CN102818928A

CN102818928A - 基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统

Info

Publication number: CN102818928A
Application number: CN2012102342837A
Authority: CN
Inventors: 张波; 杨彬; 尹晗; 曾嵘; 何金良
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明涉及一种基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统，属于高电压试验设备及测量技术领域。包括：用于采集电晕脉冲原始信号的电源探头，用于对采集信号进行处理的滤波回路，用于对滤波信号进行A/D转换的A/D转换器，用于对数字信号进行电光转换成光信号电光转换器，用于将光信号转换为数字信号光电转换器，用于对光电转换器的数字信号进行处理后得到高频电晕脉冲电流波形的计算机。本发明测量系统可布置在高压线路的不同位置，测量高压线路上的电晕电流分布情况，对进一步分析电晕电流脉冲特性、传播特性和由此产生的可听噪声、无线电干扰具有突出的工程应用价值。

Description

基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统

技术领域

本发明涉及一种基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统，属于高电压试验设备及测量技术领域。

背景技术

电晕电流是与电晕损耗和环境效应直接相关的物理量，也是表征高压输电线路上电晕放电情况的最直接参数。但电晕电流测量存在几个突出的问题：一、测量位置是高电位的，对测量系统绝缘水平要求很高；二、电晕脉冲幅值小、频率高，对测量系统灵敏度和带宽要求很高；第三，电晕条件下电磁干扰对传输信号影响很大。因此，要想有效获得电晕电流的实时波形进而分析其特性是比较困难的。

高频响应示波器应用于电晕脉冲测量，但仅限于在尖-板放电这种简单电晕模型下的低压端采集波形；离子流板测量线下一定范围内由于离子迁移产生的小电流，测量误差很大。在信号采集方面也已经有大量比较成熟的装置，但是这类设备大多仅限于低电位场合，且测量带宽难以满足高频电晕信号的需求。图1所示是电晕笼上电晕电流的测量简图。图2所示是基于采样电阻法的电晕电流测量系统，这一套系统结构复杂、受电磁环境干扰影响显著，而且测量带宽不能满足电晕脉冲的高频响应需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统，使其既能克服高压绝缘、电磁环境干扰，又可以满足宽频下高灵敏度测量。

本发明提出的基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统，包括：

电源探头，用于采集高压输电线路上的电晕脉冲原始信号，所述的电源探头直接置于足以使线路发生电晕的高压环境下；

滤波回路，用于对采集到的电流信号进行处理，消除线路耦合进来的高频电磁干扰和电源侧的谐波干扰，滤波回路与电源探头相连；

A/D转换器，用于对滤波处理后得到的电流信号进行A/D转换，得到数字信号，A/D 转换器与滤波回路相连；

电光转换器，用于对A/D转换后得到的数字信号进行电光转换成光信号，以便于信号传输，电光转换器与A/D转换器相连；

蓄电池，用于直接对电光转换器提供工作电源，电光转换器间接对A/D转换器供电，蓄电池与电光转换器相连；

光电转换器，用于接收电光转换器的的光信号后，将光信号转换为数字信号，光电转换器通过光纤与电光转换器相连；

计算机，用于对光电转换器的数字信号进行处理后得到高频电晕脉冲电流波形，将高频电晕脉冲电流波形显示在显示屏上，并即时存储电流幅值；

所述的电源探头、滤波回路、A/D转换器、电光转换器和蓄电池相连后置于高压圆形均压筒内，成为高压单元，高压屏蔽筒通过绝缘支柱支撑在地面上，所述的光电转换器和计算机相连后成为低压单元。

本发明提出的基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统，可以用于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100MHz，其优点是：

1、测试结果有效实现了电晕电流获取，可以获得准确的测量结果；

2、实现了高低压之间的有效电气隔离，测试时用于测试的放线工作量小，工作安全可靠。

3、本发明的测量系统，可布置在高压线路的不同位置，因此可以测量高压线路上的电晕电流分布情况，用于直接获得高压输电线路的电晕电流波形，对进一步分析电晕电流脉冲特性、传播特性和由此产生的可听噪声、无线电干扰具有突出的工程应用价值。

4、本发明的测量系统，设备结构合理，功率小，体积小，便于携带。而且操作简单。

5、本发明测量系统中，通过便携式计算机直接现场分析，可视化效果好，可即时给出电晕电流波形。而且测量结果基本不受导线型号及天气环境的影响。

附图说明

图1是已有的用于试验的电晕笼上电晕电流的测量装置简图。

图2是已有的基于采样电阻法的电晕电流在线测量系统。

图3是本发明提出的晕脉冲电流在线测量系统的电路原理图。其中①是圆形均压筒，②是高压线路，③是绝缘支柱。

具体实施方式

本发明提出的基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统，其结构如图 3所示，包括：

A/D转换器，用于对滤波处理后得到的电流信号进行A/D转换，得到数字信号，A/D转换器与滤波回路相连；

所述的电源探头、滤波回路、A/D转换器、电光转换器和蓄电池相连后置于高压圆形均压筒①内，成为高压单元，高压屏蔽筒通过绝缘支柱③支撑在地面上，所述的光电转换器和计算机相连后成为低压单元。

本发明测量系统中的高压单元，用于接受处理高压输电线路上实时的高频电晕脉冲小幅值电流信号，将电流信号进行A/D转换、电光转换后，通过光纤把光信号传输到低压端。高压单元直接与高压电源和输电线路相连接，通过将整个单元置于金属均压装置即金属屏蔽筒1内，以满足绝缘水平要求、防止尖端放电。其中的光纤，用于信号传输，将高压单元得到的光信号传输到低压单元。其中的滤波回路，对采集到的电流信号进行处理，用磁珠消除线路耦合进来的高频电磁干扰，用电容构成高通滤波器消除电源侧的谐波干扰。

本发明提出的基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统的一个实施例中，高压单元分别与高压电源和输电线路②相连接，置于绝缘支柱支撑的圆形均压筒内。信号采集采用TEK公司生产的CT-1型号5mV/mA的电流探头，输入阻抗为50Ω，频率响应范围为25kHz～1GHz，最小响应时间0.35ns，电流探头采集到的电晕电流信号经过滤波模块处理后，通过BNC接口传入A/D转换模块。测量系统所选取A/D转换器为NI公司生产的USB-5133——8位、采样率100MHz的双通道高速采集卡，输入阻抗为1MΩ，实时采样率范围为1.526kS/s～100MS/s，最小脉冲宽度为100ns。采集卡接地端与均压筒内壁和输电线路一端相连，实现地电位的悬浮。A/D转换器得到的模拟信号通过电光转换器转换为光信号，再经过光纤传输，实现高、低压测的电气隔离。电光转换器和光电转换器采用加拿大ICRON TECHOLOGIES生产的的USB Ranger2224。供电模块采用输出电压为5V的蓄电池供电。

将高压单元置于圆形均压筒，均压筒为圆柱形金属制成，一端接高压电源线，另一端是供电源线穿出的圆形孔洞；均压筒边缘及接线端子均打磨光滑，筒盖旋转固定，均压筒直径规格由最高施加电压及导线型号（即最高场强）决定；圆形均压筒通过绝缘支柱支撑，绝缘支柱规格由耐压水平即最高施加电压等级决定。

信号传输模块的光纤把光信号从高压单元传输到低压单元。低压单元的光电转换器把反应电流的光信号转换为数字信号，通过USB接口传送给便携式计算机实现数据的可视化呈现。预先启动计算机上安装的NI SCOPE软件，调整量程、触发方式保证显示器上可看到明显的电晕脉冲波形。在电源和输电线路之间并联高压电容器，用于滤除频率低于电晕脉冲频率的电源侧谐波干扰，电容容量选取要显著高于试验线段侧对地电容，一般可采用μF级，耐压等级由试验电源等级决定。

以上对本发明所提供的基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统进行了详细介绍，并通过具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种基于电流探头的高压线路高频电晕脉冲电流在线测量系统，其特征在于该测量系统包括：

所述的电源探头、滤波回路、A/D转换器、电光转换器和蓄电池相连后置于高压圆形均压筒内，成为高压单元，高压圆形均压筒通过绝缘支柱支撑在地面上，所述的光电转换器和计算机相连后成为低压单元。