專利名稱：一種線路電暈電流測量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓氣體放電測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種線路電暈電流測量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
由于直流輸電線路具有經(jīng)濟(jì)性好、可控性強(qiáng)等優(yōu)點，目前以交流輸電線路為主的輸電網(wǎng)絡(luò)中正在越來越多的新建直流輸電線路。由于我國目前土地資源已經(jīng)開始緊張，獲得新的輸電走廊將付出較大代價。因此，將直流線路架設(shè)在現(xiàn)有的交流輸電線路走廊中或者和交流線路同塔架設(shè)將極大的節(jié)省新建線路投資。然而，交直流線路臨近架設(shè)時，交流線路的表面電場將存在直流偏置，直流線路表面場強(qiáng)將存在交流紋波，從而導(dǎo)致交直流輸電線路的電暈放電不再是單純的交流或者直流電暈放電。這種在交直流復(fù)合電壓作用下的電暈放電所產(chǎn)生的電暈損失，地面電場倍增、無線電干擾等效應(yīng)也將不同于單純的交流或者直流電暈放電。交直流復(fù)合電壓作用下的電暈放電兼具了交流電暈和直流電暈放電的特點，其所產(chǎn)生的空間電荷將充滿整個極間區(qū)域并且空間電荷的分布是時變的。為了在輸電線路的設(shè)計階段就對交直流復(fù)合電壓激勵下的電暈放電活動所產(chǎn)生的電暈損失、地面電場等效應(yīng)做出準(zhǔn)確預(yù)測，必須首先建立正確的放電電極在電暈過程中的電荷注入模型。因為電暈電流中的運(yùn)流電流部分是由于電極的電暈放電注入電荷的定向運(yùn)動引起的，因此測量交直流復(fù)合電壓作用下的電暈電流是建立電荷注入模型的基本依據(jù)，同時也是不同的電荷注入模型的重要評價手段。然而，由于技術(shù)實現(xiàn)的復(fù)雜性，至今都沒有一種可以用于進(jìn)行交直流復(fù)合電壓作用下的電暈電流的定量測量裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有技術(shù)中，沒有測量交直流復(fù)合電壓作用下的電暈電流的定量測量裝置和方法等不足，本發(fā)明提出了一種線路電暈電流測量系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種線路電暈電流測量系統(tǒng)，其特征是該裝置包括凈化電源、升壓變壓器、第一保護(hù)電阻、第二保護(hù)電阻、采樣電阻、第一阻容分壓器、第二阻容分壓器、高壓直流發(fā)生器、示波器、光電轉(zhuǎn)換器、電光轉(zhuǎn)換器、光纖、電暈電流測量裝置和計算機(jī)；所述電暈電流測量裝置包括不銹鋼導(dǎo)線、卡盤、支柱絕緣子、圓柱形電暈籠測量段、第一圓柱形電暈籠屏蔽段、第二圓柱形電暈籠屏蔽段、環(huán)氧樹脂支撐板、鋼架底座、第一膠皮墊圈、第二膠皮墊圈和絕緣螺絲；所述凈化電源的一端接市電，凈化電源的另一端接升壓變壓器；升壓變壓器分別與第一保護(hù)電阻和地連接；第一保護(hù)電阻分別與第一阻容分壓器和不銹鋼導(dǎo)線連接；第一阻容分壓器接地；第一膠皮墊圈位于第一圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段之間，并通過絕緣螺絲使第一圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段固定；第二膠皮墊圈位于第二圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段之間，并通過絕緣螺絲使第二圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段固定；圓柱形電暈籠測量段置于環(huán)氧樹脂支撐板之上；環(huán)氧樹脂支撐板置于鋼架底座之上；不銹鋼導(dǎo)線貫穿于圓柱形電暈籠測量段、第一圓柱形電暈籠屏蔽段和第二圓柱形電暈籠屏蔽段；不銹鋼導(dǎo)線的兩端分別有一個卡盤，卡盤與支柱絕緣子連接；支柱絕緣子接地；圓柱形電暈籠測量段和采樣電阻連接；采樣電阻分別與第一圓柱形電暈籠屏蔽段、第二圓柱形電暈籠屏蔽段、第二阻容分壓器和第二保護(hù)電阻連接；第二阻容分壓器接地；第二保護(hù)電阻和高壓直流發(fā)生器連接；高壓直流發(fā)生器接地；采樣電阻的兩端分別與示波器連接；示波器和光電轉(zhuǎn)換器連接；光電轉(zhuǎn)換器通過光纖和電光轉(zhuǎn)換器連接；電光轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)連接。所述圓柱形電暈籠測量段的長度為I米。所述第一圓柱形電暈籠屏蔽段或第二圓柱形電暈籠屏蔽段的長度為O. 25米。一種線路電暈電流測量方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟I :調(diào)節(jié)升壓變壓器和高壓直流發(fā)生器的輸出電壓，直到第一阻容分壓器和第二阻容分壓器所測得的不銹鋼導(dǎo)線與圓柱形電暈籠測量段、第一圓柱形電暈籠屏蔽段和第二圓柱形電暈籠屏蔽段之間的交直流復(fù)合電壓達(dá)到設(shè)定值為止；步驟2 :當(dāng)不銹鋼導(dǎo)線電暈放電穩(wěn)定后，通過計算機(jī)控制示波器對采樣電阻進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；步驟3 :通過數(shù)值濾波將采樣電阻上的電壓中的高頻分量濾除，之后將采樣電阻上的電壓除以采樣電阻的阻值，得到電暈電流波形。本發(fā)明的效果在于，具體介紹一種交直流復(fù)合高電壓作用下的電暈電流測量方法與裝置，在測量方法中采用在導(dǎo)線和電暈籠上分別施加交流電壓和直流電壓的方法，在電極間施加交直流復(fù)合電壓，且該復(fù)合電壓中的交流和直流電壓比例可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。該測量方法與裝置可對各類不同的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)在交直流復(fù)合電壓作用下電暈電流的特性進(jìn)行比較，從而揭示了此類非常規(guī)電壓作用下的電暈放電中空間電荷隨時間變化的規(guī)律。本發(fā)明將為交直流同走廊或者同塔假設(shè)線路的電暈放電測試基礎(chǔ)，并可為交直流線路電暈放電的地面電場效應(yīng)、電暈損失等的理論研究提供驗證手段。


圖I為本發(fā)明的總體布局圖；圖2為高壓直流發(fā)生器與圓柱形電暈籠測量段、第一圓柱形電暈籠屏蔽段和第二圓柱形電暈籠屏蔽段的連接圖；圖3為交直流復(fù)合電壓中線路電暈電流測量結(jié)果；圖3(幻是交直流復(fù)合電壓中交流成分(46kV)大于直流成分時的線路電暈電流測量結(jié)果；圖3(b)是交直流復(fù)合電壓中直流成分(_70kV)大于交流成分時的線路電暈電流測量結(jié)果。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。實施例I
本發(fā)明提出一種交直流復(fù)合高電壓作用下的線路電暈電流測量方法及裝置，圖I 是本發(fā)明的總體布局圖，包括凈化電源、升壓變壓器、第一保護(hù)電阻、第二保護(hù)電阻、采樣電阻、第一阻容分壓器、第二阻容分壓器、高壓直流發(fā)生器、示波器、光電轉(zhuǎn)換器、電光轉(zhuǎn)換器、 光纖、電暈電流測量裝置和計算機(jī)；電暈電流測量裝置包括不銹鋼導(dǎo)線6、卡盤7、支柱絕緣子8、圓柱形電暈籠測量段I、第一圓柱形電暈籠屏蔽段4、第二圓柱形電暈籠屏蔽段5、環(huán)氧樹脂支撐板9、鋼架底座10、第一膠皮墊圈2、第二膠皮墊圈3和絕緣螺絲；凈化電源的一端接市電，凈化電源的另一端接升壓變壓器；升壓變壓器分別與第一保護(hù)電阻和地連接;第一保護(hù)電阻分別與第一阻容分壓器和不銹鋼導(dǎo)線6連接；第一阻容分壓器接地；第一膠皮墊圈2位于第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和圓柱形電暈籠測量段I之間，并通過絕緣螺絲使第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和圓柱形電暈籠測量段I固定；第二膠皮墊圈3位于第二圓柱形電暈籠屏蔽段5和圓柱形電暈籠測量段I之間，并通過絕緣螺絲使第二圓柱形電暈籠屏蔽段5和圓柱形電暈籠測量段I固定；圓柱形電暈籠測量段I置于環(huán)氧樹脂支撐板9之上； 環(huán)氧樹脂支撐板9置于鋼架底座10之上；不銹鋼導(dǎo)線6貫穿于圓柱形電暈籠測量段I、第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和第二圓柱形電暈籠屏蔽段5 ;不銹鋼導(dǎo)線6的兩端分別有一個卡盤7，卡盤7與支柱絕緣子8連接；支柱絕緣子8接地；圓柱形電暈籠測量段I和采樣電阻連接；采樣電阻分別與第一圓柱形電暈籠屏蔽段4、第二圓柱形電暈籠屏蔽段5、第二阻容分壓器和第二保護(hù)電阻連接；第二阻容分壓器接地；第二保護(hù)電阻和高壓直流發(fā)生器連接；高壓直流發(fā)生器接地；采樣電阻的兩端分別與示波器連接；示波器和光電轉(zhuǎn)換器連接； 光電轉(zhuǎn)換器通過光纖和電光轉(zhuǎn)換器連接；電光轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)連接。交流高電壓發(fā)生與測量子系統(tǒng)由凈化電源、升壓變壓器、分壓器和保護(hù)電阻組成， 其中凈化電源用于將市電中的諧波分量濾除，升壓變壓器用于產(chǎn)生交流高電壓，保護(hù)電阻用于抑制意外擊穿時產(chǎn)生的大電流，分壓器用于測量施加到導(dǎo)線上的交流電壓的大小；由直流高壓發(fā)生器、保護(hù)電阻和分壓器構(gòu)成直流高壓發(fā)生與測量子系統(tǒng)，其作用與交流子系統(tǒng)中的各部件類似；由采樣電阻、示波器、光纖信號傳輸裝置和計算機(jī)構(gòu)成電暈電流測量子系統(tǒng)，其中采樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為示波器可以測量的電壓信號，光纖信號傳輸裝置用于將高電位區(qū)的示波器和處于低電位區(qū)的計算機(jī)連接起來。電暈籠及其支架的結(jié)構(gòu)圖，電暈籠分為處于中間的I米長的圓柱形電暈籠測量段I和處于兩端的兩個O. 25米長的第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和第二圓柱形電暈籠屏蔽段5構(gòu)成，圓柱形電暈籠測量段I、第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和第二圓柱形電暈籠屏蔽段5之間采用第一膠皮墊圈2和第二膠皮墊圈3進(jìn)行電氣絕緣，并且通過帶有絕緣套的絕緣螺絲連接在一起，整個電暈籠結(jié)構(gòu)與鋼架底座10通過兩塊環(huán)氧樹脂支撐板9隔開，環(huán)氧樹脂支撐板9通過絕緣螺絲與金屬底座進(jìn)行連接。圖2所示為電暈籠各段與高壓直流發(fā)生器高壓輸出端的連接關(guān)系圖，其中第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和第二圓柱形電暈籠屏蔽段5與直流高壓發(fā)生器高壓輸出端直接相連，圓柱形電暈籠測量段I與高壓直流發(fā)生器高壓輸出端之間接有采樣電阻，這一連接方法可以保證第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和第二圓柱形電暈籠屏蔽段5所截獲到的電暈電流不被計入測量結(jié)果之中。本發(fā)明方法具體為步驟I :調(diào)節(jié)升壓變壓器和高壓直流發(fā)生器的輸出電壓，直到第一阻容分壓器和第二阻容分壓器所測得的不銹鋼導(dǎo)線6與圓柱形電暈籠測量段I、第一圓柱形電暈籠屏蔽段4和第二圓柱形電暈籠屏蔽段5之間的交直流復(fù)合電壓達(dá)到設(shè)定值為止；步驟2 :當(dāng)不銹鋼導(dǎo)線6電暈放電穩(wěn)定后，通過計算機(jī)控制示波器對采樣電阻進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；步驟3 :通過數(shù)值濾波將采樣電阻上的電壓中的高頻分量濾除，之后將采樣電阻上的電壓除以采樣電阻的阻值，得到電暈電流波形。圖3中所示為測量得到的典型交直流復(fù)合高電壓作用下的線路電暈電流波形圖， 其中圖3(a)測量中所使用的導(dǎo)線直徑為8mm，交流電壓有效值始終維持在50kV不變，由該圖可知各種不同的直流電壓作用下的電暈電流波形大部分區(qū)域較為相似(對應(yīng)非起暈區(qū)域)，但在起暈區(qū)域存在電流的凸起部分，且凸起的程度雖所施加的直流電壓的增加而增加。圖3(b)測量中所使用的導(dǎo)線為3分裂結(jié)構(gòu)，子導(dǎo)線間距離為I. 5cm，子導(dǎo)線直徑為4_， 測量中直流電壓維持在60kV。由于存在容性的感應(yīng)電流，圖中各不同交流電壓下的曲線在非起暈區(qū)即差別較大，在起暈區(qū)的凸起部分的峰值則雖所施加的交流電壓增加而增加。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種線路電暈電流測量系統(tǒng)，其特征是該裝置包括凈化電源、升壓變壓器、第一保護(hù)電阻、第二保護(hù)電阻、采樣電阻、第一阻容分壓器、第二阻容分壓器、高壓直流發(fā)生器、示波器、光電轉(zhuǎn)換器、電光轉(zhuǎn)換器、光纖、電暈電流測量裝置和計算機(jī)；所述電暈電流測量裝置包括不銹鋼導(dǎo)線、卡盤、支柱絕緣子、圓柱形電暈籠測量段、第一圓柱形電暈籠屏蔽段、第二圓柱形電暈籠屏蔽段、環(huán)氧樹脂支撐板、鋼架底座、第一膠皮墊圈、第二膠皮墊圈和絕緣螺絲；所述凈化電源的一端接市電，凈化電源的另一端接升壓變壓器；升壓變壓器分別與第一保護(hù)電阻和地連接；第一保護(hù)電阻分別與第一阻容分壓器和不銹鋼導(dǎo)線連接；第一阻容分壓器接地；第一膠皮墊圈位于第一圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段之間，并通過絕緣螺絲使第一圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段固定；第二膠皮墊圈位于第二圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段之間，并通過絕緣螺絲使第二圓柱形電暈籠屏蔽段和圓柱形電暈籠測量段固定；圓柱形電暈籠測量段置于環(huán)氧樹脂支撐板之上；環(huán)氧樹脂支撐板置于鋼架底座之上；不銹鋼導(dǎo)線貫穿于圓柱形電暈籠測量段、第一圓柱形電暈籠屏蔽段和第二圓柱形電暈籠屏蔽段；不銹鋼導(dǎo)線的兩端分別有一個卡盤，卡盤與支柱絕緣子連接；支柱絕緣子接地；圓柱形電暈籠測量段和采樣電阻連接；采樣電阻分別與第一圓柱形電暈籠屏蔽段、第二圓柱形電暈籠屏蔽段、第二阻容分壓器和第二保護(hù)電阻連接； 第二阻容分壓器接地；第二保護(hù)電阻和高壓直流發(fā)生器連接；高壓直流發(fā)生器接地；采樣電阻的兩端分別與示波器連接；示波器和光電轉(zhuǎn)換器連接；光電轉(zhuǎn)換器通過光纖和電光轉(zhuǎn)換器連接；電光轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種線路電暈電流測量系統(tǒng)，其特征是所述圓柱形電暈籠測量段的長度為I米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種線路電暈電流測量系統(tǒng)，其特征是所述第一圓柱形電暈籠屏蔽段或第二圓柱形電暈籠屏蔽段的長度為O. 25米。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述系統(tǒng)的線路電暈電流測量方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟I :調(diào)節(jié)升壓變壓器和高壓直流發(fā)生器的輸出電壓，直到第一阻容分壓器和第二阻容分壓器所測得的不銹鋼導(dǎo)線與圓柱形電暈籠測量段、第一圓柱形電暈籠屏蔽段和第二圓柱形電暈籠屏蔽段之間的交直流復(fù)合電壓達(dá)到設(shè)定值為止；步驟2:當(dāng)不銹鋼導(dǎo)線電暈放電穩(wěn)定后，通過計算機(jī)控制示波器對采樣電阻進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；步驟3 :通過數(shù)值濾波將采樣電阻上的電壓中的高頻分量濾除，之后將采樣電阻上的電壓除以采樣電阻的阻值，得到電暈電流波形。
全文摘要
本發(fā)明公開了高壓氣體放電測量技術(shù)領(lǐng)域中的一種線路電暈電流測量系統(tǒng)及方法。本發(fā)明包括凈化電源、升壓變壓器、第一保護(hù)電阻、第二保護(hù)電阻、采樣電阻、第一阻容分壓器、第二阻容分壓器、高壓直流發(fā)生器、示波器、光電轉(zhuǎn)換器、電光轉(zhuǎn)換器、光纖、電暈電流測量裝置和計算機(jī)。本發(fā)明實現(xiàn)了交直流電壓比例可調(diào)的復(fù)合電壓作用下電暈電流的測量，并為交直流線路電暈放電的地面電場效應(yīng)、電暈損失等的理論研究提供驗證手段。
文檔編號G01R19/00GK102608394SQ20121009657
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者盧鐵兵, 周象賢, 崔翔 申請人:華北電力大學(xué)