CN109001546A - 防雷绝缘子空间电场测量系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电气工程技术领域，具体提供一种防雷绝缘子空间电场测量系统，包括测量平台、无源探头、光信号发生器及处理中心，测量平台安装在防雷绝缘子上，无源探头安装在测量平台上并置于防雷绝缘子的空间电场中，光信号发生器与无源探头通过光缆连接，处理中心接收无源探头反馈的光信号以获得防雷绝缘子的电场信息。除此之外，本发明还提供一种使用上述防雷绝缘子空间电场测量系统进行测量的方法。本发明提供的防雷绝缘子空间电场测量系统，整个测量过程中通过光信号的传递来实现，并且采用无源探头，能有效避免对防雷绝缘子的空间电场产生影响，从而提高电场测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种防雷绝缘子空间电场测量系统及测量方法。
背景技术
防雷绝缘子由防雷段和绝缘段组成，通常采用超大的伞裙结构延缓覆冰状态下伞裙的冰凌桥接过程。目前常见的防雷绝缘子在防雷段外围还套有大伞、中伞和小伞中的一种或多种伞形结构。由于绝缘段不含电阻片，伞形直径比避雷段小，在整体设计过程中需要通过电场测试试验了解防雷绝缘子周围的空间电场分布，以优化其结构设计，降低局部高场强区域。
由于电场测试试验过程中防雷绝缘子被施加的电压很高，在其周围形成强电场，通常采用的电场测量探头为有源探头，感应带电后会影响防雷绝缘子的电场分布，造成测量结果不准确，可参考降低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的之一是提供一种防雷绝缘子空间电场测量系统，用以提高测量结果的准确度。
本发明的目的之二是提供一种使用上述防雷绝缘子空间电场测量系统进行测量的方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种防雷绝缘子空间电场测量系统，包括测量平台、无源探头、光信号发生器及处理中心，所述测量平台安装在防雷绝缘子上，所述无源探头安装在所述测量平台上并置于所述防雷绝缘子的空间电场中，所述光信号发生器与所述无源探头通过光缆连接，所述处理中心接收所述无源探头反馈的光信号以获得所述防雷绝缘子的电场信息。
为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种使用上述防雷绝缘子空间电场测量系统进行测量的方法，包括如下步骤：
步骤S1，将与光信号发生器光缆连接的无源探头安装在测量平台上，将所述测量平台安装在防雷绝缘子上；
步骤S2，光缆将光信号发生器发出的光信号传递给所述无源探头，并将所述无源探头反馈回来的光信号传递给处理中心；
步骤S3，所述处理中心对所述无源探头反馈回来的信息进行处理，获取电场场强信息。
(三)有益效果
本发明提供的防雷绝缘子空间电场测量系统，光信号发生器发出的光信号在无源探头处的强电场作用下发生变化，处理中心接收变化后的光信号分析计算出电场信息，整个测量过程中通过光信号的传递来实现，并且采用无源探头，能有效避免对防雷绝缘子的空间电场产生影响，从而提高电场测量的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例防雷绝缘子电场测量系统的原理框图；
图2为本发明实施例防雷绝缘子电场测量系统的结构示意图；
图3为使用图2所示的防雷绝缘子电场测量系统进行测量的步骤框图。
图中：1、测量平台；2、无源探头；3、光信号发生器；4、处理中心；5、支撑架；51、固定杆；6、横杆；7、纵杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本发明实施例中的防雷绝缘子电场测量系统包括测量平台1、无源探头2、光信号发生器3及处理中心4。其中，测量平台1安装在防雷绝缘子上，无源探头2安装在测量平台1上，使得无源探头2置于防雷绝缘子的空间电场中。无源探头2通过光缆与光信号发生器3相连，从而接收光信号发生器3发出的光信号；处理中心4与无源探头2相连，接收无源探头2反馈回来的光信号并通过该光信号分析计算出电场信息。
本发明实施例中，无源探头2出于强电场中，光信号发生器3发出的光信号经过强电场时发生光强和传输方向的变化，变化后的光信号传至处理中心4，经过分析计算获取电场信息。通过采用无源探头2，可有效避免对防雷绝缘子的空间电场产生影响，从而提高电场测量的准确性。
具体地，本发明实施例中的测量平台为可调平台，其包括支撑架5、横杆6和纵杆7。支撑架5通过螺母安装在防雷绝缘子上，包括两根平行设置的固定杆51，纵杆7两端与两根固定杆51分别通过螺纹相连，并且纵杆7两端均外伸于两根固定杆51。横杆6一端与纵杆7螺纹配合并外伸于纵杆7，另一端与无源探头2相连。使用过程中，通过调整纵杆7与横杆6上的螺纹连接位置，使无源探头2所处的高度及与防雷绝缘子之间的距离发生变化，即实现无源探头2高度方向和水平方向的调整，调整过程灵活方便，有助于提高测量结果的全面性。横杆6采用轻质的刚性环氧材料制成，不易变形，也不会影响高压电场中感应电荷的分布。
本发明实施例中的光信号发生器3为激光发射器，与处理中心4集成在一起，减少空间占用。无源探头2为铌酸锂(LiNbO3)晶体。
为精确控制横杆6及纵杆7调整的长度，在横杆6及纵杆7上均标有刻度。另外，防雷绝缘子空间电场中各处的场强可能存在不一致，需要选择多个测量点进行测量，为提高测量效率，横杆6可以设置多根，多根横杆6相互平行设置，沿纵杆7的延伸方向均匀分布。
防冰防雷复合绝缘子是常见的一种绝缘子结构，相比与一般的防雷绝缘子，其外围套设有大伞、中伞和小伞三种伞形结构，以延缓覆冰状态下伞裙的冰棱桥接过程。电场测量试验过程中，防冰防雷复合绝缘子顶部通过电动葫芦悬挂在高压大厅并可靠接地，下端通过球头金具连接工频高电压，假设各伞形结构之间的垂直间距为30mm，防冰防雷复合绝缘子的离地高度h为15m。以下以防冰防雷复合绝缘子为例，结合图3说明使用本发明实施例提供的防雷绝缘子空间电场测量系统测量电场的方法。
步骤S1，将测量平台1安装在防雷绝缘子上，将与光信号发生器3光缆连接的无源探头2安装在测量平台1上；具体地，测量平台1通过螺栓螺母固定安装在防雷绝缘子上，无源探头2安装在横杆6靠近防雷绝缘子的一端。
步骤S11，调节横杆6的螺纹，避免无源探头2与伞形结构接触，调节纵杆7的位置，使无源探头2与大伞处于同一水平线上。其中，大伞的数量有多个，多根横杆6上的无源探头2与若干个大伞一一对应。当然，也可以与中伞或者小伞对应，对此不做具体限制。
步骤S2，光缆将光信号发生器3发出的光信号传递给无源探头2，并将无源探头2反馈回来的光信号传递给处理中心4。
步骤S21，纵杆7下调或者上调30mm，横杆6带动无源探头2在高度方向上发生位置变化，使无源探头2与中伞处于同一水平线上。需要说明的是，只要该步骤中对应的伞形结构与上一伞形结构不同即可，具体不做限定。
步骤S3，处理中心4对无源探头2反馈回来的信息进行分析计算，获取电场场强分布信息，供防雷绝缘子的结构设计及优化提供参考。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防雷绝缘子空间电场测量系统，其特征在于，包括测量平台、无源探头、光信号发生器及处理中心，所述测量平台安装在防雷绝缘子上，所述无源探头安装在所述测量平台上并置于所述防雷绝缘子的空间电场中，所述光信号发生器与所述无源探头通过光缆连接，所述处理中心接收所述无源探头反馈的光信号以获得所述防雷绝缘子的电场信息。
2.根据权利要求1所述的防雷绝缘子空间电场测量系统，其特征在于，所述测量平台包括支撑架、横杆和纵杆，所述支撑架包括两根平行设置的固定杆，所述纵杆两端贯穿两根所述固定杆并与所述固定杆螺纹连接，所述横杆一端与所述纵杆螺纹连接并外伸于所述纵杆，另一端安装所述无源探头。
3.根据权利要求2所述的防雷绝缘子空间电场测量系统，其特征在于，所述横杆有多根，沿所述纵杆的延伸方向均匀分布。
4.根据权利要求2或3所述的防雷绝缘子空间电场测量系统，其特征在于，所述横杆及所述纵杆上均标有刻度。
5.根据权利要求2或3所述的防雷绝缘子空间电场测量系统，其特征在于，所述横杆采用刚性环氧材料制成。
6.根据权利要求1所述的防雷绝缘子空间电场测量系统，其特征在于，所述光信号发生器为激光发射器，所述处理中心与所述光信号发生器集成在一起。
7.根据权利要求1所述的防雷绝缘子空间电场测量系统，其特征在于，所述无源探头为铌酸锂晶体。
8.一种使用如权利要求1-7任一项所述的防雷绝缘子空间电场测量系统进行测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将所述测量平台安装在防雷绝缘子上，将与光信号发生器光缆连接的无源探头安装在测量平台上；
步骤S2，光缆将光信号发生器发出的光信号传递给所述无源探头，并将所述无源探头反馈回来的光信号传递给处理中心；
步骤S3，所述处理中心对所述无源探头反馈回来的光信号进行处理，获取电场场强信息。
9.根据权利要求8所述的防雷绝缘子空间电场测量方法，其特征在于，在步骤S1与步骤S2之间还包括如下步骤：
步骤S11，调节所述横杆与所述纵杆连接处的螺纹，确保所述无源探头与伞形结构不接触，并调节所述纵杆的位置，使所述无源探头与某一伞形处于同一水平线上。
10.根据权利要求8所述的防雷绝缘子空间电场测量方法，其特征在于，在步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：
步骤S21，调节所述纵杆的位置，使所述横杆带动所述无源探头在高度方向上发生位置变化，所述无源探头与另一伞形结构处于同一水平线上。
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