输入电压测量仪，实现氧化锌分压器从工频50hz到mhz的宽频带电压测量；
20.当测量电压为工频50hz时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于100mω；
21.当测量电压为操作过电压时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于10mω；
22.当测量电压为雷电过电压时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于100kω。
23.具体的，电缆的长度为2～1000m。
24.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
25.一种阻抗变换系统，氧化锌避雷器作为保护电气设备的主要装置，与电力系统一次侧直接连接；将其用于电压测量，成本低，易安装，配合阻抗变换系统能够有效改善其测量带宽，适合多种类型过电压的在线监测。
26.进一步的，非线性特性相同，则非线性比非线性近似等于线性，即每层阀片分压相同，能够最大限度地减小测量的非线性误差、比差及角差。
27.进一步的，线性分压器受制于空间这一客观条件，在电力系统一次侧安装是不现实的；将氧化锌避雷器作为高压臂，分压阀片为低压臂，只要能控制二者非线性尽可能相同，则二者就能构成非线性分压器，且在一定电压与频带范围内拥有线性分压器的效果，有效突破了空间这一限制因素。
28.进一步的，阻抗变换电路带宽大于测量信号的带宽，才能有效保证测量信号的精度，反之容易造成信号失真。
29.进一步的，输入阻抗远大于分压阀片自身阻抗，输入阻抗的分压才能远小于分压阀片，即保证了分压阀片上的电压尽可能的接近理想电压，提高测量精度与测量带宽。
30.进一步的，输出阻抗远小于电压测量仪器的输入阻抗，输入电压测量仪器的信号才能最大限度地接近真实信号，否则就会带来比差、角差及波形畸变。
31.进一步的，在现有电压互感器、分压器等相关国标基础上制定的，并结合了仿真、理论分析、实验验证，具备科学性与实用性。
32.一种氧化锌分压器宽频带测量方法，充分考虑了信号传输的基本路径，包括：信号
衰减模块(氧化锌分压器)、信号变换模块(输入阻抗变换)、信号传输模块(信号传输电缆)、信号补偿模块及最后的adc模块(电压采集模块)，将研究成果落地，使其拥有实用价值。
33.进一步的，针对电力系统常见的三种过电压：工频、操作冲击、雷电冲击；结合具体实施例中的理论研究成果，给出监测三种过电压的具体参数，使用者可根据电压参数与实际情况合理选择。
34.综上所述，本发明具有测量频带宽，测量精度高，成本低，已安装的优点。
35.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
36.图1为本发明的系统结构图；
37.图2为本发明阻抗变换电路的等效电路图；
38.图3为非线性电阻分压器的频率特性(正弦电压)实验中，不同电压峰值及不同输入阻抗下满足不同指标精度要求时对应的测量带宽图；
39.图4为实施例3中一种氧化锌避雷器测量工频电压的阻抗变换电路图；
40.图5为实施例3中第二种氧化锌避雷器测量工频电压的阻抗变换电路图；
41.图6为实施例2中第一种氧化锌避雷器测量操作冲击电压的阻抗变换电路图；
42.图7是实施例1中第一种氧化锌避雷器测量雷电冲击电压的阻抗变换电路图；
43.图8是实施例3中第三种氧化锌避雷器测量工频电压的阻抗变换电路图；
44.图9为实施例2中第二种氧化锌避雷器测量操作冲击电压的阻抗变换电路图；
45.图10为实施例1中第二种氧化锌避雷器测量雷电冲击电压的阻抗变换电路图；
46.图11为实施例3中第四种氧化锌避雷器测量工频电压的阻抗变换电路图。
47.其中：1.氧化锌避雷器；2.氧化锌分压阀片；3.阻抗变换电路；4.电压测量仪。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
50.还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
51.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
52.应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范
围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。
53.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
54.在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
55.请参阅图1，本发明提供了一种阻抗变换系统，包括氧化锌避雷器1，氧化锌避雷器1的一端连接待测电路，另一端连接氧化锌分压阀片2的输入端，氧化锌分压阀片2的输出端接地；氧化锌避雷器1为高压臂，氧化锌分压阀片2为低压臂，共同组成氧化锌分压器，氧化锌分压阀片2的非线性特性与氧化锌避雷器1的非线性特性相同；氧化锌分压阀片2的输入端和输出端之间并联连接阻抗变换电路3的输入端，阻抗变换电路3的输出端连接电压测量仪4，u1为高压端电压，u2为测量端电压，阻抗变换电路3包括依次并联连接的输入阻抗模块，信号传输模块和信号补偿模块。
56.阻抗变换电路3的带宽远大于氧化锌分压器测量信号的频率，远大于指超过所测信号最大频率的5倍。
57.阻抗变换电路3的输入阻抗大于等于测量信号下氧化锌分压阀片2自身阻抗的100倍，阻抗变换电路3的输出阻抗小于等于电压测量仪4输入阻抗的百分之一。请参阅图2，阻抗变换电路3具体由输入阻抗r1、输入电容c1、补偿电容c
comp
、匹配电阻r2，传输线的一端连接输入阻抗r1，输入阻抗r1上并联连接输入电容c1，传输线的另一端并联连接补偿电容c
comp
和匹配电阻r2。
58.本发明一种阻抗变换系统具有幅值校准、相位校准以及响应调节的功能，在基于正弦电压的频率特性实验中，精度的评价指标包括非线性畸变率、电压误差及相位误差，当同时满足非线性畸变率小于5％，电压误差小于3db，相位差小于1
°
，阻抗变换系统才能检定达标。
59.本发明一种通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法，包括以下步骤：
60.获取氧化锌分压器低压臂阀片上的电压信号，根据电压频率选择相匹配的阻抗变换电路进行幅值校准与相位校准后，再输入电压测量仪，从而实现氧化锌分压器从工频50hz到mhz的宽频带电压测量。
61.根据测量信号的频率选择相匹配的阻抗变换电路；
62.当测量电压为工频50hz时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于100mω；
63.当测量电压为操作过电压时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于10mω；
64.当测量电压为雷电过电压时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于100kω。
65.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
66.具体实施例中的氧化锌避雷器及分压阀片选用标准10kv氧化锌阀片(u
1ma
＝7kv，c＝750pf)，最大限度地保证每层阀片的元件参数与非线性特性相同；图1中的电压测量仪器以示波器为例，等效阻抗为1mω、等效电容为20pf；图4中的传输介质为双绞线，内芯横截面积为1.5mm2，绝缘层直径为3mm，总长50m；图5、图6和图7中的传输介质为无损同轴电缆，总长为2m，等效阻抗为50ω；图8～10中的传输介质为有损同轴电缆，线路参数r＝0.06ω/km，l＝1.4
×
10-3h/km，g＝3.75
×
10-8s/km，c＝9
×
10-9f/km，全长50m。
67.图3是基于氧化锌避雷器的非线性电阻分压器在频率特性实验中不同电压峰值及不同输入阻抗下满足不同指标的精度要求时对应的测量带宽；图3展示的是将氧化锌作为非线性电阻分压器研究得到的一般性结论，仅具有理论价值，其一是因为实验室条件下，线性分压器等多种电压测量装置已能实现高精度测量，无需非线性分压器，其二电力系统中常见过电压的频带是已知的，且由于绝缘配合原则氧化锌避雷器的电压范围也是确定的，因此若使用氧化锌避雷器监测电力系统中的过电压，则需针对过电压的类型来具体设计阻抗变换电路。
68.图3中的电压为标幺值，依据变电站绝缘配合基本原则(220kv以下，绝缘水平由雷电过电压决定，330kv以上由操作过电压决定)以及绝缘配合惯用法，氧化锌避雷器的实际工作电压存在一个上限，《交流无间隙金属氧化物避雷器》(gb/t 11032)中给出了典型避雷器的相关参数，统计分析后可知，无论是雷电冲击残压或是操作冲击残压均小于等于2倍的直流1ma参考电压；在本文中ub＝1p.u.＝2u
1ma
。
69.图3中的电压为正弦电压，依据频率特性定义：当输入正弦信号的频率在0到无穷大的范围内连续变化时，系统稳态正弦输出与正弦输入的幅值比与相位差随输入频率变化而呈现的变化规律为系统的频率特性；本发明通过在高压端施加不同峰值、不同频率的正弦信号，在测量端并联输入阻抗值不同的电压采集装置，获取高压端与测量端的时域波形，计算幅频特性、相频特性及非线性畸变率，来表征分析氧化锌的频率特性。
70.线性分压器常用比差和角差来表征其性能，对于非线性测量装置来说，输出波形的频率成分是比较复杂的，仅用比差和角差难以有效表征，因此引入第三个因变量——电压谐波畸变率，以各次谐波电压的均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。即：
[0071][0072]
图3中的结果表明，非线性电阻分压器的有效带宽受到电压幅值与输入阻抗双重因素的影响；电压越高，测量端的时域波形谐波分量越高，输入阻抗越大，电压测量装置的低频特性越好；具体地如下：
[0073]
1)幅频特性(比差)、相频特性(角差)、非线性畸变率三个指标对应的有效带宽存
在明显差异，即从不同视角来评价会得到不同的结论；这是因为幅频特性与相频特性是较片面的，二者都只关注峰值这一点的性能而忽略了低幅值下的畸变，因此三个指标综合考察时，因首先着重关注非线性畸变率对带宽的影响。
[0074]
2)保持输入阻抗不变，观察不同电压下的频率特性；电压从0开始升高，当电压超过0.5p.u.，即进入非线性区间后，幅频特性与相频特性显著变好(带宽变宽)，这是因为在0.5p.u.(u
1ma
电压)以下，氧化锌阀片的晶界层未击穿、呈高阻态，此时的电压测量装置等效为电容分压器；若输入阻抗无穷大，则其中u1为高压端电压、u2为测量端电压、c1为氧化锌避雷器的总电容量、c2为氧化锌分压测量阀片的电容量，很显然该情况下不存在比差与角差；可实际中输入阻抗是有限的，其电路模型可以等效为大电阻与小电容并联，设电阻值为r、电容量为c3，此时电压误差(比差)和相位误差(角差)如下所示：
[0075][0076][0077][0078][0079]
其中，εu为比差、k为实际分压比、kr为额定分压比、φu为角差。
[0080]
比差和角差均与频率、输入阻抗的电阻值及电容量相关；频率越低，则幅频特性与相频特性越差；因此，其低频特性不佳；而当电压超过0.5p.u.时，晶界层被击穿，氧化锌呈现低阻态，阀片间以非线性电阻分压为主；由于该电压区间氧化锌阀片的阻抗值远小于输入阻抗，因此输入阻抗对于比差和角差的影响微乎其微。
[0081]
而畸变率随电压的变化规律恰恰相反，电压低于0.5p.u.时，氧化锌的等效电路是线性的，谐波分量极低；一旦电压超过0.5p.u.，由于存在非线性电阻，等效电路自然转变成非线性的，正弦激励作用于非线性电路且电路有周期响应时，响应的波形一般为非正弦的，含有高次谐波分量或次谐波分量，因而畸变率提高。
[0082]
3)固定电压，比较不同输入阻抗下的频率特性；可以看到，输入阻抗主要影响低频区间，随着输入阻抗增大(1mω
→
10mω
→
50mω
→
100mω)，0.5p.u.电压以下，幅频特性和相频特性的低频截止频率在不断降低，表现为比差、角差及畸变率大幅减小，即氧化锌避雷器的低频特性在显著增强，该现象可由式(2)～(3)解释；0.5p.u.电压以上，输入阻抗主要影响畸变率指标下的低频区间，这是因为在非线性区，电阻稍微地减小，都将造成非线性度的提高，畸变率也随之增大，在低频段，氧化锌阀片的电容可以忽略不计，此时输入阻抗越小、测量端的等效阻抗就越小，畸变率就有所提高，而在高频段，容抗无法忽略，会进一步降低氧化锌阀片的阻抗值，等同于削弱了输入阻抗的影响，因而畸变率几乎无差别。
[0083]
在电力系统中实际工作的氧化锌避雷器不具备图3中所展示的宽泛的电压范围，
具体地，以典型标称放电电流10ka或5ka的氧化锌避雷器为例，工频电压峰值范围换算成标幺值为0.4～0.5p.u.，操作冲击残压峰值上限为1.7p.u.，雷电冲击残压峰值上限为1.9p.u.。
[0084]
另一方面，电力系统中常见过电压的频带也是确定的，以工频、操作冲击、雷电冲击三种过电压为例，工频过电压(不考虑谐波)的频带为50
±
0.5hz，标准操作冲击电压(250/2500μs)的频率上限为1400hz；雷电冲击电压的频率范围一般为20khz～1mhz。
[0085]
实施例1
[0086]
请参阅图7、图10，若要氧化锌避雷器只监测雷电冲击电压，输入阻抗的选择范围为≥100kω，当输入阻抗为100kω时，通过调节补偿电容ccomp与匹配电阻r2(len＝2m，ccomp＝25
±
5pf，r2＝4
±
0.5kω；len＝50m，ccomp＝25
±
5pf，r2＝200
±
5ω)，氧化锌避雷器可具备10khz～1mhz测量带宽，仅能包含雷电冲击电压频带，测量精度为实际分压比与额定分压比偏差不大于1％，峰值附近的振荡幅度不大于峰值的5％。
[0087]
实施例2
[0088]
请参阅图6、图9，若要氧化锌避雷器监测操作冲击电压，输入阻抗的选择范围为≥10mω，当输入阻抗为10mω时，通过调节补偿电容ccomp与匹配电阻r2(len＝2m，ccomp＝30
±
5pf，r2＝250
±
10kω；len＝50m，ccomp＝30
±
5pf，r2＝250
±
10ω)，氧化锌避雷器可具备200hz～1mhz测量带宽，覆盖了操作过电压频带与雷电过电压频带，能同时满足两种过电压监测的需求，测量精度为实际分压比与额定分压比偏差不偏差不大于1％，峰值附近的振荡幅度不大于峰值的5％。
[0089]
实施例3
[0090]
请参阅图4、图5、图8、图11，若要氧化锌避雷器监测工频过电压，输入阻抗应≥100mω，当输入阻抗为100mω且传输线为同轴电缆时，通过调节补偿电容ccomp与匹配电阻r2(len＝2m，ccomp＝40
±
5pf，r2＝5
±
0.1mω；len＝50m，ccomp＝40
±
5pf，r2＝500
±
20ω；len＝500m，ccomp＝40
±
5pf，r2＝300
±
20ω)氧化锌避雷器可具备50hz～1mhz测量带宽，d工频过电压的测量性能可达到非线性畸变率小于3％、电压误差小于1％、相位差小于40
′
，此时氧化锌避雷器能兼顾工频、操作、雷电三种过电压的在线监测；当输入阻抗为100mω且传输线为双绞线电缆时，带宽的高频部分会降低至100khz，只能满足工频与操作过电压的监测需求。
[0091]
综上所述，本发明一种通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法及其阻抗变换系统具有以下优点：
[0092]
1.普通的电压互感器采样频率低、高频暂态响应特性较差，本发明中的氧化锌分压器自身频率响应优异，搭配相应的阻抗变换电路能够实现从工频到mhz的宽频带电压测量。
[0093]
2.氧化锌压敏电阻自身拥有出色的非线性伏安特性、电压梯度高、现场抗干扰能力强；且阻抗变换电路具有幅值校准、相位校准以及响应调节的功能，能够有效提高信号测量的保真度。
[0094]
3.受制于空间这一客观因素，在电力系统一次侧安装分压器显然是不现实的；本发明在不改变原先电力设备结构的前提下，既实现了电压测量，又因为增加了氧化锌避雷器的串联阀片数从而提高了其性能，使其保护水平高于现有的电力标准。
[0095]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0096]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0097]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0098]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0099]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0100]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0101]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种阻抗变换系统，其特征在于，包括氧化锌分压阀片(2)，氧化锌分压阀片(2)的输入端经氧化锌避雷器(1)连接待测电路，氧化锌分压阀片(2)的输出端接地，氧化锌避雷器(1)和氧化锌分压阀片(2)共同组成氧化锌分压器；氧化锌分压阀片(2)的输入端和输出端之间并联连接阻抗变换电路(3)的输入端，阻抗变换电路(3)的输出端连接电压测量仪(4)；阻抗变换电路(3)包括依次并联连接的输入阻抗模块，信号传输电缆和信号补偿模块。2.根据权利要求1所述的阻抗变换系统，其特征在于，氧化锌分压阀片(2)的非线性特性与氧化锌避雷器(1)的非线性特性相同。3.根据权利要求1所述的阻抗变换系统，其特征在于，氧化锌避雷器(1)为高压臂，氧化锌分压阀片(2)为低压臂。4.根据权利要求1所述的阻抗变换系统，其特征在于，阻抗变换电路(3)的带宽大于氧化锌分压器测量信号的频率。5.根据权利要求4所述的阻抗变换系统，其特征在于，阻抗变换电路(3)的带宽为氧化锌分压器测量信号最大频率的5倍。6.根据权利要求1所述的阻抗变换系统，其特征在于，阻抗变换电路(3)的输入阻抗大于等于测量信号下氧化锌分压阀片(2)的自身阻抗。7.根据权利要求1所述的阻抗变换系统，其特征在于，阻抗变换电路(3)的输出阻抗小于等于电压测量仪(4)的输入阻抗。8.根据权利要求1至7中任一项所述的阻抗变换系统，其特征在于，氧化锌分压器的畸变率小于5％，电压误差小于3db，相位差小于1
°
。9.一种通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任一项所述的氧化锌分压器宽频带测量，包括以下步骤：获取氧化锌分压器低压臂的电压信号，根据电压频率选择相匹配的阻抗变换电路进行幅值校准与相位校准，然后输入电压测量仪，实现氧化锌分压器从工频50hz到mhz的宽频带电压测量；当测量电压为工频50hz时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于100mω；当测量电压为操作过电压时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于10mω；当测量电压为雷电过电压时，阻抗变换电路的输入阻抗大于等于100kω。10.根据权利要求9所述的通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法，其特征在于，电缆的长度为2～1000m。

技术总结
本发明公开了一种通过氧化锌避雷器监测系统电压的方法及其阻抗变换系统，获取氧化锌分压器低压臂阀片上的电压信号，根据电压参数、信号传输介质及测量仪器的差异选择相匹配的阻抗变换电路进行信号调节后，再输入电压测量仪，从而实现氧化锌分压器从工频50Hz到MHz的宽频带电压测量。的宽频带电压测量。的宽频带电压测量。


技术研发人员：成林 肖昕岩 杨兰均 卢江平 蒲路 薛军
受保护的技术使用者：西安交通大学 国网（西安）环保技术中心有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/15