CN113049923B - 一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置及调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置及调整方法，放电特性试验装置包括模拟横担、模拟塔身、直流输电线路和吊篮；所述直流输电线路垂直于所述模拟横担，并且可调节高度地吊装在所述模拟横担下方，所述直流输电线路上设置有电位调节环；所述模拟塔身安装在所述模拟横担的下方，并且所述模拟塔身可平行所述模拟横担水平移动；所述吊篮吊装在所述模拟横担下方，并且所述吊篮可竖直移动及平行所述模拟横担水平移动；本发明通过水平移动模拟塔身、调节直流输电线路的高度、调整电位调节环即可模拟典型的输电线路杆塔系统的电位分布，并通过水平及竖直移动吊篮模拟作业人员的不同进入路径，从而确定最优等电位路径。

Description

一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置及调整方法
技术领域
本发明涉及输电线路的技术领域，尤其涉及一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置及调整方法。
背景技术
我国能源分布与经济发展水平呈逆向分布，大型的水电和煤电基地远离经济发达的负荷中心，±800kV直流输电线路在我国远距离和大容量电能输送中发挥着重要的作用。由于特高压直流输电线路输送容量大，带电作业是确保线路运行安全和可靠性的重要技术手段之一。而带电作业组合间隙的放电特性是确定带电作业安全距离的重要参数和确定进出等电位方式和路径的重要依据。
目前输电线路组合间隙的试验主要通过模拟杆塔、模拟导线以及模拟人进行典型带电作业间隙的模型，组合间隙的调整主要通过高空作业人员和地面配合人员一起人工调整间隙距离和模拟人的位置来实现，由于特高压的模拟塔身的结构大并笨重，在高空进行调整时需要5～10人配合进行并且浪费大量试验时间(由于间隙放电特性受空气的湿度和温度影响较大，在南方地区可用于放电特性的窗口时间少)，并且高空进行距离测量时需要浪费大量宝贵的时间。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置及调整方法，用来在试验室条件开展带电作业模拟在不同进入等电位路径下的组合间隙的放电特性的试验。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，包括模拟横担、模拟塔身、直流输电线路和吊篮；所述直流输电线路垂直于所述模拟横担，并且可调节高度地吊装在所述模拟横担下方，所述直流输电线路上设置有电位调节环；所述模拟塔身安装在所述模拟横担的下方，并且所述模拟塔身可平行所述模拟横担水平移动；所述吊篮吊装在所述模拟横担下方，并且所述吊篮可竖直移动及平行所述模拟横担水平移动。
本发明的有益效果是：通过水平移动模拟塔身、调节直流输电线路的高度、调整电位调节环即可模拟典型的输电线路杆塔系统的电位分布，并通过水平及竖直移动吊篮模拟作业人员的不同进入路径，从而确定最优等电位路径。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述模拟横担底部设置有导轨，所述导轨上滑动配合有第一滑块，所述第一滑块上设置有绞线盘；所述吊篮吊装在所述第一滑块上。
进一步，所述吊篮通过绝缘绳吊装在所述绞线盘上。
进一步，所述模拟横担底部设置有导轨，所述导轨上滑动配合有第二滑块；所述模拟塔身吊装在所述第二滑块上。
进一步，所述模拟塔身顶端设置有V型绝缘子串，并且所述模拟塔身通过所述V型绝缘子串吊装在所述第二滑块上。
进一步，所述直流输电线路通过两个绝缘子串连接于所述模拟横担的两端。
进一步，所述绝缘子串和所述模拟横担通过可伸缩杆进行连接。
进一步，所述放电特性试验装置还包括控制系统，所述控制系统包括模块A、模块B和总控制端；
所述模块A包括控制所述模拟塔身水平移动的第一控制系统、及检测所述模拟塔身位置的第一测距系统、与所述总控制端信号连接的第一无线收发模块；
所述模块B包括控制所述吊篮水平移动的x轴控制系统、控制所述吊篮竖直移动的y轴控制系统、及检测所述吊篮位置的第二测距系统、与所述总控制端信号连接的第二无线收发模块。
采用上述进一步方案的有益效果是：将控制系统分为三个模块运行，对每个模块分别设置必要的功能，这种方式有利于控制系统的改造和后续维护调整。
本发明还提出了一种直流输电线路组合间隙放电特性及调整方法，通过上述任意一项所述的放电特性试验装置进行调整，包括以下步骤：
(a)根据电磁场仿真软件计算得到输电线路的塔型、导线和绝缘子串型等对沿串电位分布的影响及分布规律；
(b)通过调整所述模拟塔身和所述直流输电线路的水平距离、调整所述直流输电线路的高度及调整所述电位调整环改变所述放电特性试验装置的电位分布，使其与典型的输电线路杆塔系统的电位分布规律相同；
(c)远程手动水平和竖直移动所述吊篮、或提前设定移动路线移动所述吊篮，在所述吊篮的移动过程中，检测所述模拟人的体表电场、及所述直流输电导线、所述模拟横担、所述模拟塔身的电场；
(d)根据采集到的数据确定最优进入等电位路径。
进一步，在所述步骤(c)之后还包括：
(c1)基于仿真模型计算作业人员体表电场、导线和杆塔上的电场；
所述步骤(d)还包括：
反复对比试验过程采集到的数据与仿真计算结果，计算出所述最优进入等电位路径。
采用上述进一步方案的有益效果是：将仿真与试验深度结合，仿真指导试验的最优进入路径，试验与仿真结果对比分析，深度优化和精确计算最优路径，实现路径最优自动化调整。
附图说明
图1为本发明一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置的结构示意图；
图2为本发明一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置的模拟塔身的结构示意图；
图3为本发明一种直流输电线路组合间隙放电特性调整方法的步骤(a)的仿真计算的杆塔模型。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、模拟横担，11、导轨，12、第一滑块，13、第二滑块，2、模拟塔身，21、V型绝缘子串，3、直流输电线路，4、吊篮，5、模拟人，6、绝缘子串，7、绝缘绳。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，包括模拟横担1、模拟塔身2、直流输电线路3和吊篮4。模拟塔身2、直流输电线路3和吊篮4都吊装在模拟横担1上。吊篮4内通过坐姿固定安装有模拟人5。
模拟横担1的底部设置有导轨11、导轨11上滑动配合地设置有第二滑块13。并且如图2所示，模拟塔身2的顶部设置有V型绝缘子串21，模拟塔身2通过V型绝缘子串21吊装在第二滑块13上。通过第二滑块13在导轨11上滑动，可以调节模拟塔身2的水平位置。
直流输电线路3水平延伸，并且垂直于模拟横担1。直流输电线路3通过两个绝缘子串6连接模拟横担1的左右两端，并且绝缘子串6和模拟横担1均通过可伸缩杆进行连接，通过可伸缩杆可以调节直流输电线路的高度。直流输电线路3上设置有电位调节环，通过电位调节环可以调节直流输电线路3的电位。
通过调节模拟塔身2的水平位置，即模拟塔身2与直流输电线路3之间的水平距离，再调整直流输电线路3的高度和电位，即可模拟典型的输电线路杆塔系统的电位分布。
模拟横担1底部的导轨11上还滑动配合地设置有第一滑块12，第一滑块12上设置有绞线盘。吊篮4通过绝缘线7吊装在绞线盘上。通过转动绞线盘可以竖直移动吊篮4，通过第一滑块12在导轨11上滑动可以水平移动吊篮4。远程手动水平和竖直移动吊篮4、或提前设定移动路线移动吊篮4，即可模拟作业人员的不同进入路径，从而确定最优等电位路径。
本实施例的放电特性试验装置还包括控制系统，控制系统包括模块A、模块B和总控制端。
模块A安装在第二滑块13上，并且模块A包括第一控制系统、第一测距系统、第一无线收发模块。第一控制系统用于控制第二滑块13在导轨11上滑动，优选的，可以采用在第二滑块13上安装与导轨11滚动配合的第一滑轮，并通过电机控制第一滑轮转动的放置控制第二滑块13滑动。也可以采用通过气缸、推杆电机的方式控制第二滑块13滑动，在此不做限制。第一测距系统用于测量模拟塔身2的水平位置。并且模块A通过第一无线收发模块与总控制端信号连接。
模块B安装在第一滑块12上，并且模块B包括x轴控制系统、y轴控制系统、第二测距系统、第二无线收发模块。X轴控制系统用于控制第一滑块12在导轨11上滑动，优选的，可以采用在第一滑块12上安装与导轨11滚动配合的第二滑轮，并通过电机控制第二滑轮转动的放置控制第一滑块12滑动。也可以采用通过气缸、推杆电机的方式控制第一滑块12滑动，在此不做限制。Y轴控制系统通过直流电机控制绞线盘转动。第二测距系统用于测量吊篮4的水平位置。并且模块B通过第二无线收发模块与总控制端信号连接。
总控制端控制和调整整个系统的工作。具体的，总控制端接收来自模块A和模块B的距离和速度信息，和用户输入参数进行对比，并对模块A和模块B发出电机的控制指令。总控制端的内容包括人机交互、数据整理计算、信号收发及处理和人工紧急干预部分。
本实施例将控制系统分为三个模块运行，对每个模块分别设置必要的功能，这种方式有利于控制系统的改造和后续维护调整。另外，第一控制模块和x轴控制模块优选地均采用直流电机分别控制第二滑块13和第一滑块12滑动，并驱动直流电机工作在低转速大转矩的工作状态下，直流电机具有良好的启动性能和控制性能，由此构成的动作系统瞬时动作性能好且控制精准度高。
第一测距系统和第二测距系统均采用三角红外测距原理，三角红外距离传感器具有在近距离下精度高，信号连续且工作稳定的优点，由此构成的测距系统刷新率高，且实时反映距离变化，容易测速且便于系统形成闭环。并且第一测距系统根据在模拟横担1上设置的参考点以获得模拟塔身2的绝对位置，第二测距系统根据在第二滑块13上设置的参考点以获得吊篮4的相对位置，吊篮4的绝对位置由总控制端运算得到，如此设置可以使设备的布置更加简单可靠。
使用本实施例的一种直流输电线路组合间隙放电特性调整方法包括如下步骤：
(a)根据电磁场仿真软件计算得到输电线路的塔型、导线和绝缘子串型等对沿串电位分布的影响及分布规律。图3即为仿真计算的杆塔模型。
(b)通过调整模拟塔身2和直流输电线路3的水平距离、调整直流输电线路3的高度及调整电位调整环改变放电特性试验装置的电位分布，使其与典型的输电线路杆塔系统的电位分布规律相同。
(c)远程手动水平和竖直移动吊篮4、或提前设定移动路线移动吊篮4，在吊篮4的移动过程中，检测模拟人5的体表电场、及直流输电导线3、模拟横担1、模拟塔身2的电场。
(c1)基于仿真模型计算作业人员体表电场、导线和杆塔上的电场。
(d)根据采集到的数据，并反复对比试验过程采集到的数据与仿真计算结果，计算出最优进入等电位路径。
本实施例通过水平移动模拟塔身、调节直流输电线路的高度、调整电位调节环即可模拟典型的输电线路杆塔系统的电位分布，并通过水平及竖直移动吊篮模拟作业人员的不同进入路径，从而确定最优等电位路径。模拟人5运动灵活，能够模拟人体从任何方位和不同速度进入等电位，最为真实地模拟等电位人员进入等电位中的进入路径以及间隙距离。并且本实施例将仿真与试验深度结合，仿真指导试验的最优进入路径，试验与仿真结果对比分析，深度优化和精确计算最优路径，实现路径最优自动化调整。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，包括模拟横担、模拟塔身、直流输电线路和吊篮；所述直流输电线路垂直于所述模拟横担，并且可调节高度地吊装在所述模拟横担下方，所述直流输电线路上设置有电位调节环；所述模拟塔身安装在所述模拟横担的下方，并且所述模拟塔身可平行所述模拟横担水平移动；所述吊篮吊装在所述模拟横担下方，并且所述吊篮可竖直移动及平行所述模拟横担水平移动。
2.根据权利要求1所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，所述模拟横担底部设置有导轨，所述导轨上滑动配合有第一滑块，所述第一滑块上设置有绞线盘；所述吊篮吊装在所述第一滑块上。
3.根据权利要求2所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，所述吊篮通过绝缘绳吊装在所述绞线盘上。
4.根据权利要求1所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，所述模拟横担底部设置有导轨，所述导轨上滑动配合有第二滑块；所述模拟塔身吊装在所述第二滑块上。
5.根据权利要求4所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，所述模拟塔身顶端设置有V型绝缘子串，并且所述模拟塔身通过所述V型绝缘子串吊装在所述第二滑块上。
6.根据权利要求1所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，所述直流输电线路通过两个绝缘子串连接于所述模拟横担的两端。
7.根据权利要求6所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，所述绝缘子串和所述模拟横担通过可伸缩杆进行连接。
8.根据权利要求1所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性试验装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括模块A、模块B和总控制端；
所述模块A包括控制所述模拟塔身水平移动的第一控制系统、及检测所述模拟塔身位置的第一测距系统、与所述总控制端信号连接的第一无线收发模块；
所述模块B包括控制所述吊篮水平移动的x轴控制系统、控制所述吊篮竖直移动的y轴控制系统、及检测所述吊篮位置的第二测距系统、与所述总控制端信号连接的第二无线收发模块。
9.一种直流输电线路组合间隙放电特性调整方法，其特征在于，通过权利要求1～8中任意一项所述的放电特性试验装置进行调整，包括以下步骤：
(a)根据电磁场仿真软件计算得到输电线路的塔型、导线和绝缘子串型对沿串电位分布的影响及分布规律；
(b)通过调整所述模拟塔身和所述直流输电线路的水平距离、调整所述直流输电线路的高度及调整所述电位调整环改变所述放电特性试验装置的电位分布，使其与典型的输电线路杆塔系统的电位分布规律相同；
(c)远程手动水平和竖直移动所述吊篮、或提前设定移动路线移动所述吊篮，在所述吊篮的移动过程中，检测所述吊篮内的模拟人的体表电场、及所述直流输电线路、所述模拟横担、所述模拟塔身的电场；
(d)根据采集到的数据确定最优进入等电位路径。
10.根据权利要求9所述的一种直流输电线路组合间隙放电特性调整方法，其特征在于，在所述步骤(c)之后还包括：
(c1)基于仿真模型计算作业人员体表电场、导线和杆塔上的电场；
所述步骤(d)还包括：
反复对比试验过程采集到的数据与仿真计算结果，计算出所述最优进入等电位路径。
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