CN103499735A

CN103499735A - 一种高电位电晕电流的采集装置

Info

Publication number: CN103499735A
Application number: CN201310495599.6A
Authority: CN
Inventors: 向宇; 卢铁兵; 刘阳; 崔翔
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-01-08

Abstract

本发明公开了高压气体放电测量技术领域的一种高电位电晕电流的采集装置。其技术方案是，所述装置包括电流探头、数据采集卡、测量计算机、第一光电转换器、第二光电转换器和控制计算机；其中，所述电流探头、数据采集卡、测量计算机、第一光电转换器、第二光电转换器和控制计算机顺次连接；所述测量计算机分别与数据采集卡和第一光电转换器采用双线连接；所述第二光电转换器与控制计算机采用双线连接。本发明的有益效果为，该装置体积小、可靠性高、稳定性好，且具备良好的线性度，实用性强，可在线路正常运行的情况下，将电流探头置于高压线路上进行数据采集，安装方便，外壳屏蔽和散热效果好。

Description

一种高电位电晕电流的采集装置

技术领域

本发明属于高压气体放电测量技术领域，尤其涉及一种高电位电晕电流的采集装置。

背景技术

高压输电具有大容量、低损耗、低成本的特点，适合于远距离、大容量电能输送。我国区域性能源分布与电能需求极不均衡，高电压输电成为解决这一矛盾的主要手段。随着我国经济的持续快速增长，电能需求逐年增加，这对电网的输电能力提出了更高的要求。电压等级也逐步升高，从最开始的高压到超高压再到现今的特高压。高压输电线路在正常运行状态下，通常处于起晕的状态，而电晕现象会产生一系列的环境效应。如电晕放电时，导线附近空气被电离而使得其中存在许多自由电子及正、负离子。当这些电子及正、负离子在强电场的作用下，加速向导线和地面运动，从而在导线上产生电晕电流。电晕电流具有高达30MHz的带宽，覆盖了无线电的中波和短波频段。电晕电流在空间中激发出的电磁场会对无线电信号形成干扰，因此无线电干扰是电晕现象带来的一个重要问题，必须对其进行深入研究。

无线电干扰的来源是电晕电流，因此必须掌握电晕电流的特性。电晕电流是一个双指数脉冲，幅值小，持续时间短，具有很陡的上升沿，频率成分非常丰富，一般需要考虑到30MHz。现有的电晕电流测量方案均有不足之处，直接用于高压侧的采集设备体积庞大，操作繁琐，便携性欠佳，并且采用的串入电阻法测电流会改变电路结构，导致高频情况下测量结果出现较大误差。而在低压侧的测量方案等效性并未得到严格的证明。以上三方面的原因导致了电晕电流的准确测量较为困难。

发明内容

针对背景技术中提到的现有电晕电流测量方案的不足，本发明提出了一种高电位电晕电流的采集装置。

一种高电位电晕电流的采集装置，其特征在于，所述装置包括电流探头、数据采集卡、测量计算机、第一光电转换器、第二光电转换器和控制计算机；

其中，所述电流探头、数据采集卡、测量计算机、第一光电转换器、第二光电转换器和控制计算机顺次连接；

所述测量计算机分别与数据采集卡和第一光电转换器采用双线连接；所述第二光电转换器与控制计算机采用双线连接。

所述数据采集卡通过USB传输线与测量计算机连接；所述测量计算机通过RJ45双绞线与所述第一光电转换器连接；所述测量计算机分别通过USB转DC电源线与数据采集卡和第一光电转换器连接；所述第二光电转换器通过RJ45双绞线与控制计算机连接；所述控制计算机通过USB转DC电源线与所述第二光电转化器连接。

所述第一光电转化器与第二光电转换器通过光纤连接。

所述测量计算机采用Atom架构。

所述装置还包括屏蔽罩和屏蔽箱；所述屏蔽罩和屏蔽箱通过波纹管连接。

所述电流探头封装于屏蔽罩内；所述数据采集卡、测量计算机和第一光电转换器封装于屏蔽箱内；所述电流探头与数据采集卡通过BNC接口屏蔽电缆连接；所述BNC接口屏蔽电缆置于波纹管内部。

所述屏蔽罩为两个半球形扣合而成，球面设有第一走线孔。

所述屏蔽箱采用不锈钢，盆型结构，包括屏蔽箱金属盖和屏蔽箱金属底盘；所述屏蔽箱金属盖与屏蔽箱金属底盘通过四枚尼龙螺丝及螺母连接并固定，形成一个封闭的罩体，二者连接处放置屏蔽箱均压环；所述屏蔽箱均压环内径略大于屏蔽箱金属盖外径。

所述屏蔽箱金属盖顶端中心设有第二走线孔和波纹管连接端子，波纹管连接端子外侧边缘采用倒圆角处理；所述屏蔽箱金属盖侧面设有第三走线孔。

所述屏蔽箱金属盖和屏蔽箱金属底盘表面均做抛光处理，边角处圆滑无毛刺；所述屏蔽箱金属盖表面分布有若干个小孔。

本发明的有益效果为，该装置体积小、可靠性高、稳定性好，且具备良好的线性度，实用性强，可在线路正常运行的情况下，将电流探头置于高压线路上进行数据采集，安装方便，外壳屏蔽和散热效果好。

附图说明

图1为本发明提供的一种高电位电晕电流的采集装置的工作原理图；

图2为本发明提供的一种高电位电晕电流的采集装置的结构示意图；

图3为本发明提供的一种高电位电晕电流的采集装置的屏蔽箱俯视图；

其中，1-屏蔽箱金属盖，2-屏蔽箱金属底盘，3-屏蔽箱均压环，4-尼龙螺丝及螺母，5-数据采集卡，6-第一光电转换器，7-测量计算机，8-USB传输线，9-USB转DC电源线，10-RJ45双绞线，11-接线端子，12-BNC接口屏蔽电缆，13-波纹管，14-电流探头，15-屏蔽罩，16-高压导线，17-光纤，18-第二光电转换器，19-控制计算机。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1为本发明提供的一种高电位电晕电流的采集装置的工作原理图。图1中，一种高电位电晕电流的采集装置，其特征在于，所述装置包括电流探头、数据采集卡、测量计算机、第一光电转换器、第二光电转换器和控制计算机；

所述测量计算机分别与数据采集卡和第一光电转换器采用双线连接，分别用于供电和传输数据；所述第二光电转换器与控制计算机采用双线连接，分别用于供电和传输数据。

图2为本发明提供的一种高电位电晕电流的采集装置的结构示意图。图2中，本发明所述装置还包括通过波纹管相连的球形屏蔽罩和盆型屏蔽箱，屏蔽罩为两个半球形扣合而成；电流探头封装于屏蔽罩内；数据采集卡、测量计算机和第一光电转换器封装于屏蔽箱内。屏蔽箱包括屏蔽箱金属盖和屏蔽箱金属底盘；屏蔽箱金属盖与屏蔽箱金属底盘通过四枚尼龙螺丝及螺母连接并固定，形成一个封闭的罩体，二者连接处放置屏蔽箱均压环；屏蔽箱均压环内径略大于屏蔽箱金属盖外径。

电流探头悬挂在高压线路上，外部有球形屏蔽罩，使用波纹管连接屏蔽箱与高压导线上的球形均压罩以保持屏蔽箱的高电位工作状态。电流探头引出的BNC接口屏蔽电缆置于波纹管内部，并接入屏蔽箱内的高速采集卡。

测量计算机采用低功耗Atom架构，分别与数据采集卡和第一光电转换器采用双线连接；数据采集卡通过USB传输线与测量计算机连接，用于将数据传输给测量计算机进行计算和存储；测量计算机通过RJ45双绞线与所述第一光电转换器连接，用于将处理后的数据发送给第一光电转换器；测量计算机分别通过USB转DC电源线与数据采集卡和第一光电转换器连接，用于分别对数据采集卡和第一光电转换器进行供电。

第二光电转换器与控制计算机采用双线连接；第二光电转换器通过RJ45双绞线与控制计算机连接，用于将数据传输给控制计算机；控制计算机通过USB转DC电源线与所述第二光电转化器连接，用于对第二光电转化器进行供电。

第一光电转化器与第二光电转换器通过光纤连接。

屏蔽箱采用盆型结构，包括屏蔽箱金属盖和屏蔽箱金属底盘；屏蔽箱金属盖与屏蔽箱金属底盘通过四枚尼龙螺丝及螺母连接并固定，形成一个封闭的罩体，二者连接处放置屏蔽箱均压环；屏蔽箱均压环内径略大于屏蔽箱金属盖外径。

屏蔽箱金属盖顶端中心设有第二走线孔和波纹管连接端子，波纹管连接端子外侧边缘采用倒圆角处理；所述屏蔽箱金属盖侧面设有第三走线孔，用于走光纤。

图3为本发明提供的一种高电位电晕电流的采集装置的屏蔽箱俯视图。图3中，屏蔽箱采用不锈钢制作，屏蔽箱外形设计为盆型，上表面φ250mm，底座外径φ320mm，高度200mm，壁厚1mm，

屏蔽箱金属盖表面分布有若干个φ2的小孔，用于箱内部件的散热。屏蔽箱金属盖和屏蔽箱金属底盘表面均做抛光处理，边角处圆滑无毛刺。屏蔽箱金属盖边沿与屏蔽箱金属底盘直接接触，接触的圆环面对应着均匀分布四个φ4的圆孔。屏蔽箱均压环内径略大于屏蔽箱金属盖体外径，放置时四枚尼龙螺丝起到支撑作用。屏蔽箱金属盖顶部中心有φ15的圆孔，用以通过BNC接口屏蔽电缆；屏蔽箱、半球形接线端子与波纹管互相接触并导电。高压线路、球形均压罩和波纹管相互接触并导电。

经实验验证，采用上述结构的测量装置，对高压线路的场强和电流分布影响小，具有线性度好、可靠度高、稳定性好等优点，输入范围±80A，实时采样频率500MHz，12bit，灵敏度0.1mA。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高电位电晕电流的采集装置，其特征在于，所述装置包括电流探头、数据采集卡、测量计算机、第一光电转换器、第二光电转换器和控制计算机；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集卡通过USB传输线与测量计算机连接；所述测量计算机通过RJ45双绞线与所述第一光电转换器连接；所述测量计算机分别通过USB转DC电源线与数据采集卡和第一光电转换器连接；所述第二光电转换器通过RJ45双绞线与控制计算机连接；所述控制计算机通过USB转DC电源线与所述第二光电转化器连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光电转化器与第二光电转换器通过光纤连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量计算机采用Atom架构。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括屏蔽罩和屏蔽箱；所述屏蔽罩和屏蔽箱通过波纹管连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流探头封装于屏蔽罩内；所述数据采集卡、测量计算机和第一光电转换器封装于屏蔽箱内；所述电流探头与数据采集卡通过BNC接口屏蔽电缆连接；所述BNC接口屏蔽电缆置于波纹管内部。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述屏蔽罩为两个半球形扣合而成，球面设有第一走线孔。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述屏蔽箱采用不锈钢，盆型结构，包括屏蔽箱金属盖和屏蔽箱金属底盘；所述屏蔽箱金属盖与屏蔽箱金属底盘通过四枚尼龙螺丝及螺母连接并固定，形成一个封闭的罩体，二者连接处放置屏蔽箱均压环；所述屏蔽箱均压环内径略大于屏蔽箱金属盖外径。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述屏蔽箱金属盖顶端中心设有第二走线孔和波纹管连接端子，波纹管连接端子外侧边缘采用倒圆角处理；所述屏蔽箱金属盖侧面设有第三走线孔。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述屏蔽箱金属盖和屏蔽箱金属底盘表面均做抛光处理，边角处圆滑无毛刺；所述屏蔽箱金属盖表面分布有若干个小孔。