CN106597141A - 一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的装置和方法，利用远程端无线电干扰测试回路上的耦合串联谐振回路测量高压输电导线无线电干扰电流大小，并通过调整可调电阻和可调电感的值，满足高压输电导线的波阻抗，最后利用无线电噪声计测量匹配电阻的噪声值，得到高压输电线的无线电干扰，并将所述装置的远程端放置在屏蔽箱内，以保证测量装置可以在室外进行全天候的测量。所述装置包括：远程端无线电干扰测试回路、远程端光电转换模块、本地端光电转换模块以及本地端计算机。

Description

一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的装置和方法
技术领域
本发明属于高压试验设备技术领域，并且更具体地，涉及一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的装置和方法。
背景技术
我国特高压直流工程绵延数千公里，“西电东送”和“北电南送”的格局已经基本形成，横跨华北、华中、华东的“三纵三横一环网”的特高压交直流输电骨干网络已初步投入运行。随着特高压直流电压等级的增加，直流输电线路带来的一系列电磁问题日益突出。随着电压等级的升高，导线表面的场强会增加，尤其在粗糙导线表面，由于局部场强过高，会造成导线表面场强分布不均匀，当达到临界值时，会出现电晕放电现象。特高压直流输电线路发生电晕时，会伴随无线电干扰、可听噪声、电晕损耗等电晕效应。随着居民环保意识的增强，全社会对环保问题的越发关注，由于高压直流输电线路电晕放电引发的电磁环境问题也日益受到关注，直流电晕造成的电磁环境影响已成为特高压输电工程线路设计中必须考虑的重要因素。
根据超高压输电的设计和运行经验，以及特高压输电建设和运行的经济和环境保护要求，电磁环境问题已经成为建设特高压输电的关键技术问题，作为导线电晕效应之一的无线电干扰直接影响着线路导线型号的选取、排列方式的选择，及导线对地高度和塔型的确定。我国对直流线路无线电干扰做了大量的研究工作，但是研究手段限于利用国外经验公式进行计算。由于我国制作导线的工艺、海拔高度、气候等方面的不同，国外的预测公式并不能完全适合我国的实际情况，其准确性也有待于进一步验证。因此，我国亟需进行无线电干扰试验的相关研究，归纳出适合我国实际情况的预测方法和经验公式，供设计部门参考，指导实际工程的建设。
现阶段测量高压输电导线无线电干扰的手段主要是实测和电晕笼试验，实际的高压输电线路途径大量山地丘陵，气候条件和地理环境复杂，实测的方法受到线路的地理环境限制，另外，真实线路一般都不是标准中规定的300Ω，因而如电感、电容不可调，会造成无线电干扰电流在被测线路中折返射，从而引起较大的测量误差，测量结果不理想。
目前，高压直流输电线路的无线电干扰测试方法主要分为基于电磁场的方法和基于电路的方法。基于电磁场的天线法极易受到空间各种电波的干扰，而普通采用电路的方法也有其局限性，直接在超/特高压侧安装电路，对于电路原件的要求极高，造价也很昂贵。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的装置和方法，利用远程端无线电干扰测试回路上的耦合串联谐振回路测量高压输电导线无线电干扰电流大小，并通过调整可调电阻和可调电感的值，满足高压输电导线的波阻抗，最后利用无线电噪声计测量匹配电阻的噪声值，得到高压输电线的无线电干扰。在测量结果的额传输过程中，通过远程端光电转换模块和本地端光电转换模块进行光信号和电信号之间的转换，保证了测量结果的快速传播和在传输过程中不受干扰。通过本发明，消除了现有技术中空间电波对测量结果的干扰，以及对电路元件对测量方法的限制，并通过将远程端部分安装在屏蔽箱的箱体内，达到了防水防潮，保证装置可以在室外进行全天候的测量。
根据本发明的一个方面，提供了一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的装置，包括：
远程端无线电干扰测试回路，用于测量高压输电导线产生的无线电干扰，其中，所述远程端无线电干扰测试回路包括可调电阻R1、可调电感L1、可调电容C、匹配电阻R2以及无线电噪声计，其中L1和C组成耦合串联谐振回路，调整R1和L1的值满足高压输电导线的波阻抗，无线电噪声计通过测量所述R2的噪声得到高压输电导线所产生的无线电干扰；
远程端光电转换模块，用于将远程端无线电干扰测试回路的测量结果由电信号转换为光信号，并将所述光信号发送给本地端光电转换模块；
本地端光电转换模块，用于接收远程端光电转换模块发送的光信号并将所述光信号转换成电信号后发送给本地端计算机；以及
本地端计算机，对测量过程进行控制，并进行测量结果的存储和显示。
优选地，所述本地端计算机的控制包括：根据被测高压输电导线的波阻抗确定可调电阻R1、可调电感L1以及可调电容C的值。
优选地，所述远程端无线电干扰测试回路还包括过电压保护放电管G，用于瞬时大电压的过电压保护。
优选地，所述远程端无线电干扰测试回路还包括电感L2，用于导通低频信号，使电源文波或杂波中的低频信号从L2所在的支路通过。
优选地，所述无线电噪声计的输出为串口输出，并通过串口转USB延长线与所述远程端光电转换模块进行连接。
优选地，所述R1的电阻值为0Ω，75Ω，125Ω，175Ω，225Ω，275Ω，325Ω或375Ω。
优选地，所述可调电阻R1为无感电阻。
优选地，所述L1的电感值为0μH，45μH，16μH，4μH，1μH，0.45μH，0.1μH，30nH，10nH，4.5nH或1nH。
优选地，所述R2的电阻值等于无线电噪声计的内阻。
优选地，所述远程端无线电干扰测试回路和远程端光电转换模块均安装在屏蔽箱内。
优选地，所述屏蔽箱由箱体和支架组成，所述远程端无线电干扰测试回路和远程端光电转换模块安装在箱体内。
优选地，将远程端无线电干扰测试回路连接至电晕笼的内层金属网和外层金属网之间。
优选地，将远程端无线电干扰测试回路连接至被测位置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的方法，包括：
调整远程端无线电干扰测试回路中可调电阻R1和可调电感L1的值，满足高压输电导线的波阻抗；
用无线电噪声计测量匹配电阻R2的噪声值，并发送至本地端计算机；以及
本地端计算机进行控制、存储和显示。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施例的无线电干扰测量装置的结构图；
图2为根据本发明优选实施例的无线电干扰测量装置的电阻拨动开关和电感拨动开关示意图；
图3为根据本发明优选实施例的可调电感L1的工作原理图；
图4为根据本发明优选实施例的可调电阻R1的工作原理图；
图5为根据本发明优选实施例的屏蔽箱体示意图；以及
图6为根据本发明优选实施例的无线电干扰测量方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施例的无线电干扰测量装置的结构图。如图1所示，高压输电导线的无线电干扰测量装置包括远程端无线电干扰测试回路101、远程端光电转换模块102、本地端光电转换模块103以及本地端计算机104。其中，远程端无线电干扰测试回路101主要包括可调电阻R1、可调电感L1、可调电容C、匹配电阻R2以及无线电噪声计R。在进行无线电干扰的测量时，C的一端与L1连接组成耦合串联谐振回路，为输电线路无线电干扰信号中的特定频率提供通路，以便于测量；另一端与高压输电导线外安装的电晕笼的内层金属网相连；R2的一端与R1串联，另一端与电晕笼的外层金属网连接，即接地。应当了解的是，电晕笼的内层网用于搜集导线发出的无线电干扰信号，且本发明适用于通过类似电晕笼结构搜集到待测无线电干扰信号后的测量。
优选地，调整R1和L1的值满足高压输电导线的波阻抗，其中所述波阻抗是电磁波在传播过程中的阻抗，在本发明中用来表示无线电干扰在高压输电导线中传输时的阻抗。通过调整R1和L1进行搭配，使远程端无线干扰测试回路的阻抗等于高压输电导线的波阻抗时，所述测试回路能为被测频率信号提供最好的通路而没有折返射；若搭配的阻抗不等于高压输电导线的波阻抗时，无线电干扰信号会在高压输电导线和测试回路之间折返射，势必会造成被测回路中只能通过部分被测信号，因而测量结果不会准确。
优选地，利用无线电噪声计R通过测量所述匹配电阻R2的噪声得到高压输电导线所产生的无线电干扰，其中，无线电噪声计R的内阻与匹配电阻R2的阻值相等，两者并联时，无线电噪声计R所测得的电压就是匹配电阻R2两端的电压，而所述电压与噪声值存在对应关系，因此通过无线电噪声计R测量得到的匹配电阻R2的噪声值即为高压输电导线中的无线电干扰。
优选地，所述远程端无线电干扰测试回路101还包括过电压保护放电管G，用于回路瞬时大电压时的过电压保护，以保证测量正常进行。
优选地，所述远程端无线电干扰测试回路101还包括电感L2，用于导通低频信号，使电源文波或杂波中的低频信号从L2所在的支路通过。
优选地，无线电噪声计R的输出端为串口输出，故而利用串口转USB延长线与所述远程端光电转换模块102进行连接，并将测量结果传输至远程端光电转换模块102中。
优选地，所述可调电阻R1为无感电阻，其连接到回路中的电阻值可以为0Ω，75Ω，125Ω，175Ω，225Ω，275Ω，325Ω或375Ω，通过旋转面板上的电阻拨动开关进行调整。
优选地，所述可调电感L1的电感值为0，45μH，16μH，4μH，1μH，0.45μH，0.1μH，30nH，10nH，4.5nH或1nH，通过旋转面板上的电感拨动开关进行调整。
优选地，远程端光电转换模块102将接收到的高压输电导线的无线电干扰的测量结果由电信号转换为光信号，并通过光纤通信，将所述光信号传输至本地端光电转换模块103，其中，利用光纤进行远距离的数据通讯，在保证数据准确性的同时，增加了传输的速率和安全性。
优选地，本地端光电转换模块103接收到远程端光电转换模块102发送的光信号后，将所述光信号转换为相应的电信号并发送给本地端计算机104，应当了解的是，本地端光电转换模块103与本地端计算机104的通信方式可以为USB传输方式，也可以为能实现数据通信的其他方式。
优选地，本地端计算机104对测量过程进行控制，并对接收到的测量结果进行存储与显示，并且，本地端的实验人员还可以通过采集软件观测无线电干扰数据，并通过将可调电阻和可调电感调到不同位置，观测不同频率下的无线电噪声计R测量到的无线电干扰。
图2为根据本发明优选实施例的无线电干扰测量装置的电阻拨动开关和电感拨动开关示意图。在使用无线电干扰测量装置时，远程端无线电干扰测试回路和远程端光电转换模块均安装在屏蔽箱的箱体内，并附有控制面板，面板上有无线电干扰测量装置的电阻拨动开关和电感拨动开关，通过旋转拨动开关，将R1和L1的值调到测量所需的相应位置以完成测量。优选地，所述无线电噪声计通过面板上的BNC接口与串口转USB延长线进行连接。
优选地，拨动开关沿顺时针方向旋转时，电阻值或电感值递增，白色标记指示目前回路中连接的电阻值或电感值，拨动开关每旋转一格，电阻档位或者电感档位会改变一次。
图3为根据本发明优选实施例的可调电感L1的工作原理图。如图3所示，可调电感L1通过进行不同串联或并联操作，实现接入到测试回路中的电感值可以调节的效果。
图4为根据本发明优选实施例的可调电阻R1的工作原理图。如图4所示，可调电阻R2利用电阻的串联实现不同电阻值的选择，且电路中每个基准电阻的阻值均为50Ω。
图5为根据本发明优选实施例的屏蔽箱体示意图。由图5可知，所述屏蔽箱由箱体和支架组成，且所述箱体安装在支架上方。无线电干扰测试装置的远程端无线电干扰测试回路和远程端光电转换模块均安装在箱体中，起到防强电场干扰和防潮的作用，所述支架用于所述箱体的防水和防潮，保证所述测量装置可以在室外进行全天候的稳定可靠的测量。
图6为根据本发明优选实施例的无线电干扰测量方法的流程图。如图6所示，高压输电导线的无线电干扰测量方法600从步骤601开始。在步骤601中，将无线电干扰测试装置的远程端无线电干扰测试回路连接在高压输电导线外围的电晕笼的内层金属网和外层金属网之间，其中所述外层金属网接地，调整远程端无线电干扰测试回路中的可调电感R1和可调电阻L1的连接在回路中的电感值和电阻值，以满足高压输电导线的波阻抗。
优选地，在步骤602中，利用无线电噪声计测量匹配电阻R2的噪声值，即高压输电导线的无线电干扰，并将测量结果通过远程端光电转换模块和本地端光电转换模块发送至本地端计算机，并在本地端计算机进行存储和显示。
优选地，在步骤603中，本地端计算机可以通过采集软件观测无线电干扰数据，并通过将可调电阻和可调电感调到不同位置，观测不同频率下的无线电噪声计R测量到的无线电干扰。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (14)

1.一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的装置，包括：
远程端无线电干扰测试回路，用于测量高压输电导线产生的无线电干扰，其中，所述远程端无线电干扰测试回路包括可调电阻R1、可调电感L1、可调电容C、匹配电阻R2以及无线电噪声计，其中L1和C组成耦合串联谐振回路，调整R1和L1的值满足高压输电导线的波阻抗，无线电噪声计通过测量所述R2的噪声得到高压输电导线所产生的无线电干扰；
远程端光电转换模块，用于将远程端无线电干扰测试回路的测量结果由电信号转换为光信号，并将所述光信号发送给本地端光电转换模块；
本地端光电转换模块，用于接收远程端光电转换模块发送的光信号并将所述光信号转换成电信号后发送给本地端计算机；以及
本地端计算机，对测量过程进行控制，并进行测量结果的存储和显示。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述本地端计算机的控制包括：根据被测高压输电导线的波阻抗确定可调电阻R1、可调电感L1以及可调电容C的值。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述远程端无线电干扰测试回路还包括过电压保护放电管G，用于瞬时大电压的过电压保护。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述远程端无线电干扰测试回路还包括电感L2，用于导通低频信号，使电源文波或杂波中的低频信号从L2所在的支路通过。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无线电噪声计的输出为串口输出，并通过串口转USB延长线与所述远程端光电转换模块进行连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述R1的电阻值为0Ω，75Ω，125Ω，175Ω，225Ω，275Ω，325Ω或375Ω。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述可调电阻R1为无感电阻。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述L1的电感值为0μH，45μH，16μH，4μH，1μH，0.45μH，0.1μH，30nH，10nH，4.5nH或1nH。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述R2的电阻值等于无线电噪声计的内阻。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述远程端无线电干扰测试回路和远程端光电转换模块均安装在屏蔽箱内。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述屏蔽箱由箱体和支架组成，所述远程端无线电干扰测试回路和远程端光电转换模块安装在箱体内。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将远程端无线电干扰测试回路连接至电晕笼的内层金属网和外层金属网之间。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，将远程端无线电干扰测试回路连接至被测位置。
14.一种对高压输电导线无线电干扰进行测量的方法，包括：
调整远程端无线电干扰测试回路中可调电阻R1和可调电感L1的值，满足高压输电导线的波阻抗；
用无线电噪声计测量匹配电阻R2的噪声值，并发送至本地端计算机；以及
本地端计算机进行控制、存储和显示。
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