[發明專利]基于耦合等勢原理的直流導線電暈空間電荷分布的測試方法

有效

• 申請號: 201810732822.7
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109142894B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張波;何金良;徐鵬飛;曾嶸;余占清;胡軍;莊池杰;陳水明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R29/14
• 分類號: G01R29/14
• 代理公司: 天津市尚儀知識產權代理事務所(普通合伙) 12217
• 代理人: 高正方

一種基于耦合等勢原理的直流導線電暈空間電荷分布的測試方法，包括搭接步驟、調壓步驟、采集步驟、計算步驟，完成搭接步驟后，多次交替重復所述調壓步驟、采集步驟，最后進行計算步驟。其有益效果是：可以通過調整測試導線的高度實現對直流導線起暈后的空間電位和合成電場分布進行準確測量和計算，且該測量方法降低了直流輸電線路合成電場監測的測量成本。

技術領域

本發明涉及直流電暈電氣參數測量領域，特別是一種基于耦合等勢原理的直流導線電暈空間電荷分布的測試方法。

背景技術

直流電場和離子流的監測已成為直流輸電工程環境影響評價監測的重要部分。直流輸電線路電暈放電所產生的空間電荷在電場中定向運動，由此產生的空間電流，被稱為離子流，其分布于整個場域。直流合成電場是由標稱電場和空間電位共同作用產生,且空間電荷產生的電場易受外界環境變化的影響,因此合成電場難以被準確地測量。

現有的測量方法測量的僅是地面上的直流合成電場，采用的是旋轉伏特計，1.旋轉伏特計只能用于測量地表處的合成場強，不能測量直流場的空間分布；2.在實際測量中為保證旋轉伏特計的測量精度，往往還需要做相應的防電場畸變措施，如鋪設屏蔽金屬板等；3.由于空間中存在大量的帶電電荷，場域內的空間電位將進入旋轉伏特計探頭內，會對測量結果產生一定影響。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，設計了一種基于耦合等勢原理的直流導線電暈空間電荷分布的測試方法。具體設計方案為：

一種基于耦合等勢原理的直流導線電暈空間電荷分布的測試方法，包括搭接步驟、調壓步驟、采集步驟、計算步驟，完成搭接步驟后，多次交替重復所述調壓步驟、采集步驟，最后進行計算步驟，

所述搭接步驟中，搭建與輸電線路平行的一段測量導線，所述測量導線的一端通過絕緣支架固定于底面的上方，另一端與高壓直流電源相連，所述高壓直流電源通過采樣電阻接地，

所述調壓步驟中，從低到高調節高壓直流電源的輸出電壓，

基于耦合等勢原理，當耦合細導線上施加的電壓為細導線所處位置的空間電位時，由于此時導線所處位置的空間電位無畸變，因為細導線即不會吸附空間電荷，也不會排斥空間電荷，故而此時細導線注入的離子流的值為0，

流經采樣電阻的電流I大于零，說明測試導線附近仍有空間電荷注入，此時的測試導線施加的電位小于空間合成電位，應當增大測試導線的施加電位；當測試導線的施加電位逐步增大，使得采樣電阻兩端電壓恰好為零，

此時所述高壓直流電源的輸出電壓為測量導線處的空間電位，

繼續增大測試導線的施加電位，會發現由于測試導線對周圍的空間電荷存在排斥效應，此時流經采樣電阻的電流I一直保持為零值，

所述采集步驟中，調節所述測量導線的對地高度，重復所述調壓步驟，得到多組所述空間電位，多組所述空間電位組成空間電位分布，

所述計算步驟中，據所述采集步驟中得到的空間電位分布，插值計算直流合成電場分布情況。

所述直流電源的一腳與所述測量導線電連接，所述直流電源的另一腳接采樣電阻的一腳，所述采樣電阻的另一腳接地，

當測量正極性空間電荷時，所述直流電源的一腳為正極腳，

當測量負極性空間電荷時，所述直流電源的一腳為負極腳。

所述測量導線為耦合細導線，所述測量導線為裸導線，

之所以用細導線，是因為可以忽略導線半徑，從而在對架空線路對地空間電位分布的測量中，認為細導線上的電位值處處相等。若導線半徑過大，因此不能忽略導線半徑，也即導線對空間電位是有畸變的。