CN108344962B - 一种不加盖金属板的场磨的标定系统及其标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不加盖金属接地板的场磨的标定系统和方法，所述系统包括：高压直流电源，其用于产生高压直流电压；高压直流电压测量表，其用于测量高压直流电源产生的高压直流电压的电压值；两块平行极板，其用于在高压直流电源产生高压直流电压时产生高压直流电场。所述方法通过施加高压直流电压，在两块极板之间产生高压直流电场，并通过考虑直流电场畸变对场磨进行标定。将不加盖金属板的场磨标定为与加盖尺寸不小于1m×1m金属板相当的测量场强，从而提高测量准确度，应用到实际直流工程直流合成场强测量时，采用所述不加盖金属板场磨直接进行测量，大大减轻了劳动强度，提高了测量效率。

Description

一种不加盖金属板的场磨的标定系统及其标定方法
技术领域
本发明涉及电力仪器测量技术领域，并且更具体地，涉及一种不加盖金属板的场磨的标定系统及其标定方法。
背景技术
随着直流输电工程的大规模建设和电压等级的不断提升，直流电磁环境影响引起人们广泛关注。直流合成场强作为直流电磁环境监测和评价的一项重要指标，目前对直流合成场强的测试多采用场磨进行。
DL/T 1089-2008《直流换流站与线路合成场强、离子流密度测量方法》中指出：“通常采用场磨来测量地面合成场强，场磨应使用1m×1m的金属板作为接地参考平面，并将其可靠接地”，而对直流输电线路横断面直流电场分布进行测试时，需要不少于10个场磨，如果都加盖1m×1m的金属板，移动和使用都非常不方便，在环境评价工作中操作起来较为困难，为此，国内外都有采用不加盖大面积金属板而直接通过场磨探头测量合成场强的技术。而不盖金属板的场磨无法直接采用加盖大面积金属板的场磨标定方法，需要研究者提前采用静电场进行标定，如加拿大IREQ使用的是24m×24m的钢丝网，对地高度10m的大尺寸结构进行不加盖金属板的场磨标定，但如此大尺寸的结构造价高，实施困难，而国内多使用的小尺寸极板，如标定场上下极板2m×2m，极板间隙距离0.5m，结果使电场畸变较严重，且标定后与盖板测量方法测量结果差异较大。
发明内容
为了解决背景技术存在的采用小尺寸极板进行不加盖金属板的场磨的标定电场畸变严重，且标定后与加盖金属板的测量结果差异大的技术问题，本发明提供一种不加盖金属板的场磨的标定系统，所述系统包括：
高压直流电源，其用于产生高压直流电压；
高压直流电压测量表，其用于测量高压直流电源产生的高压直流电压的电压值；
两块平行极板，其用于在高压直流电源产生高压直流电压时产生高压直流电场，其中，直接接地的极板是下极板，与高压直流电源连接的是上极板，上极板与下极板间的距离L不小于0.5米；
进一步地，所述高压直流电源是正极性或者负极性。
进一步地，所述上极板与下极板间的距离是1米。
进一步地，所述两块平行极板是圆形或者方形。
进一步地，当所述两块平行极板是圆形时，极板的直径不小于1米。
进一步地，当所述两块平行极板是圆形时，极板的直径是3米。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种不加盖金属板的场磨的标定方法，所述方法包括：
步骤1、求取加盖不小于1米乘以1米的金属接地板的直流电场中的电场畸变系数Q；
步骤2、将待标定的场磨放置于所述不加盖金属板的场磨的标定系统中，施加不同的电压U，建立施加的电压U与场磨输出值X的对应关系；
步骤3、根据第一公式求取在所述标定系统中加入场磨后电场畸变的场强Y，其中所述第一公式为：
Y=U/L*Q
式中，L表示标定系统中两块平行极板间的距离；
步骤4、将得到的多个场磨输出值X与考虑电场畸变的场强Y一一对应，得到根据场磨输出值求取考虑电场畸变的场强Y的标定公式，所述标定公式为：
Y=aX+b
式中，a为标定系数，b为标定常量；
步骤5、将标定公式写入场磨中，使场磨在不加盖金属板的直流电场中的场磨输出值即为考虑加盖金属板后产生电场畸变的直流合成电场场强。
进一步地，通过仿真建模法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数Q包括：
建立与所述标定系统相同的静电场计算模型，放入场磨，并在场磨上方加盖金属板；
将上极板施加高压直流电压，下极板接地，仿真得到场磨中心点处的电场强度；
用上极板施加的高压直流电压除以两块平行极板间的间距得到理论场强；
用所述仿真得到的电场强度除以理论场强得到电场强度畸变系数。
进一步地，通过试验法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数Q包括：
将待标定场磨通过常规方法进行标定；
将所述经过标定的场磨放入所述标定系统中，在场磨上方加盖尺寸不小于1米乘以1米的金属板，并在上极板上施加高压直流电压；
用上极板施加的高压直流电压除以两块平行极板间的间距得到理论场强；
用所述经过标定的场磨测量的电场强度除以理论场强得到电场强度畸变系数。
进一步地，为了提高电场畸变系数的准确度，可以通过施加多个不同高压直流电压求取多个电场强度畸数后，求取电场畸变系数的平均值。
通过本发明所提供的不加盖金属板的场磨的标定系统及其标定方法实现了通过合理尺寸的标定系统对不加盖金属板的场磨进行标定，标定后的场磨测量精度与加盖金属板的场磨测量方法基本一致，有效解决了现有技术中场磨测量需要加盖大面积金属板的不足，同时大大提高了不加盖金属板标定和测量结果的准确度。
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是本发明具体实施方式的不加盖金属板的场磨的标定系统的结构图；
图2是本发明具体实施方式的不加盖金属板的场磨的标定方法的流程图；
图3是本发明具体实施方式的通过仿真建模法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数的仿真模型图；
图4是本发明具体实施方式的通过仿真建模法和试验法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数时电场畸变系数仿真值与实际测量值的比较图；
图5是本发明具体实施方式的不加盖金属板的场磨测量的直流合成场强与加盖金属板的场磨测量的直流合成场强的比较图。
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是本发明具体实施方式的不加盖金属板的场磨的标定系统的结构图。如图1所示，本发明所述不加盖金属板的场磨的标定系统100包括：
高压直流电源101，其用于产生高压直流电压；
高压直流电压测量表102，其用于测量高压直流电源产生的高压直流电压的电压值；
平行极板，其用于在高压直流电源产生高压直流电压时产生高压直流电场，其中，直接接地的极板是下极板103，与高压直流电源连接的是上极板104，上极板104与下极板103之间的距离L不小于0.5米；
优选地，所述高压直流电源101是正极性或者负极性。
优选地，所述上极板104与下极板103之间的距离是1米。
优选地，所述两块平行极板是圆形或者方形。
优选地，当所述两块平行极板是圆形时，极板的直径不小于1米。
优选地，当所述两块平行极板是圆形时，极板的直径是3米。
图2是本发明具体实施方式的不加盖金属板的场磨的标定方法的流程图。如图2所示，本发明所述不加盖金属板的场磨的标定方法200从步骤201开始。
在步骤201，求取加盖不小于1米乘以1米的金属接地板的直流电场中的电场畸变系数Q；
在步骤202，将待标定的场磨放置于所述不加盖金属板的场磨的标定系统100中，施加不同的电压U，建立施加的电压U与场磨输出值X的对应关系；
在步骤203，根据第一公式求取在所述标定系统100中加入场磨后电场畸变的场强Y，其中所述第一公式为：
Y=U/L*Q
式中，L表示标定系统中两块平行极板间的距离；
在步骤204，将得到的多个场磨输出值X与考虑电场畸变的场强Y一一对应，得到根据场磨输出值求取考虑电场畸变的场强Y的标定公式，所述标定公式为：
Y=aX+b
式中，a为标定系数，b为标定常量；
在步骤205，将标定公式写入场磨中，使场磨在不加盖金属板的直流电场中的场磨输出值即为考虑加盖金属板后产生电场畸变的直流合成电场场强。
优选地，通过仿真建模法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数Q包括：
建立与所述标定系统相同的静电场计算模型，放入场磨，并在场磨上方加盖金属板，图3是本发明具体实施方式的通过仿真建模法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数的仿真模型图，如图3所示，在所述模型中加入了场磨探头，同时在场磨上方加盖金属板，以典型的1米乘以1米为例，设置场磨探头调度0.1米，极板直径3米，平行极板间距1米；
将上极板施加高压直流电压，下极板接地，仿真得到场磨中心点处的电场强度；
用上极板施加的高压直流电压除以两块平行极板间的间距得到理论场强；
用所述仿真得到的电场强度除以理论场强得到电场强度畸变系数。
优选地，通过试验法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数Q包括：
将待标定场磨通过常规方法进行标定；
将所述经过标定的场磨放入所述标定系统中，在场磨上方加盖尺寸不小于1米乘以1米的金属板，并在上极板上施加高压直流电压；
用上极板施加的高压直流电压除以两块平行极板间的间距得到理论场强；
用所述经过标定的场磨测量的电场强度除以理论场强得到电场强度畸变系数。
图4是本发明具体实施方式的通过仿真建模法和试验法求取求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数时电场畸变系数仿真值与实际测量值的比较图。如图4所示，当场磨加盖的金属板的面积大于1平方米，即金属板的尺寸不小于1米乘以1米时，采用仿真建模法和试验法求取的加入金属板后的电场畸变系数基本一致，而当加盖的金属板很小甚至不加金属板时，由于电场畸变严重，探头尺寸和内部结构影响，仿真分析值和实测值差别较大。这说明如果直接使用不加盖金属板的仿真模型进行计算得到的电场畸变系数进行场磨标定结果会不准确。
优选地，为了提高电场畸变系数的准确度，可以通过施加多个不同高压直流电压求取多个电场强度畸数后，求取电场畸变系数的平均值。
图5是本发明具体实施方式的不加盖金属板的场磨测量的直流合成场强与加盖金属板的场磨测量的直流合成场强的比较图。为了验证本发明所述不加盖金属板的场磨的标定系统及其标定方法的有效性，本申请对加盖金属板和不加盖金属板的场磨进行了实际直流输电线路合成场分布测试，结果如图5所示，两种测量方式的场强值误差小于4%，故不加盖金属标定的场磨测量精度满足直流合成场监测、评价及工程应用的需要。
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 (4)

1.一种不加盖金属板的场磨的标定方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、求取加盖不小于1米乘以1米的金属接地板的直流电场中的电场畸变系数Q；
步骤2、将待标定的场磨放置于不加盖金属板的场磨的标定系统中，施加不同的电压U，建立施加的电压U与场磨输出值X的对应关系，其中，所述不加盖金属板的场磨的标定系统包括高压直流源，高压直流电压测量表和两块平行极板，所述两块平行极板中直接接地的极板是下极板，与高压直流电源连接的是上极板，上极板与下极板间的距离L不小于0.5米；
步骤3、根据第一公式求取在所述标定系统中加入场磨后电场畸变的场强Y，其中所述第一公式为：
式中，L表示标定系统中两块平行极板间的距离；
步骤4、将得到的多个场磨输出值X与考虑电场畸变的场强Y一一对应，得到根据场磨输出值求取考虑电场畸变的场强Y的标定公式，所述标定公式为：
Y=aX+b
式中，a为标定系数，b为标定常量；
步骤5、将标定公式写入场磨中，使场磨在不加盖金属板的直流电场中的场磨输出值即为考虑加盖金属板后产生电场畸变的直流合成电场场强。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，通过仿真建模法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数Q包括：
建立与所述标定系统相同的静电场计算模型，放入场磨，并在场磨上方加盖金属板；
将上极板施加高压直流电压，下极板接地，仿真得到场磨中心点处的电场强度；
用上极板施加的高压直流电压除以两块平行极板间的间距得到理论场强；
用仿真得到的电场强度除以理论场强得到电场强度畸变系数。
3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，通过试验法求取加盖金属板的直流电场中的电场畸变系数Q包括：
将待标定场磨通过常规方法进行标定；
将经过标定的场磨放入所述标定系统中，在场磨上方加盖尺寸不小于1米乘以1米的金属板，并在上极板上施加高压直流电压；
用上极板施加的高压直流电压除以两块平行极板间的间距得到理论场强；
用经过标定的场磨测量的电场强度除以理论场强得到电场强度畸变系数。
4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，为了提高电场畸变系数的准确度，通过施加多个不同高压直流电压求取多个电场强度畸数后，求取电场畸变系数的平均值。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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