CN101852825A - 一种高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，属于高电压试验设备及测量技术领域。包括；远端单元，用于采集高压输电线路的电晕电流I，并将电晕电流I进行模数转换后得到数字信号，将数字信号通过无线电波传输至本地单元；本地单元，用于接收远端单元的数字信号，并将该数字信号发送至终端计算机；以及终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示高压输电线路电晕电流的波形，并存贮，完成数据储存和分析。本发明的测量系统，可以在高压下在线测量交流或直流线路的电晕电流；采用无线传输数据，无外绝缘问题，可在恶劣的自然环境和电磁环境中长期在线运行。本发明为深入分析输电线路的电晕提供了可靠手段。

Description

一种高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统
技术领域
本发明涉及一种高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，属于高电压试验设备及测量技术领域。
背景技术
高压输电线路的电晕现象是工程设计、建设和运行中需要考虑的关键技术问题。一方面，电晕会产生电能损耗会增加输电成本，另一方面，电晕产生的无线电干扰、可听噪声和空间离子流会影响周边电磁环境。当直流线路发生电晕后，按电离的发生情况可将除导线以外的整个空间分为电离区和非电离区两部分。电离区和非电离区的带电离子的运动，形成了输电线路上的电晕电流。电晕电流是与电晕损耗和环境效应直接相关的物理量，也是表征线路电晕放电情况的最直接参数。
但与一般电气参数测量相比，电晕电流测量在技术上存在几个突出的问题，首先是测量位置电位高，设备的电能供应和信号传输困难，与线路和地面的连接都将面临很大的绝缘问题；其次气候环境恶劣，设备要直接面对阳光直射和自然降水，温度和湿度波动大；第三是测量位置电磁环境恶劣，电晕放电产生的电磁脉动群、雷击和操作过电压都可能影响电子系统的正常工作。
相关研究机构针对电晕电流的测量系统开展了多年研究，基于光纤数据传输技术开发了用于测量电晕电流的装置，带宽覆盖直流到数MHz的测量装置，这些装置在试验室研究中适用性很强，但在户外或恶劣环境下，连接高压端和低压端的光纤会影响被测系统的绝缘性能。采用光纤复合绝缘柱的电晕电流测量装置可解决绝缘问题。但该类设备绝缘装置制造和安装复杂，成本高，在户外试验或在线检测领域中很难灵活应用。因此研制一种对绝缘影响小、可灵活使用的电晕电流的测量系统具有非常突出的工程价值。
发明内容
本发明的目的是提出一种高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，以测量高电压等级交流或直流线路的电晕电流，并在较宽频域内反映电晕电流的特性；电晕电流测量结果采用无线传输，以使在恶劣的自然环境和电磁环境中长期在线运行。
本发明提出的高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，包括；
远端单元，用于采集高压输电线路的电晕电流I，并将电晕电流I进行模数转换后得到数字信号，将数字信号通过无线电波传输至本地单元，所述的远端单元安装在高压输电线路上；
本地单元，用于接收远端单元的数字信号，并将该数字信号发送至终端计算机；
终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示高压输电线路电晕电流的波形，并存贮，完成数据储存和分析。
上述宽频在线测量系统中的远端单元，包括：
保护电路，用于对接收的高压输电线路电晕电流进行峰值抑制，得到额定输入范围的电流，所述的保护电路由电容和压敏电阻组成，电容和压敏电阻相互并联；
采样电阻，用于将上述额定输入范围的电流转换为电压，采样电阻与保护电路并联；
A/D转换模块，用于对上述电压进行A/D转换，得到数字信号，所述的A/D转换模块与采样电阻相连；
无线传输模块，用于接收上述数字信号，并将该信号通过天线以无线电波的形式发送至本地单元，所述的无线传输模块与A/D转换模块相连；
供电模块，用于为A/D转换模块和无线传输模块提供工作电源，所述的供电模块分别与A/D转换模块和无线传输模块相连。
上述宽频在线测量系统中的本地单元，包括：
无线传输模块，用于接收来自远端单元的数字信号；
接口转换模块，用于将接收的上述数字信号进行协议转换后发送至终端计算机，所述的接口转换模块与无线传输模块相连。
本发明提出的高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，其优点是：可以在高达1000kV电压等级在线测量交流或直流线路的电晕电流，测量带宽可达50MHz，而且可以在较宽频域内反映电晕电流的特性。本发明系统的电晕电流测量结果采用无线传输数据，无外绝缘问题，而且安装方便，灵活性强。可通过太阳能板实现连续供电，因此可在恶劣的自然环境和电磁环境中长期在线运行。本发明在线测量系统为深入分析输电线路的电晕现提供了可靠的工具，为克服交流和直流线路电晕产生的电磁环境问题提供了可行手段。
附图说明
图1是本发明测量系统的结构框图。
图2是图1所示的测量系统远端单元中保护电路的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出的高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，其结构框图如图1所示，包括；
远端单元，用于采集高压输电线路的电晕电流I，并将电晕电流I进行模数转换后得到数字信号，将数字信号通过无线电波传输至本地单元，所述的远端单元安装在高压输电线路上；
本地单元，用于接收远端单元的数字信号，并将该数字信号发送至终端计算机；
终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示高压输电线路电晕电流的波形，并存贮，完成数据储存和分析。
上述宽频在线测量系统中的远端单元，包括：
保护电路，用于对接收的高压输电线路电晕电流进行峰值抑制，得到额定输入范围的电流，所述的保护电路由电容和压敏电阻组成，电容和压敏电阻相互并联，保护电路的电路图如图2所示；
采样电阻，用于将上述额定输入范围的电流转换为电压，采样电阻与保护电路并联；
A/D转换模块，用于对上述电压进行A/D转换，得到数字信号，所述的A/D转换模块与采样电阻相连；
无线传输模块，用于接收上述数字信号，并将该信号通过天线以无线电波的形式发送至本地单元，所述的无线传输模块与A/D转换模块相连；
供电模块，用于为A/D转换模块和无线传输模块提供工作电源，所述的供电模块分别与A/D转换模块和无线传输模块相连。
上述宽频在线测量系统中的本地单元，包括：
无线传输模块，用于接收来自远端单元的数字信号；
接口转换模块，用于将接收的上述数字信号进行协议转换后发送至终端计算机，所述的接口转换模块与无线传输模块相连。
本发明电晕电流宽频在线测量系统的一个实施例中，其远端单元安装于输电线路上，用于电流信号采集，并将数据用无线电波传输至本地单元。远端单元采用阻值为50Ω的无感金属膜电阻作为采样电阻将待测电流信号转换为电压信号，以避免波形畸变，提高该部分电路的带宽，保护电路如图2所示，保护电路与采样电阻并联。电压信号经模数转换模块转换为可用于通讯的数字信号，模数转换模块采用由美国NI公司生产的型号为NIUSB-5133的A/D转换器。在一般情况下测量系统处于等待状态，当收到采集指令后，系统开始采集数据，采集的数据经过A/D转换后由无线传输模块向本地单元传送，误码率低、抗干扰性能强，天线为偶极子类型，长度可以为10cm，无线传输模块可以是由台湾研华公司生产，型号为UNO-1150-G20E。采用全功率为40W的通用太阳能电池板结合12V、20AH的通用铅酸蓄电池并联为远端单元中的A/D转换模块和无线传输模块供电。本地单元用于对远端单元的控制，并接收远端单元传输的数据，实现与终端计算机的连接。本地单元通过与远端单元中相同的无线传输模块(UNO-1150-G20E)接收信号，通过通用的接口转换器(型号为LAN-USB的通用型)将无线传输模块中的LAN接口与终端计算机的USB接口连接，终端计算机在界面上显示电流波形同时进行存贮。终端计算机实现系统与用户的交互，完成数据储存和分析。本发明的终端计算机可采用通用的PC机，要求CPU主频1.8GHz以上，内存1G以上，安装有WindowsXP操作系统。
本发明的高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，可以对高压输电线路的电晕电流瞬态波形进行在线测量，带宽可达50MHz，可在1000kV及以下线路上安装使用。其中的远端单元将电压信号转换为可用于通讯的数字信号，并经过无线数据传输模块向所述本地单元传送数数据，误码率低、抗干扰性能强，通讯距离可达1km。系统中的远端单元采用太阳能板结合蓄电池供电，采用电源控制器协调太阳能板、蓄电池和用电设备之间的能量流，并采用电力电子式电压变换器以保证模块间电压的兼容性，可长期免维护运行。

Claims (3)

1.一种高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，其特征在于，该测量系统包括；
远端单元，用于采集高压输电线路的电晕电流I，并将电晕电流I进行模数转换后得到数字信号，将数字信号通过无线电波传输至本地单元，所述的远端单元安装在高压输电线路上；
本地单元，用于接收远端单元的数字信号，并将该数字信号发送至终端计算机；
终端计算机，用于接收本地单元的数字信号，显示高压输电线路电晕电流的波形，并存贮，完成数据储存和分析。
2.如权利要求1所述的宽频在线测量系统，其特征在于其中所述的远端单元包括：
保护电路，用于对接收的高压输电线路电晕电流进行峰值抑制，得到额定输入范围的电流，所述的保护电路由电容和压敏电阻组成，电容和压敏电阻相互并联；
采样电阻，用于将上述额定输入范围的电流转换为电压，采样电阻与保护电路并联；
A/D转换模块，用于对上述电压进行A/D转换，得到数字信号，所述的A/D转换模块与采样电阻相连；
无线传输模块，用于接收上述数字信号，并将该信号通过天线以无线电波的形式发送至本地单元，所述的无线传输模块与A/D转换模块相连；
供电模块，用于为A/D转换模块和无线传输模块提供工作电源，所述的供电模块分别与A/D转换模块和无线传输模块相连。
3.如权利要求1所述的宽频在线测量系统，其特征在于其中所述的本地单元包括：
无线传输模块，用于接收来自远端单元的数字信号；
接口转换模块，用于将接收的上述数字信号进行协议转换后发送至终端计算机，所述的接口转换模块与无线传输模块相连。
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