一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统、方法及分析方法技术方案

本发明专利技术涉及电气测量技术领域，具体涉及一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统、方法及分析方法。包括电源具有设置于绝缘介质表面的电极；电源通过电极向绝缘介质提供电源；至少一个探头，设置于绝缘介质表面且与电极相隔预设距离；电流曲线测量装置，与探头连接用于测量对应于探头的设置位置的电流曲线，并对电流曲线进行分析以得到电荷特性；其电荷特性包括电荷积累以及电荷消散中的至少之一。通过记录电流从充电到放电的电流曲线，把电流曲线进行运算得到能量曲线，观察能量曲线在不同位置上的绝缘介质表面的能量变化，利用不同位置的曲线图对绝缘介质表面的电荷特性进行分析解决现有技术中绝缘介质电荷特性检测结果不精准的问题。

A Measuring System, Method and Analytical Method for Surface Charge Characteristics of Insulating Medium

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统、方法及分析方法
本专利技术涉及电气测量
，具体涉及一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统、方法及分析方法。
技术介绍
绝缘材料被广泛应用于电力系统与脉冲功率领域中，其中它的表面电荷的积累与消散能力是其一项重要的电学特性，能够在一定程度上反应出材料的沿面闪络性能、抗静电性能与极化特性。因此如何准确有效的评估其表面电荷积累和消散能力就显得尤为重要。在现有技术中，通过不同的电压类型对绝缘介质进行加压充电，利用电位测量技术对绝缘介质表面进行电荷测量，计算电荷的释放时间和电位消散过程，此方法计算过程复杂，且不能直观得到结果。此外，还可以通过对绝缘介质进行电晕充电，然后用静电探头触碰充电后的绝缘介质，利用该方式检测绝缘介质的表面电位并记录绘制曲线图，在根据所绘制的曲线图进行绝缘介质表面电荷积累及消散能力的特性评估。此方法虽能直观表示结果，但通过电晕充电在利用静电探头去检测绝缘介质的表面电位，会因为静电探头和充电绝缘介质表面的电位差而产生电火花，从而对绝缘介质本身造成破坏，且操作难度大，危险系数高。且现有技术在对绝缘介质表面进行检测时，均是对绝缘介质的单一位置进行检测，因此所检测得到的数据往往会产生一定的误差，导致测量结果不准确。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统、方法及分析方法，以解决现有绝缘介质电荷特性的检测结果不精准的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统，包括：电源，具有设置于绝缘介质表面的电极；所述电源通过所述电极向所述绝缘介质提供电源；至少一个探头，设置于所述绝缘介质表面，且与所述电极相隔预设距离；电流曲线测量装置，与所述探头连接，用于测量对应于所述探头的设置位置的电流曲线，并对所述电流曲线进行分析，以得到电荷特性；其中，所述电荷特性包括电荷积累以及电荷消散中的至少之一。调整电源的频率和幅值参数，给绝缘介质表面的电极施加电压，设置在绝缘介质表面的探头对绝缘介质表面的电流进行检测记录，送入电流曲线测量装置，通过实时分析电流从充电到放电过程的变化，记录并绘制电流曲线，并把所获得的电流曲线进行运算得到能量曲线，通过观察能量曲线可知在不同位置上的绝缘介质表面的能量变化，从而通过对不同位置的曲线图对绝缘介质表面的电荷特性进行分析解决现有技术中绝缘介质电荷特性检测结果不精准的问题。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述电流曲线测量装置包括：连接电路，用于连接示波器与所述探头；所述示波器，用于测量对应于所述探头的设置位置的电流曲线；处理器，与所述示波器连接，用于对所述电流曲线进行分析，以得到所述电荷特性。利用示波器和探头连接，探头检测电流信号，示波器把探头所检测到的信号形成电流曲线，处理器对示波器输出的电流曲线进行分析，得到电荷特性，以简单直观的方式得到测量结果，并保证了绝缘介质的完整性。结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述连接电路包括：第一电阻，两端分别连接所述探头以及地；第二电阻，一端与所述探头连接，另一端与所述示波器连接。通过连接第一电阻和第二电阻，通过阻抗匹配，以保证通过调节第一电阻和第二电阻保证测量的精准度。结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述探头设置于所述绝缘介质远离所述电极的表面。把探头设置于远离供电电极的表面，以防止在进行电源供电过程中产生火花放电，保证测试安全。结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述测量装置还包括：腔体，用于放置所述绝缘介质；其中，所述腔体具有进气口以及出气口，所述进气口用于充入气体。结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述电源为脉冲电源。通过增加腔体往腔体内部充入气体，以模拟不同气体对绝缘介质表面电荷的影响。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种绝缘介质表面电荷特性的测量方法，包括：在绝缘介质表面设置电极以及至少一个探头；将电源以及电流曲线测量装置分别与对应的所述电极以及所述探头连接；设置所述电源的参数，同时采用所述电流曲线测量装置测量对应于所述探头的设置位置的电流曲线，并对所述电流曲线进行分析，以得到电荷特性；其中，所述电荷特性包括电荷积累以及电荷消散中的至少之一。结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述采用所述电流曲线测量装置测量对应于所述探头的设置位置的电流曲线的步骤之前，还包括：将所述绝缘介质置于腔体中；其中，所述腔体具有进气口以及出气口；向所述腔体内充入气体。结合第二方面，在第二方面第三实施方式中，所述气体为N2、SF6以及CO2中的一种。利用在绝缘介质表面设置多个探头，对绝缘介质的表面不同位置进行电流测量，把通过所测量的电流数据绘制成电流曲线，通过对不同位置的所得到电流曲线进行记录可对绝缘介质的表面与电荷关系进行评估，通过记录不同位置的电流曲线，可以知道供电的电源电极与绝缘介质的表面电荷的关系，对这些关系数据进行分析从而解决绝缘介质电荷特性检测结果不精准的问题。根据第三方面，本专利技术实施例提供了一种电流曲线的分析方法，包括：获取电流曲线；其中，所述电流曲线是在绝缘介质表面施加电压时基于设置在所述绝缘介质表面的探头测得的；对所述电流曲线进行积分，以得到电荷特性曲线；其中，所述电荷特性曲线的上升阶段表示电荷积累的过程，所述电荷特性曲线的下降阶段表示电荷消散的过程。对所获得的电流曲线进行积分使所获得数据能够直观的表现在不同位置上所检测得到的电荷特征。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统的示意框图；图2是根据本专利技术实施例的一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统的结构框图；图3是根据本专利技术实施例的两种绝缘介质表面电荷特性的测量波形图；图4是根据本专利技术实施例的一种绝缘介质表面电荷特性的测量方法的流程图；图5是根据本专利技术实施例的一种绝缘介质表面电荷特性的测量方法的部分流程图；图6是根据本专利技术实施例的一种电流曲线的分析方法的流程图；图7是根据本专利技术优选实施例的一种绝缘介质表面电荷特性的测量方法流程图。10－电源；20－绝缘介质表面；30－探头；40－电流曲线测量装置；1－固体绝缘介质样品；2－高压电极；3－分布式探头；4－接地电阻；5－采样电阻；6－同轴电缆；7－示波器；8－塑料保护罩；9－进气口；10－出气口；11－高压脉冲电源。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域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，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统，包括：电源10，具有设置于绝缘介质表面20的电极；所述电源10通过所述电极向所述绝缘介质提供电能；至少一个探头30，设置于所述绝缘介质表面20，且与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统，其特征在于，包括：电源，具有设置于绝缘介质表面的电极；所述电源通过所述电极向所述绝缘介质提供电源；至少一个探头，设置于所述绝缘介质表面，且与所述电极相隔预设距离；电流曲线测量装置，与所述探头连接，用于测量对应于所述探头的设置位置的电流曲线，并对所述电流曲线进行分析，以得到电荷特性；其中，所述电荷特性包括电荷积累以及电荷消散中的至少之一。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘介质表面电荷特性的测量系统，其特征在于，包括：电源，具有设置于绝缘介质表面的电极；所述电源通过所述电极向所述绝缘介质提供电源；至少一个探头，设置于所述绝缘介质表面，且与所述电极相隔预设距离；电流曲线测量装置，与所述探头连接，用于测量对应于所述探头的设置位置的电流曲线，并对所述电流曲线进行分析，以得到电荷特性；其中，所述电荷特性包括电荷积累以及电荷消散中的至少之一。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述电流曲线测量装置包括：连接电路，用于连接示波器与所述探头；所述示波器，用于测量对应于所述探头的设置位置的电流曲线；处理器，与所述示波器连接，用于对所述电流曲线进行分析，以得到所述电荷特性。3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述连接电路包括：第一电阻，两端分别连接所述探头以及地；第二电阻，一端与所述探头连接，另一端与所述示波器连接。4.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述探头设置于所述绝缘介质远离所述电极的表面。5.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量装置还包括：腔体，用于放置所述绝缘介质；其中，所述腔体具有进气口以及出气口，所述进气口用于充入...

【专利技术属性】
技术研发人员：章程，黄邦斗，叶成园，邵涛，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11