CN111465307B - 一种天线接收机磁场屏蔽装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天线接收机磁场屏蔽装置及方法，首先通过设置在天线接收机正下方的磁场测量探头测得天线接收机处的磁场的大小以及方向，传输到控制装置，控制装置分析磁场方向后确定多匝线圈应该朝向的方向；分析磁场大小后确定多匝线圈应该加载的电流，进一步计算得到变压器对应的变比，确定变压器分接头应处在的位置。将线圈位置信号输出到线圈旋转平面，调节线圈的朝向；将分接头调节信号传输到分接头可调变压器，调节分接头位置。交流电源输出的电压经变压器变换后转换为电流加载到多匝线圈上，在天线接收机处产生磁场与产生的干扰磁场叠加后抵消，实现天线接收机处的磁场屏蔽功能，改善天线接收机的电磁环境，使天线接收机工作不被干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁场屏蔽方法，尤其是涉及一种天线接收机磁场屏蔽装置及方法。
背景技术
随着如今电网发展趋向智能化，很多自动化的设备投入到电力系统中，使得电力系统可靠性，稳定性等各个方面得到了提升。变电站是电力系统的重要组成部分，站内的各种保护、监控和记录的自动化装置众多。其中的故障录波系统，事故顺序记录系统等对时间精度的要求非常高。只有在高精度的时间下才能对事故进行准确的记录，这就对定位装置的高精度授时提出了更高的要求。然而在变电站内，各种电磁干扰都会对定位装置的接收机造成影响，这些电磁干扰信号可分为稳态电磁干扰(工频电压电流产生的电场和磁场，直流电压产生的电场以及电晕放电产生的脉冲电场)和瞬态电磁干扰(变电站内设备操作，电气故障等产生)两类。为减小甚至消除这些电磁信号对接收机的干扰，改善接收机周围的电磁环境，有必要对天线接收机加装电磁防护装置。
在电磁防护领域，主流的技术是采用密封屏蔽的方式进行电场和磁场的进行屏蔽。这种方法要求尽量避免屏蔽层的分段或存在缝隙，保证屏蔽层导体的连续性良好才能达到较好的屏蔽效果。另外要求尽量避免有穿越屏蔽层的导体存在。这两点是电磁屏蔽实现的基本原则。然而对于变电站内的天线接收装置，本身需要向外界的卫星发射信号同时也需要接收卫星传输的信号，运用密封屏蔽的方法会直接阻碍其本身信号的正常传输，影响其正常的工作，明显是十分不合理的。天线接收机的信号传输线以及电源线也会穿过屏蔽层，违背了屏蔽基本原则的第二点。为减小变电站内高压设备对天线接收机产生的电磁干扰，主流的密封屏蔽的方法不再适用，应该寻求屏蔽电磁干扰的新方法。
发明内容
一种能产生相反电磁信号的装置设计方法，以削减或是消除高压设备产生的电磁场影响。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
1.一种天线接收机磁场屏蔽装置，其特征在于，包括：
工频磁场测量探头：安装在天线接收机正下方，用于对天线接收机处的磁场的测量；
分接头控制装置：与工频磁场测量探头连接，接收工频磁场测量探头测得的磁场大小并计算出两个值，即多匝线产生抵消磁场的大小的对应的电流数值和多匝线圈产生相反方向磁场需要的旋转面板调节的角度；
磁场发生装置：设置在旋转面板上，并与分接头控制装置连接，用于产生与天线接收机处的磁场相反方向的磁场信号；
旋转面板，设置在天线接收机下方，并与分接头控制装置连接，接收分接头控制装置的驱动信号并按照信号大小在三维上以板面支撑点为中心调节旋转角度，板面在水平面内可实现360°旋转，在垂直面内可实现边缘上下设定角度倾斜；
分接头可变变压器：输出端与磁场发生装置的线圈两端相连，用于调节磁场发生装置线圈上的电流大小，达到调节产生磁场大小的目的；
稳流交流电源：与分接头可变变压器输入端连接，用于给分接头可变变压器提供恒定的交流电流。
在上述的一种天线接收机磁场屏蔽装置，分接头可调变压器一次侧和二次侧线圈匝数相等，一次侧连接稳流交流电源，所有线圈均作为绕组组成部分，为固定匝数的绕组；二次侧连接产生磁场的多匝线圈，一端为固定连接端，另一端上带有可滑动的分接头，在控制装置的控制下可以通过上下滑动改变二次侧绕组接入的匝数。
在上述的一种天线接收机磁场屏蔽装置，分接头可调变压器一次侧与二次侧的电流变比关系为：
其中N1、N2分别为一次侧和二次侧的绕组匝数，I1、I2为一次侧和二次侧的电流；滑动分接头可以改变N2，从而改变产生磁场的多匝线圈上的电流I2。
在上述的一种天线接收机磁场屏蔽装置，磁场发生装置为一多匝线圈，产生相反方向的磁场信号；由于用于抵消的磁场信号发生装置，即多匝线圈距离天线接收机较近，高压设备距离天线接收机较远，可以在距离较近的情况下，通过较低的电压和较小的电流得到相同大小的磁场，与高压设备产生的磁场叠加，使得天线接收机处的电场或磁场接近为零，从而消除天线接收机的磁场干扰；
多匝线圈产生磁场的大小可近似表示为：
其中，B为在空间上距离线圈圆心轴线x处产生磁场的强度，μ0为真空磁导率，N为多匝线圈的匝数，R为线圈的半径，I为线圈通过的电流，即为变压器二次侧输出的电流I2。
在上述的一种天线接收机磁场屏蔽装置，旋转面板底部的旋转半球形部件可在控制装置的控制下实现三维平面上多角度的旋转，首先在平面上可实现360°旋转，竖直方向上能够做设定角度的倾斜，从而使多匝线圈朝向与高压设备磁场源方向相反，在天线接收机处产生磁场大小相等，方向相反的磁场。
一种天线接收机磁场屏蔽方法，其特征在于，包括：
步骤1、工频磁场测量探头测得天线接收机处的磁场大小和方向，
步骤2、分接头控制装置接收频磁场测量探头测得天线接收机处的磁场大小和方向，依据公式
计算磁场发生装置线圈电流的大小；
步骤3、根据公式
计算分接头可调变压器的匝数变比；
步骤4.调节分接头可调变压器分接头位置，同时调节旋转面板位置实现磁场抵消。
因此，本发明具有如下优点：
1.实现天线接收机位置磁场的实时测量和抵消，改善天线接收机的电磁环境，使天线接收机工作不被干扰。
2.旋转面板的使用使得磁场大小能够抵消外，抵消方向也能准确控制。
附图说明
附图1是本发明的一种原理图。
附图2是本发明的分接头可变变压器的结构图。
附图3是本发明的磁场发生装置线圈结构图。
附图4是本发明的多角度旋转面板结构图。
附图5是本发明的多角度旋转面板三维旋转实现示意图。
附图6是本发明的方法实现步骤图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例涉及的一种天线接收机磁场屏蔽装置，包括：
工频磁场测量探头：安装在天线接收机正下方，用于对天线接收机处的磁场的测量；
分接头控制装置：与工频磁场测量探头连接，接收工频磁场测量探头测得的磁场大小并计算出两个值，即多匝线产生抵消磁场的大小的对应的电流数值和多匝线圈产生相反方向磁场需要的旋转面板调节的角度；
磁场发生装置：设置在旋转面板上，并与分接头控制装置连接，用于产生与天线接收机处的磁场相反方向的磁场信号；
旋转面板，设置在天线接收机下方，并与分接头控制装置连接，接收分接头控制装置的驱动信号并按照信号大小在三维上以板面支撑点为中心调节旋转角度，板面在水平面内可实现360°旋转，在垂直面内可实现边缘上下60°倾斜；
分接头可变变压器：输出端与磁场发生装置的线圈两端相连，用于调节磁场发生装置线圈上的电流大小，达到调节产生磁场大小的目的。
稳流交流电源：与分接头可变变压器输入端连接，用于给分接头可变变压器提供恒定的交流电流。
其中，分接头可调变压器一次侧和二次侧线圈匝数相等，一次侧连接稳流交流电源，所有线圈均作为绕组组成部分，为固定匝数的绕组；二次侧连接产生磁场的多匝线圈，一端为固定连接端，另一端上带有可滑动的分接头，在控制装置的控制下可以通过上下滑动改变二次侧绕组接入的匝数。
分接头可调变压器一次侧与二次侧的电流变比关系为：
其中N1、N2分别为一次侧和二次侧的绕组匝数，I1、I2为一次侧和二次侧的电流。滑动分接头可以改变N2，从而改变产生磁场的多匝线圈上的电流I2。
磁场发生装置为一多匝线圈，产生相反方向的磁场信号。由于用于抵消的磁场信号发生装置，即多匝线圈距离天线接收机较近，高压设备距离天线接收机较远，可以在距离较近的情况下，通过较低的电压和较小的电流得到相同大小的磁场，与高压设备产生的磁场叠加，使得天线接收机处的电场或磁场接近为零，从而消除天线接收机的磁场干扰。
多匝线圈产生磁场的大小可近似表示为：
其中，B为在空间上距离线圈圆心轴线x处产生磁场的强度，μ0为真空磁导率，N为多匝线圈的匝数，R为线圈的半径，I为线圈通过的电流，即为变压器二次侧输出的电流I2。
旋转面板底部的旋转半球形部件可在控制装置的控制下实现三维平面上多角度的旋转，首先在平面上可实现360°旋转，竖直方向上可实现60°的倾斜，如图5所示，从而使多匝线圈朝向与高压设备磁场源方向相反，在天线接收机处产生磁场大小相等，方向相反的磁场。
工作时，为实现对变电站内天线接收机受到高压设备产生的磁场信号干扰，首先通过设置在天线接收机正下方的磁场测量探头测得天线接收机处的磁场的大小以及方向，传输到控制装置，控制装置分析磁场方向后确定多匝线圈应该朝向的方向；分析磁场大小后确定多匝线圈应该加载的电流，进一步计算得到变压器对应的变比，确定变压器分接头应处在的位置。将线圈位置信号输出到线圈旋转平面，调节线圈的朝向；将分接头调节信号传输到分接头可调变压器，调节分接头位置。稳流交流电源输出的电压经变压器变换后转换为电流加载到多匝线圈上，在天线接收机处产生磁场与高压设备磁场源产生的干扰磁场，在天线接收机处产生磁场与高压设备磁场源产生的干扰磁场叠加后抵消，实现天线接收机处的磁场屏蔽功能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (2)
1.一种天线接收机磁场屏蔽装置，其特征在于，包括：
工频磁场测量探头：安装在天线接收机正下方，用于对天线接收机处的磁场的测量；
分接头控制装置：与工频磁场测量探头连接，接收工频磁场测量探头测得的磁场大小并计算出两个值，即多匝线产生抵消磁场的大小的对应的电流数值和多匝线圈产生相反方向磁场需要的旋转面板调节的角度；
旋转面板：设置在天线接收机下方，并与分接头控制装置连接，接收分接头控制装置的驱动信号并按照信号大小在三维上以板面支撑点为中心调节旋转角度，板面在水平面内可实现360°旋转，在垂直面内可实现边缘上下设定角度倾斜；
磁场发生装置：设置在旋转面板上，并与分接头控制装置连接，用于产生与天线接收机处的磁场相反方向的磁场信号；
分接头可变变压器：输出端与磁场发生装置的线圈两端相连，用于调节磁场发生装置线圈上的电流大小，达到调节产生磁场大小的目的；
稳流交流电源：与分接头可变变压器输入端连接，用于给分接头可变变压器提供恒定的交流电流；
分接头可调变压器一次侧和二次侧线圈匝数相等，一次侧连接稳流交流电源，所有线圈均作为绕组组成部分，为固定匝数的绕组；二次侧连接产生磁场的多匝线圈，一端为固定连接端，另一端上带有可滑动的分接头，在控制装置的控制下可以通过上下滑动改变二次侧绕组接入的匝数；
分接头可调变压器一次侧与二次侧的电流变比关系为：
其中N1、N2分别为一次侧和二次侧的绕组匝数，I1、I2为一次侧和二次侧的电流；滑动分接头可以改变N2，从而改变产生磁场的多匝线圈上的电流I2；
磁场发生装置为一多匝线圈，产生相反方向的磁场信号；
多匝线圈产生磁场的大小可近似表示为：
其中，B为在空间上距离线圈圆心轴线x处产生磁场的强度，μ0为真空磁导率，N为多匝线圈的匝数，R为线圈的半径，I为线圈通过的电流，即为变压器二次侧输出的电流I2；
旋转面板底部的旋转半球形部件能够在分接头控制装置的控制下实现三维平面上多角度的旋转，首先在平面上可实现360°旋转，竖直方向上能够做设定角度的倾斜，从而使多匝线圈朝向与高压设备磁场源方向相反，在天线接收机处产生磁场大小相等，方向相反的磁场。
2.一种天线接收机磁场屏蔽方法，采用权利要求1所述装置，其特征在于，包括：
步骤1、工频磁场测量探头测得天线接收机处的磁场大小和方向，
步骤2、分接头控制装置接收频磁场测量探头测得天线接收机处的磁场大小和方向，依据公式
计算磁场发生装置线圈电流的大小；
步骤3、根据公式
计算分接头可调变压器的匝数变比；
步骤4、调节分接头可调变压器分接头位置，同时调节旋转面板位置实现磁场抵消。
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