專利名稱：基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)，屬于高電壓試驗設(shè)備及測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電暈電流是與電暈損耗和環(huán)境效應(yīng)直接相關(guān)的物理量，也是表征高壓輸電線路上電暈放電情況的最直接參數(shù)。但電暈電流測量存在幾個突出的問題一、測量位置是高電位的，對測量系統(tǒng)絕緣水平要求很高；ニ、電暈脈沖幅值小、頻率高，對測量系統(tǒng)靈敏度和帶寬要求很高；第三，電暈條件下電磁干擾對傳輸信號影響很大。因此，要想有效獲得電暈電流 的實時波形進而分析其特性是比較困難的。高頻響應(yīng)示波器應(yīng)用于電暈脈沖測量，但僅限于在尖-板放電這種簡單電暈?zāi)Ｐ拖碌牡蛪憾瞬杉ㄐ?；離子流板測量線下一定范圍內(nèi)由于離子遷移產(chǎn)生的小電流，測量誤差很大。在信號采集方面也已經(jīng)有大量比較成熟的裝置，但是這類設(shè)備大多僅限于低電位場合，且測量帶寬難以滿足高頻電暈信號的需求。圖I所示是電暈籠上電暈電流的測量簡圖。圖2所示是基于采樣電阻法的電暈電流測量系統(tǒng)，這ー套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受電磁環(huán)境干擾影響顯著，而且測量帶寬不能滿足電暈脈沖的高頻響應(yīng)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)，使其既能克服高壓絕緣、電磁環(huán)境干擾，又可以滿足寬頻下高靈敏度測量。本發(fā)明提出的基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)，包括電源探頭，用于采集高壓輸電線路上的電暈脈沖原始信號，所述的電源探頭直接置于足以使線路發(fā)生電暈的高壓環(huán)境下；濾波回路，用于對采集到的電流信號進行處理，消除線路耦合進來的高頻電磁干擾和電源側(cè)的諧波干擾，濾波回路與電源探頭相連；A/D轉(zhuǎn)換器，用于對濾波處理后得到的電流信號進行A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換器與濾波回路相連；電光轉(zhuǎn)換器，用于對A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號進行電光轉(zhuǎn)換成光信號，以便于信號傳輸，電光轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換器相連；蓄電池，用于直接對電光轉(zhuǎn)換器提供工作電源，電光轉(zhuǎn)換器間接對A/D轉(zhuǎn)換器供電，蓄電池與電光轉(zhuǎn)換器相連；光電轉(zhuǎn)換器，用于接收電光轉(zhuǎn)換器的的光信號后，將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，光電轉(zhuǎn)換器通過光纖與電光轉(zhuǎn)換器相連；計算機，用于對光電轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號進行處理后得到高頻電暈脈沖電流波形，將高頻電暈脈沖電流波形顯示在顯示屏上，并即時存儲電流幅值；所述的電源探頭、濾波回路、A/D轉(zhuǎn)換器、電光轉(zhuǎn)換器和蓄電池相連后置于高壓圓形均壓筒內(nèi)，成為高壓単元，高壓屏蔽筒通過絕緣支柱支撐在地面上，所述的光電轉(zhuǎn)換器和計算機相連后成為低壓単元。本發(fā)明提出的基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)，可以用于對高壓輸電線路的電暈電流瞬態(tài)波形進行在線測量，帶寬可達100MHz，其優(yōu)點是I、測試結(jié)果有效實現(xiàn)了電暈電流獲取，可以獲得準確的測量結(jié)果；2、實現(xiàn)了高低壓之間的有效電氣隔離，測試時用于測試的放線工作量小，工作安
全可靠。3、本發(fā)明的測量系統(tǒng)，可布置在高壓線路的不同位置，因此可以測量高壓線路上的電暈電流分布情況，用于直接獲得高壓輸電線路的電暈電流波形，對進一歩分析電暈電
流脈沖特性、傳播特性和由此產(chǎn)生的可聽噪聲、無線電干擾具有突出的工程應(yīng)用價值。4、本發(fā)明的測量系統(tǒng)，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，功率小，體積小，便于攜帯。而且操作簡單。5、本發(fā)明測量系統(tǒng)中，通過便攜式計算機直接現(xiàn)場分析，可視化效果好，可即時給出電暈電流波形。而且測量結(jié)果基本不受導(dǎo)線型號及天氣環(huán)境的影響。


圖I是已有的用于試驗的電暈籠上電暈電流的測量裝置簡圖。圖2是已有的基于采樣電阻法的電暈電流在線測量系統(tǒng)。圖3是本發(fā)明提出的暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)的電路原理圖。其中①是圓形均壓筒，②是高壓線路，③是絕緣支柱。
具體實施例方式本發(fā)明提出的基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示,包括電源探頭，用于采集高壓輸電線路上的電暈脈沖原始信號，所述的電源探頭直接置于足以使線路發(fā)生電暈的高壓環(huán)境下；濾波回路，用于對采集到的電流信號進行處理，消除線路耦合進來的高頻電磁干擾和電源側(cè)的諧波干擾，濾波回路與電源探頭相連；A/D轉(zhuǎn)換器，用于對濾波處理后得到的電流信號進行A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換器與濾波回路相連；電光轉(zhuǎn)換器，用于對A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號進行電光轉(zhuǎn)換成光信號，以便于信號傳輸，電光轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換器相連；蓄電池，用于直接對電光轉(zhuǎn)換器提供工作電源，電光轉(zhuǎn)換器間接對A/D轉(zhuǎn)換器供電，蓄電池與電光轉(zhuǎn)換器相連；光電轉(zhuǎn)換器，用于接收電光轉(zhuǎn)換器的的光信號后，將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，光電轉(zhuǎn)換器通過光纖與電光轉(zhuǎn)換器相連；計算機，用于對光電轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號進行處理后得到高頻電暈脈沖電流波形，將高頻電暈脈沖電流波形顯示在顯示屏上，并即時存儲電流幅值；所述的電源探頭、濾波回路、A/D轉(zhuǎn)換器、電光轉(zhuǎn)換器和蓄電池相連后置于高壓圓形均壓筒①內(nèi)，成為高壓単元，高壓屏蔽筒通過絕緣支柱③支撐在地面上，所述的光電轉(zhuǎn)換器和計算機相連后成為低壓単元。
本發(fā)明測量系統(tǒng)中的高壓單元，用于接受處理高壓輸電線路上實時的高頻電暈脈沖小幅值電流信號，將電流信號進行A/D轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換后，通過光纖把光信號傳輸?shù)降蛪憾?。高壓單元直接與高壓電源和輸電線路相連接，通過將整個單元置于金屬均壓裝置即金屬屏蔽筒I內(nèi)，以滿足絕緣水平要求、防止尖端放電。其中的光纖，用于信號傳輸，將高壓單元得到的光信號傳輸?shù)降蛪簡卧Ｆ渲械臑V波回路，對采集到的電流信號進行處理，用磁珠消除線路耦合進來的高頻電磁干擾，用電容構(gòu)成高通濾波器消除電源側(cè)的諧波干擾。本發(fā)明提出的基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)的ー個實施例中，高壓單元分別與高壓電源和輸電線路②相連接，置于絕緣支柱支撐的圓形均壓筒內(nèi)。信號采集采用TEK公司生產(chǎn)的CT-I型號5mV/mA的電流探頭，輸入阻抗為50 Q，頻率響應(yīng)范圍為25kHz 1GHz，最小響應(yīng)時間0. 35ns，電流探頭采集到的電暈電流信號經(jīng)過濾波模塊處理后，通過BNC接ロ傳入A/D轉(zhuǎn)換模塊。測量系統(tǒng)所選取A/D轉(zhuǎn)換器為NI公司生產(chǎn)的USB-5133——8位、采樣率IOOMHz的雙通道高速采集卡，輸入阻抗為IMQ，實時采樣率范圍為I. 526kS/s 100MS/s，最小脈沖寬度為100ns。采集卡接地端與均壓筒內(nèi)壁和輸電線路一端相連，實現(xiàn)地電位的懸浮。A/D轉(zhuǎn)換器得到的模擬信號通過電光轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為光信號，再經(jīng)過光纖傳輸，實現(xiàn)高、低壓測的電氣隔離。電光轉(zhuǎn)換器和光電轉(zhuǎn)換器米用加拿大ICRON TECH0L0GIES生產(chǎn)的的USB Ranger2224。供電模塊采用輸出電壓為5V的蓄電池供電。將高壓単元置于圓形均壓筒，均壓筒為圓柱形金屬制成，一端接高壓電源線，另ー端是供電源線穿出的圓形孔洞；均壓筒邊緣及接線端子均打磨光滑，筒蓋旋轉(zhuǎn)固定，均壓筒直徑規(guī)格由最高施加電壓及導(dǎo)線型號(即最高場強)決定；圓形均壓筒通過絕緣支柱支撐，絕緣支柱規(guī)格由耐壓水平即最高施加電壓等級決定。信號傳輸模塊的光纖把光信號從高壓単元傳輸?shù)降蛪簡卧?。低壓單元的光電轉(zhuǎn)換器把反應(yīng)電流的光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過USB接ロ傳送給便攜式計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)。預(yù)先啟動計算機上安裝的NI SCOPE軟件，調(diào)整量程、觸發(fā)方式保證顯示器上可看到明顯的電暈脈沖波形。在電源和輸電線路之間并聯(lián)高壓電容器，用于濾除頻率低于電 暈脈沖頻率的電源側(cè)諧波干擾，電容容量選取要顯著高于試驗線段側(cè)對地電容，一般可采用UF級，耐壓等級由試驗電源等級決定。以上對本發(fā)明所提供的基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)進行了詳細介紹，并通過具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)，其特征在于該測量系統(tǒng)包括 電源探頭，用于采集高壓輸電線路上的電暈脈沖原始信號，所述的電源探頭直接置于足以使線路發(fā)生電暈的高壓環(huán)境下； 濾波回路，用于對采集到的電流信號進行處理，消除線路耦合進來的高頻電磁干擾和電源側(cè)的諧波干擾，濾波回路與電源探頭相連； A/D轉(zhuǎn)換器，用于對濾波處理后得到的電流信號進行A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換器與濾波回路相連； 電光轉(zhuǎn)換器，用于對A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號進行電光轉(zhuǎn)換成光信號，以便于信號傳輸，電光轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換器相連； 蓄電池，用于直接對電光轉(zhuǎn)換器提供工作電源，電光轉(zhuǎn)換器間接對A/D轉(zhuǎn)換器供電，蓄電池與電光轉(zhuǎn)換器相連； 光電轉(zhuǎn)換器，用于接收電光轉(zhuǎn)換器的的光信號后，將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，光電轉(zhuǎn)換器通過光纖與電光轉(zhuǎn)換器相連； 計算機，用于對光電轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號進行處理后得到高頻電暈脈沖電流波形，將高頻電暈脈沖電流波形顯示在顯示屏上，并即時存儲電流幅值； 所述的電源探頭、濾波回路、A/D轉(zhuǎn)換器、電光轉(zhuǎn)換器和蓄電池相連后置于高壓圓形均壓筒內(nèi)，成為高壓單元，高壓圓形均壓筒通過絕緣支柱支撐在地面上，所述的光電轉(zhuǎn)換器和計算機相連后成為低壓單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電流探頭的高壓線路高頻電暈脈沖電流在線測量系統(tǒng)，屬于高電壓試驗設(shè)備及測量技術(shù)領(lǐng)域。包括用于采集電暈脈沖原始信號的電源探頭，用于對采集信號進行處理的濾波回路，用于對濾波信號進行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器，用于對數(shù)字信號進行電光轉(zhuǎn)換成光信號電光轉(zhuǎn)換器，用于將光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號光電轉(zhuǎn)換器，用于對光電轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號進行處理后得到高頻電暈脈沖電流波形的計算機。本發(fā)明測量系統(tǒng)可布置在高壓線路的不同位置，測量高壓線路上的電暈電流分布情況，對進一步分析電暈電流脈沖特性、傳播特性和由此產(chǎn)生的可聽噪聲、無線電干擾具有突出的工程應(yīng)用價值。
文檔編號G01R19/25GK102818928SQ20121023428
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者張波, 楊彬, 尹晗, 曾嶸, 何金良 申請人:清華大學