本實用新型涉及高壓測量領域，具體是基于電場反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測量裝置。

背景技術：

電力系統(tǒng)中的變電站導線實時電壓狀態(tài)反映了整條線路、變電站設備、負載等的運行狀態(tài)，特別是當線路遭遇雷擊、出現(xiàn)諧振、發(fā)生線路接地或設備故障等事故時，導線電壓幅值與波形會出現(xiàn)波動。通過對變電站導線電壓，包括工頻穩(wěn)態(tài)電壓與雷擊、系統(tǒng)短路或故障產(chǎn)生的高頻過電壓信號進行實時監(jiān)測，有助于準確判斷故障，查找問題。

為了監(jiān)測變電站導線電壓，現(xiàn)今具有以下公開文獻：

中國專利公開號CN 101382568A于2009年3月11日公開了一種光纖式電壓測量方法及其測量裝置，其通過在被測高壓導線表面放置金屬感應極板，并由光纖傳遞感應極板電容分壓數(shù)值，進而對導線暫態(tài)電壓進行測量。該裝置應用時需在高電位處布置感應極板，必須停電作業(yè)，會給供電公司和用戶帶來不便。

中國專利公開號CN 104950189A于2015年9月30日公開了一種光纖工頻高壓電場測量探頭，其通過電荷感應電場測量法來測量工頻電場。該裝置成本低，但是應用時響應速度較慢，無法準確測量高幅值，快變化的瞬態(tài)電場。

中國專利公開號CN 105021901A于2015年11月4日公開了一種高壓電場測量系統(tǒng)及其測量方法，其采用激光光源輸出激光光束，通過電場傳感器后經(jīng)過電場調(diào)制，隨后傳輸至光電探測器，處理后得到電場強度。該裝置應用時易受外界環(huán)境干擾，無法直接用于線路電壓的實時監(jiān)測。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有變電站電壓監(jiān)測裝置安裝時需停電作業(yè)和應用時易受外界環(huán)境干擾的技術問題，提供了基于電場反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測量裝置，其在安裝與檢修時不用對線路停電，且采用電場反演的方式進行測量，在應用時具有良好的抗外界環(huán)境干擾能力，能提升測量準確度。

本實用新型解決上述問題主要通過以下技術方案實現(xiàn)：基于電場反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測量裝置，包括電場傳感器、傳感器定位機構(gòu)、定位管及信號收發(fā)器，所述傳感器定位機構(gòu)包括屏蔽箱和絕緣蓋，所述屏蔽箱上端開口，絕緣蓋與屏蔽箱連接且封閉屏蔽箱的上端開口，所述定位管豎直設置且其上端與屏蔽箱底部固定連接；所述電場傳感器設于屏蔽箱內(nèi)，電場傳感器連接有兩根通訊線，兩根所述的通訊線依次穿過屏蔽箱和定位管后與信號收發(fā)器連接。本實用新型為地電位式測量，電場傳感器采用電學電場傳感器或光學電場傳感器，對于電學電場傳感器，原理為將電場傳感器表面產(chǎn)生的感應電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號；對于光學電場傳感器，原理為基于Pockels效應，采用了共路干涉結(jié)構(gòu)，分析TE、TM模式下的偏振光經(jīng)過傳感器后產(chǎn)生的相位差，反推傳感器表面電場強度。本實用新型應用時，定位管下端固定在水泥基座上。

進一步的，所述傳感器定位機構(gòu)還包括設于屏蔽箱內(nèi)的傳感器支座、絕緣支柱及底座，所述底座與屏蔽箱內(nèi)底部固定連接，傳感器支座通過絕緣支柱支承固定于底座上方，所述電場傳感器固定于傳感器支座上。本實用新型通過絕緣支柱將電場傳感器支撐在屏蔽箱內(nèi)最高點處，使得本實用新型應用時被測相具有足夠大的場強。

進一步的，所述傳感器支座上端面內(nèi)凹構(gòu)成有卡槽，所述卡槽為兩端開口分別位于傳感器支座相對兩側(cè)的矩形通槽，所述電場傳感器嵌入卡槽內(nèi)。本實用新型通過在傳感器支座上設置卡槽，使得本實用新型應用時便于固定電場傳感器和通訊線布線，而將卡槽設置為矩形通槽，能保證電場線的穿透，可以降低傳感器支座對被側(cè)點電場強度的影響。

進一步的，所述傳感器支座上端面位于卡槽兩側(cè)的區(qū)域均為斜面，且該斜面靠近卡槽一側(cè)的水平高度高于其遠離卡槽一側(cè)的水平高度。

進一步的，所述屏蔽箱的側(cè)壁設置有百葉窗。本實用新型通過設置百葉窗，使得本實用新型應用時便于屏蔽箱通風散熱。

進一步的，所述定位管包括上管、下管及管連接件，所述上管和下管均豎直設置，所述上管下端通過管連接件與下管上端固定連接。如此，本實用新型應用時可對定位管進行拆裝，使得本實用新型應用時便于轉(zhuǎn)移。

進一步的，所述管連接件為具有內(nèi)螺紋的螺紋管，所述上管下端和下管上端均設有與管連接件內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，所述上管和下管均通過螺紋匹配的方式與管連接件連接。本實用新型的上管和下管均通過螺紋匹配的方式與管連接件連接，能保證定位管的機械強度，使得本實用新型應用時安全可靠。

基于上述測量裝置測量導線電壓的方法，包括以下步驟：將測量裝置分別立于三相導線正下方，用于測量導線電壓產(chǎn)生的空間電場在電場傳感器上表面處的法向分量，利用反演計算得到各相導線電壓。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：(1)本實用新型所述的測量裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，成本低，本實用新型應用時，電場傳感器放置于屏蔽箱內(nèi)，屏蔽箱主要接收其正上方的電場，可以屏蔽非被測相導線或變電站其他帶電設備產(chǎn)生的干擾電場，如此，本實用新型應用時能保證測量的準確度。

(2)本實用新型應用時為地電位式測量，在本實用新型應用時將電場傳感器設于各相導線的下方，監(jiān)測傳感器表面的電場法向分量，通過反演計算可以對三相導線的暫態(tài)電壓進行同步監(jiān)測，在裝置的安裝、測量、檢修過程中不影響系統(tǒng)安全運行。

(3)本實用新型應用時可以在地電位處進行110kV及以上變電站的工頻穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)電壓實時測量，安全可靠，抗干擾能力強。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型實施例的限定。在附圖中：

圖1為本實用新型一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2圖1中傳感器定位機構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標記所對應的零部件名稱：1、電場傳感器，2、傳感器支座，3、絕緣支柱，4、底座，5、屏蔽箱，6、定位法蘭，7、通訊線，8、絕緣蓋，9、百葉窗，10、上管，11、下管，12、管連接件，13、安裝板，14、信號收發(fā)器。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本實用新型，并不作為對本實用新型的限定。

實施例1：

如圖1及圖2所示，基于電場反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測量裝置，包括電場傳感器1、傳感器定位機構(gòu)、定位管及信號收發(fā)器14，其中，傳感器定位機構(gòu)包括屏蔽箱5和絕緣蓋8，本實施例的屏蔽箱5上端開口，絕緣蓋8與屏蔽箱5連接且封閉屏蔽箱5的上端開口。為了使本實施例應用時便于排水，本實施例的絕緣蓋8設置為錐筒狀。本實施例的定位管豎直設置，定位管上端與屏蔽箱5底部固定連接，定位管下端連接有安裝板13。本實施例在具體設置時，屏蔽箱5和安裝板13均采用不銹鋼材料制成，安裝板13為正方形平板，其四角處均設置有圓形通孔，本實施例應用時，采用螺桿穿過安裝板13上的圓形通孔并嵌入水泥基座內(nèi)，以實現(xiàn)本實施例的固定。本實施例的電場傳感器1設于屏蔽箱5內(nèi)，電場傳感器1連接有兩根通訊線7，兩根通訊線7均依次穿過屏蔽箱5和定位管后與信號收發(fā)器14連接。本實施例在具體設置時，因尼龍具有便于加工、機械強度高、絕緣性能好等優(yōu)點，絕緣蓋8的材質(zhì)優(yōu)選采用尼龍。

本實施例應用時，以根據(jù)電場傳感器1放置處的電場強度法向分量，設計其測量范圍與靈敏度，響應速度最快達ns級、帶寬有效覆蓋20Hz～100MHz，以使本實施例能夠滿足工頻穩(wěn)態(tài)電壓與快速變化暫態(tài)電壓測量的幅值、響應速度和帶寬要求。

采用本實施例測量導線電壓時，具體包括以下步驟：將測量裝置分別立于三相導線正下方，用于測量導線電壓產(chǎn)生的空間電場在電場傳感器1上表面處的法向分量，利用反演計算得到各相導線電壓。

實施例2：

本實施例在實施例1的基礎上做出了如下進一步限定：本實施例的傳感器定位機構(gòu)還包括傳感器支座2、絕緣支柱3及底座4，其中，傳感器支座2、絕緣支柱3及底座4均設于屏蔽箱5內(nèi)，底座4與屏蔽箱5內(nèi)底部固定連接，傳感器支座2通過絕緣支柱3支承固定于底座4上方，電場傳感器1固定于傳感器支座2上。本實施例在具體設置時，絕緣支柱3的材質(zhì)也優(yōu)選采用尼龍。

本實施例的底座4為長方體結(jié)構(gòu)，其上端面中央部位內(nèi)凹構(gòu)成有圓形凹槽，該圓形凹槽的底部為圓形薄壁，薄壁上開有兩個圓形通孔，每個圓形通孔處對應固定一個定位法蘭6，定位法蘭6供通訊線7穿過，為了便于安裝定位法蘭6和通訊線7，本實施例的屏蔽箱5底部中央也開設有圓形通孔。

本實施例中絕緣支柱3的數(shù)量為兩根，為了使本實施例應用時拆裝便捷，絕緣支柱3一端設置螺紋孔，該端通過絕緣螺絲與傳感器支座2固定連接，絕緣支柱3另一端為外壁設置外螺紋的圓柱狀凸臺，底座4上設置有螺紋孔，該螺紋孔具有與圓柱狀凸臺外螺紋匹配的內(nèi)螺紋，絕緣支柱3通過其圓柱狀凸臺嵌入底座4的螺紋孔內(nèi)與底座4固定連接。

底座兩側(cè)共對稱設置四個螺紋通孔，內(nèi)側(cè)兩個螺紋通孔與絕緣支柱的圓柱狀凸臺配合，外側(cè)兩個螺紋通孔通過不銹鋼螺絲與不銹鋼屏蔽箱配合

實施例3：

本實施例在實施例2的基礎上做出了如下進一步限定：本實施例的傳感器支座2上端面內(nèi)凹構(gòu)成有卡槽，其中，卡槽為兩端開口分別位于傳感器支座2相對兩側(cè)的矩形通槽，電場傳感器1嵌入卡槽內(nèi)。本實施例在具體設置時，傳感器支座2上端面位于卡槽兩側(cè)的區(qū)域均為斜面，且該斜面靠近卡槽一側(cè)的水平高度高于其遠離卡槽一側(cè)的水平高度。

實施例4：

為了使本實施例應用時便于屏蔽箱5內(nèi)部區(qū)域通風散熱，本實施例在實施例1～實施例3中任意一個實施例的基礎上做出了如下進一步限定：本實施例的屏蔽箱5的側(cè)壁設置有百葉窗9。

實施例5：

本實施例在實施例1～實施例4中任意一個實施例的基礎上做出了如下進一步限定：本實施例的定位管包括上管10、下管11及管連接件12，其中，上管10和下管11均豎直設置，上管10下端通過管連接件12與下管11上端固定連接。本實施例在具體設置時，管連接件12為具有內(nèi)螺紋的螺紋管，上管10下端和下管11上端均設有與管連接件12內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，上管10和下管11均通過螺紋匹配的方式與管連接件12連接。為了使本實施例應用時便于將定位管固定在屏蔽箱5上，本實施例的屏蔽箱5下端固定有豎直設置的連接管，該連接管設有外螺紋，上管10上端設有與連接管外螺紋匹配的內(nèi)螺紋，連接管通過螺紋匹配的方式與上管10上端固定連接。

以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。