CN103346516A - 一种高压电力架空线的模拟导线回路装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，该高压电力架空线通过多个架空线塔杆支撑于高空，该模拟导线回路装置包括有一级回路、二级回路和变压器，所述的一级回路平行于高压电力架空线并保持安全距离，该一级回路与所述的高压架空线之间为电磁耦合；所述的一级回路和二级回路通过所述的变压器耦合，该二级回路中至少部分导线与所述高压电力架空线相同。本发明的模拟导线回路装置通过模拟输电线的设计来间接获得高压电力架空线电流及温度，在无需外部电源的条件下，形成对高压导线的有效模拟，无需克服高电压和高压导线力学耦合问题而变得简便和可靠。

Description

一种高压电力架空线的模拟导线回路装置

技术领域

本发明涉及高压输电，特别涉及到一种模拟导线回路装置，用于高压电力架空线的温度和覆冰状态监测。

背景技术

高压电力架空线状态监测包括两项关键内容：导线温度和导线覆冰量。在导线温度检测方面，目前的技术方案主要有两大类：一类在导线上设置一个包括温度检测、感应取电、无线通信等部件的装置，将检测到的导线温度通过无线通信方式发送到位于地电位的接收器或远程监测中心；另一类方案采用光纤传感或传输技术，将传感器或检测装置设置在高压导线上，通过绝缘的光纤光缆和位于地电位的检测或接收装置连接。

在导线覆冰检测方面，现有技术的方案为在导线的绝缘子挂环处设置张力检测装置，通过检测到的导线张力推算覆冰量。现有的技术存在的问题为：温度检测部件与高压导线直接接触，需要解决高压端设备或部件到电端设备连接的问题，技术复杂，而且安装或维修需要断电；张力检测的部件安装在绝缘子挂环处，虽然处于或接近地电位，但由于和关键的力学安全部件耦合，安装和维修的难度很高。目前的监测方案还包括其他非接触的技术，如视频、照相，包括红外成像，虽然可以避免高压接触，但在状态量化和可靠性方面均存在问题。

 发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种用于高压电力架空线温度测量的模拟导线回路装置。本发明模拟导线回路装置能够避开温度监控设备与高压或超高压输电线的直接接触，通过间接的方式来测定高压电力架空线的温度。

为了达到上述发明目的，本发明利用电磁感应原理，在高压导线安全距离外建立一个可接地的模拟导线回路，其导体与架空线导线导体相同，回路电流由高压导线电流感应形成，通过调节变换比，使模拟回路导体电流与高压导线导体电流相同。由于上述模拟回路暴露在与高压导线相同的天气条件下，其导体温升和覆冰过程与高压导线接近。对模拟回路的状态检测由于无需克服高电压和高压导线力学耦合问题而变得简便和可靠。

基于上述发明原理，本发明专利提供的技术方案如下：

一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，该高压电力架空线通过多个架空线塔杆支撑于高空，其特征在于，该模拟导线回路装置包括有一级回路、二级回路和变压器，所述的一级回路平行于高压电力架空线并保持安全距离，该一级回路与所述的高压架空线之间为电磁耦合；所述的一级回路和二级回路通过所述的变压器耦合，该二级回路中至少部分导线与所述高压电力架空线相同。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，所述的一级回路或为架空避雷线与大地形成的接地环流回路、或为光纤复合架空线与大地形成的接地环流回路，该一级回路 与架空线塔杆等电位连接。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，所述的二级回路与一级回路或架空线塔杆之间为等电位连接。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，所述的变压器为可调压的穿心变压器，所述的一级回路串接穿心变压器的初级绕组，所述的二级回路穿过穿心变压器的次级绕组。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，所述穿心变压器的初级绕组匝数在0～100%之间可调，穿心变压器上设有金属外壳，该金属外壳与初级绕组、次级绕组之间为等电位连接。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，所述的二级回路上设有导体长度调节件，该导体长度调节件用以调节同材质导线中通电流段的长度，使二级回路上与高压电力架空线同材质导体中感应电流与高压电力架空线中电流保持相同或接近，所述的同材质导线与所述的高压电力架空线的材质、结构、尺寸和型号均相同。

基于上述技术方案，本发明专利模拟导线回路装置在对高压电力架空线进行温度测量时取得了如下技术效果：

1.本发明的模拟导线回路装置运用两级回路的方式直接模拟出高压电力架空线的工作环境，可以克服现有技术中存在的供电问题和复杂气候条件测温问题。其具体是采用两级耦合，即一级回路通过空气与高压导线耦合，二级回路通过变压器与一级回路耦合，通过调节一级回路和高压导线的有效耦合面积、变压器变比、二级回路阻抗，利用感应电流的线性关系，可使二级回路导体电流与高压导线导体电流动态地保持相同或接近。

2.本发明的模拟导线回路装置通过模拟输电线的设计来间接获得高压电力架空线的温度，在无需外部电源的条件下，形成对高压导线的有效模拟，由于无需克服高电压和高压导线力学耦合问题而变得简便和可靠。

附图说明

图1是本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置的工作原理示意图。

图2是本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置的实施例1的组成结构示意图。

图3是本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置的实施例2的组成结构示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本高压电力架空线的模拟导线回路装置做进一步的详细阐述，要求更为清楚明了地理解本发明的设计原理和工作流程，但不能以此来限制本发明的保护范围。

目前运行中的高压电力架空线，在建设时都会在铁塔最高处同时架设一根避雷线和一个OPGW地线（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire也称光纤复合架空地线），以起到为输电线路避雷的作用。在通常情况下，这两根地线有三种接地方式：1.普通地线和OPGW皆逐基接地；2.普通地线一端绝缘，一端接地，OPGW逐基接地；3.普通地线和OPGW皆一端绝缘，一端接地。对于方式1和方式2，由于至少有一根地线逐基接地，则该地线会形成电磁感应电流的回路，使得此架空地线从输电线路上获得一定的潜供电流。很多文献都对这种潜供电流进行了理论研究和实地测量。理论计算表明，地线上感应电流的大小同高压电力架空线上运行的交变电流大小成正比关系。

如图1所示，本发明建立了一个高压电力架空线的可接地的模拟导线回路装置，以使对架空线导线的状态检测变得简便和可靠。该模拟导线回路装置包括有一级回路、二级回路和变压器。上述的一级回路平行于高压电力架空线并保持安全距离，这里的安全距离与高压电力架空线的电压等级相关，例如1千伏以下 1.0米，1——10千伏 1.5米， 35千伏 3.0米， 66——110千伏 4.0米，154——220千伏 5.0米， 330千伏 6.0米等等，是明确的行业安全要求。该一级回路与所述的高压架空线之间为电磁耦合，它们之间是通过空气介质的电磁耦合，高压架空线的交流电流在附近空间产生交变磁场，这样穿过一级回路的磁通变化会在一级回路产生感应电流。

上述的一级回路和二级回路通过所述的变压器耦合，该二级回路中至少部分导线与所述的高压电力架空线相同。这里的相同指的是在二级回路中的一部分导线或者全部导线与高压电力架空线是相同的，相同的含义是材质、结构、尺寸乃至型号都相同。可以是同一批次生产的同一根电缆，一部分用于高压电力架空线，一部分用在二级回路中。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，一级回路或为架空避雷线与大地形成的接地环流回路、或为光纤复合架空线与大地形成的接地环流回路，该一级回路与架空线塔杆等电位连接。二级回路与一级回路或架空线塔杆之间为等电位连接。在上述的一级回路中设置有一个与变压器并联的避雷器。避雷器在实际应用中是必要的，如果没有避雷器，巨大的雷击电流将通过一级回路，可造成变压器过载破坏。本发明中的一级回路的一个具体表现形式是：其为一个设置在架空线塔杆上的金属结构，而且其自身或与塔杆结构一起构成一个闭合的回路。这里的金属结构可以是一个几米乘几米的矩形金属框。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，所述的变压器为可调压的穿心变压器，所述的一级回路串接穿心变压器的初级绕组，所述的二级回路穿过穿心变压器的次级绕组。所述穿心变压器的初级绕组匝数在0～100%之间可调，穿心变压器上设有金属外壳，该金属外壳与初级绕组、次级绕组之间为等电位连接。在耦合的一级回路和二级回路中，等电位连接对其功能发挥并无帮助，主要的目的是实际安装中，避免悬浮导体，起到保护安装和维护人员的安全作用。

在本发明高压电力架空线的模拟导线回路装置中，所述的二级回路上设有导体长度调节件，该导体长度调节件用以调节同材质导线中通电流段的长度，使二级回路上与高压电力架空线同材质的导体中产生的感应电流与高压电力架空线中电流保持相同或接近。

实施例1

如附图2所示，本实施例中一级回路1为高压架空线的避雷线或OPGW线双端接地形成的接地环流回路。具体的接线的方法如下：在两个架空线塔杆之间的避雷线或OPGW线的一端与塔杆直接连接，另一端通过避雷器5与塔杆连接，并从该端引下导线与塔杆进行电气连接，中间串接穿心变压器3的多匝绕组的一级（初级）。二级回路2采用和高压电力架空线4相同的导体和压接件制成闭合的矩形回路，穿过穿心变压器3构成次级绕组。

如果高压电力架空线4为分裂导体，二级回路2的导线可仅为单一导体，则导体直线段长度不小于导体直径的20倍，一般可取1m至1.5m，并与高压电力架空线4保持平行布置。穿心变压器3具有变比调节功能，使初级绕组匝数在0~100%之间可调。穿心变压器3具有金属外壳，该金属外壳与初级线圈、次级线圈作等电位连接。

在使用本发明模拟导线回路装置时，通过一次性调节穿心变压器3的变比，使二级回路2的导体上的感应电流与高压电力架空线4的导体电流保持相同或接近，这样就模拟出了高压架空线的运行情况，为模拟测温等操作提供了条件。

实施例2

如附图3所示，本实施例中一级回路1为一个设置在架空线塔杆上的金属结构，该金属结构、架空线塔杆和大地之间形成一个闭合的回路。该金属结构的中间串接穿心变压器3的多匝绕组的一级（初级），并且其中一段导线和高压电力架空线4平行布设，金属结构和高压电力架空线之间要正好保持安全距离。该导线两端由固定在塔杆上的金属支架支撑，长度20m至50m，金属支架水平伸出，距塔杆本体3m至12m。二级回路2采用和高压电力架空线4相同的导体和导体长度调节件6制成闭合的回路，穿过穿心变压器3构成次级绕组。

如果高压电力架空线4为分裂导体，二级回路2的导线可仅为单一导体；导体直线段长度不小于导体直径的10倍，一般可取0.5m，并与高压电力架空线4保持平行布置。穿心变压器3具有金属外壳，与初级线圈、次级线圈作等电位连接。

在使用本发明的模拟导线回路装置时，通过导体长度调节件6一次性调节二级回路2的导体的通电流段的长度，即调节二级回路的阻抗，使二级回路2的导体上的感应电流与高压导线4的导体电流保持相同或接近。

本发明的模拟导线回路装置通过模拟输电线的设计来间接获得高压电力架空线电流及温度，在无需外部电源的条件下，形成对高压导线的有效模拟，由于无需克服高电压和高压导线力学耦合问题而变得简便和可靠。

Claims (6)

1.一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，该高压电力架空线通过多个架空线塔杆支撑于高空中，其特征在于，该模拟导线回路装置包括有一级回路、二级回路和变压器，所述的一级回路平行于高压电力架空线并保持安全距离，该一级回路与所述的高压架空线之间为电磁耦合；所述的一级回路和二级回路通过所述的变压器耦合，该二级回路中至少部分导线与所述的高压电力架空线相同。

2.根据权利要求1所述的一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，其特征在于，所述的一级回路或为架空避雷线与大地形成的接地环流回路、或为光纤复合架空线与大地形成的接地环流回路，该一级回路 与架空线塔杆等电位连接。

3.根据权利要求1所述的一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，其特征在于，所述的二级回路与一级回路或架空线塔杆之间为等电位连接。

4.根据权利要求1所述的一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，其特征在于，所述的变压器为可调压的穿心变压器，所述的一级回路串接穿心变压器的初级绕组，所述的二级回路穿过穿心变压器的次级绕组。

5.根据权利要求4所述的一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，其特征在于，所述穿心变压器的初级绕组匝数在0～100%之间可调，穿心变压器上设有金属外壳，该金属外壳与初级绕组、次级绕组之间为等电位连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种高压电力架空线的模拟导线回路装置，其特征在于，所述的二级回路上设有用以调节同材质导线中通电流段长度的导体长度调节件,所述的同材质导线与所述的高压电力架空线的材质、结构、尺寸和型号均相同。

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