[發明專利]一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量的方法及裝置

有效

• 申請號: 201010610840.1
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102116807A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 張占龍;胡平;黃嵩;肖冬萍;彭孟杰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R15/16
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本發明屬于電力系統工頻電場測量領域，涉及一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量的方法及裝置。

背景技術

近年來隨著輸電線路電壓等級的提高，輸變電設備周圍的電場分布和電力系統電磁兼容等問題已越來越引起人們的重視，因此有關工頻電場傳感器測量系統已經成為研究的重點。

對于電場測量主要有小球法、電容充電法以及各種電位平衡的方法，都是以測量電位分布來達到測量電場的目的，所以它們較難準確地測量空間電場。電荷法是通過小球在電場中所捕獲的電荷來計算電場的，它在實際測量中具有很大的局限性，也不適應于測量空間的電場分布。而電容探針法一般只用于測量電極表面的電場。近年來發展的聲學法雖然具有很多特點，但它不適合于測量空間的暫態電場。對于這些電場測量都有相應的局限性。目前來看，行之有效的測量空間暫態電場的方法是球形傳感器法和Povkels?Effect法。二者相比，前者具有結構簡單，價格便宜的特點。

針對目前電場測量的檢測現狀，主要需考慮以下四個問題：

（1）一次測量能同時得到三個方向的電場。

（2）為盡量減小傳感器由于空間占位性而產生的畸變效應,需傳感器體積盡可能小；但傳感器體積過小，測量精度降低。所以需要在傳感器體積與測量精度之間選擇合適的體積大小。另一方面可以從傳感器的形狀上考慮，以減小由于傳感器體積大小引起的畸變效應。

（3）測量點常處于高電位和強場區域,故測量系統的傳感器與后級信號處理部分應隔離良好，減少由于連接線、探頭和輸出設備組成的信號傳輸通成為發射源,而對被測區域的電場產生干擾；以及空間電磁場在這些設備產生的電磁感應現象,將導致測量結果嚴重偏離真實值。

（4）測量系統應能測量瞬態場，如間隙放電、變電站開關操作等,同時能兼顧低頻和高頻的測量，要求響應速度快、頻率響應范圍寬。需要傳感器響應速度快、靈敏度高。

發明內容

為克服現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量方法，另一目的是提供一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量裝置。

為實現上述目的而采用的技術方案是這樣的，即一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量方法，包括以下步驟：

a)、在均勻電場產生裝置中，建立三對分別垂直于三維坐標方向的電容式感應電壓傳感器，分別測量：當外加電場方向與X軸、Y軸及Z軸一致時的三個感應電壓值????????????????????????????????????????????????及與其對應的電場；由于三對電極的測量值是相互間都會產生影響的，感應電壓與外界電場強度的大小成正比，是一個線性的關系，并滿足矩陣形式，即

式中λ為畸變影響因子；E為電容式感應電壓傳感器處的原始電場值；U為電容式感應電壓傳感器的感應電壓，為畸變影響因子矩陣，由于是在均勻電場產生裝置獲得的關系，E、U值都可獲得，從而可以求得λ；

b）、然后用單電容式感應電壓傳感器進行實際的工頻電場測量，將步驟a）中獲得的畸變影響因子λ帶入公式，即得實測三維工頻電場的感應電壓值。

一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量裝置，其特征是包括探頭部分和數據處理中心，其中：

探頭部分由組合的電容式感應電壓傳感器、放大電路、濾波電路、高速數據采集器、中央信息處理器、GSM數據通信模塊和電源電路構成；

所述組合的電容式感應電壓傳感器用于現場采集電場信號，由呈正六面布置在空心球體表面的、表面相互絕緣的三對平板電極構成，每對電極的輸出端與放大電路的輸入端連接；放大電路對采樣信號的放大，其輸出端與濾波電路的輸入端相連，濾波電路對信號進行濾波處理，其輸出端與高速數據采集器輸入端相連;高速數據采集器用于將采集到的模擬信號轉換成數字信號，其輸出端與中央信息處理器的輸入端連接；中央信息處理器接收數字信號，并進行存儲，其輸出端與GSM數據通信模塊的輸入端連接；GSM數據通信模塊將數據通過通信網絡發送到數據處理中心；電源電路為現場裝置分別為放大電路、濾波電路、高速數據采集器、中央信息處理器、GSM數據通信模塊提供電源；