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的製作方法

2023-11-11 12:18:07

專利名稱：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的製作方法
技術領域：
本發明屬於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。對於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，也不適應於測 量空間的電場分布。而電容探針法一般只用於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，但它不適合於測量空間的暫態電場。對於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)為儘量減小傳感器由於空間佔位性而產生的畸變效應，需傳感器體積儘可能 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，以減小由於傳感器體積大小引起的畸變 效應。(3)測量點常處於高電位和強場區域，故測量系統的傳感器與後級信號處理部分 應隔離良好，減少由於連接線、探頭和輸出設備組成的信號傳輸通成為發射源，而對被測 區域的電場產生幹擾；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、頻率響應範圍寬。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
直ο為實現上述目的而採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，建立三對分別垂直於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 K，乂》仏及與其對應的電場尾，；由於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，是一個線性的關係，並滿足矩陣形式，即
權利要求
1. 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，由三個電容式感應電壓傳感器的三對電極板 分別分別垂直於三維坐標方向，構成三維組合的電容式感應電壓傳感器探頭， 同時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仏及與其對應的電場馬馮為；然而三個電容式感應電壓傳感器測量值相互間會產生影響，但由於感應電壓與外界電場強度的大小成正比，是一個線性的關係，並滿足矩陣 形式，即式中2為畸變影響因子必為電容式感應電壓傳感器處的原始電場值#為電容式感產生裝置中萬、V值都可獲得，從而可以求得2 ；b)、然後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2帶入公式義*五=￡/ ,即得實測三維工頻電場的感應電壓值。
2. 一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量裝置，其特徵是包括探頭部分(1)和 數據處理中心(2)，其中探頭部分(1)由三維組合的電容式感應電壓傳感器(11)、放大電路(12)、濾波電路(13)、高速數據採集器(14)、中央信息處理器(15)、GSM數據通信模塊(16)和電源電路構 成；所述組合的電容式感應電壓傳感器(11)用於現場採集電場信號，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(12)的 輸入端連接；放大電路(12)對採樣信號的放大，其輸出端與濾波電路(13)的輸入端相連， 濾波電路(13)對信號進行濾波處理，其輸出端與高速數據採集器(14)輸入端相連； 高速數據採集器(14 )用於將採集到的模擬信號轉換成數位訊號，其輸出端與中央信息 處理器(15)的輸入端連接；中央信息處理器(15)接收數位訊號，並進行存儲，其輸出端與GSM數據通信模塊(16) 的輸入端連接；GSM數據通信模塊(16)將數據通過通信網絡發送到數據處理中心(2); 電源電路(17)為現場裝置分別為放大電路(12)、濾波電路(13)、高速數據採集器(14)、中央信息處理器(15)、GSM數據通信模塊(16)提供電源；數據處理中心(2)由GSM通信模塊(21)，數據處理軟體(22)和PC機(23)構成；數據應電壓傳感器的感應電壓，為畸變影響因子矩陣，而且在均勻電場處理軟體(22)根據接收的數據對信號進行處理，依據公式五=C/ ,通過對2的引入校正測量數據，以獲得真實的實際電場值，式中2為畸變影響因子必為電容式感應電壓傳 感器測得的現場原始電場值義為電容式感應電壓傳感器的感應電壓；其中2採用以下的 方法獲得在均勻電場產生裝置中，將上述電容式感應電壓傳感器(11)，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巧, ，&及與其對應的電場尾,S,,，尾；由於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， 是一個線性的關係，並滿足矩陣形式，即
全文摘要
一種能夠對電場畸變校正的三維工頻電場測量方法及其裝置，方法中涉及採用三個電容式感應電壓傳感器的三對電極板分別垂直於三維坐標方向，構成三維組合的電容式感應電壓傳感器探頭，在均勻電場產生裝置中，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；然後求得畸變影響因子λ。裝置中涉及所述三維組合的電容式感應電壓傳感器探頭及後續信號處理電路的構成。本發明提高了傳感器的測量精度；實現了遠程測量數據的採集；具有體積小、重量輕、便於安裝攜帶的特點；測量精度誤差在5%左右；適用於輸電線路附近、變電站、高壓開關、生活小區等附近的電場測量。
文檔編號G01R29/08GK102116807SQ201010610840
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者張佔龍, 彭孟傑, 肖冬萍, 胡平, 黃嵩 申請人:重慶大學