CN113804983A - 一种工频电场测量装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工频电场测量装置、系统及方法，包括探头罩、底座、工频电场探头模块；探头罩与工频电场探头模块由底座支撑，且探头罩将工频电场探头模块罩设；工频电场探头模块为方形结构，远离底座的面放置Z轴电场传感器，垂直于底座且相邻的两个面分别放置X轴电场传感器和Y轴电场传感器；在探头罩与底座上均喷涂有疏水性材料涂层，或探头罩与底座由疏水性材料制备而成。与现有技术相比较，本发明改变电场传感器布局方式，并且将工频电场测量装置中探头罩、底座及三脚架支撑杆喷涂疏水层或将工频电场测量装置中探头罩、底座及三脚架支撑杆由疏水性材料制备而成，在高湿度环境下测量，相较垂直未喷涂疏水层的测量方法大大的降低测量误差。

Description

一种工频电场测量装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及电场测量技术领域，具体而言，涉及一种工频电场测量装置、系统及方法。

背景技术

环境湿度影响工频电场测量是业界的一个难题，测试经验表明湿度越大，测量偏差越大。

在高湿度环境下，随湿度的增大测量偏差增大。因此现有的测量标准HJ681-2013中要求在80％以下的湿度条件下进行测量。但实际上湿度大于60％时，测量误差已经开始较为明显了。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工频电场测量装置、系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的之一，本发明提供一种工频电场测量装置，包括探头罩、底座、工频电场探头模块；

所述探头罩与所述工频电场探头模块由底座支撑，且所述探头罩将所述工频电场探头模块罩设；

所述工频电场探头模块为方形结构，远离底座的面放置Z轴电场传感器，垂直于底座且相邻的两个面分别放置X轴电场传感器和Y轴电场传感器；

在所述探头罩与所述底座上均喷涂有疏水性材料涂层，或所述探头罩与所述底座由疏水性材料制备而成。

优选地，还包括三脚架，所述三脚架包括支撑杆与支腿；

所述支撑杆的一端与所述底座相连接，另一端与所述支腿相连接。

优选地，所述支撑杆为垂直支撑杆。

优选地，所述支撑杆均喷涂有疏水性材料涂层，或所述支撑杆由疏水性材料制备而成。

优选地，所述X轴电场传感器、所述Y轴电场传感器、所述Z轴电场传感器均与所述探头罩内壁相对应位置存在间隙。

为实现上述目的之二，本发明提供一种工频电场测量系统：

包括如前目的之一中所述的一种工频电场测量装置。

为实现上述目的之三，本发明提供一种工频电场测量方法，应用如前目的之一中所述的一种工频电场测量装置，所述方法包括：

S100：将工频电场测量装置中探头罩和探头底座上喷涂疏水性材料涂层，或探头罩与底座由疏水性材料制备而成；

S200：将工频电场测量装置用三脚架架设，架设完成后进行工频电场测量。

优选地，在所述步骤S200中，所述三脚架包括垂直支撑杆与支腿；所述垂直支撑杆的上端与所述底座相连接，下端与所述支腿相连接。

优选地，在所述步骤S200中，所述三脚架的垂直支撑杆上喷涂有疏水性材料涂层，或所述三脚架的垂直支撑杆由疏水性材料制备而成。

优选地，在所述步骤S100和所述步骤S200之间还包括：

S101：将Z轴电场传感器放置于远离底座的面上，X轴电场传感器和Y轴电场传感器分别放置于垂直于底座且相邻的两个面上，且将X轴电场传感器、Y轴电场传感器、Z轴电场传感器均与探头罩内壁相对应位置隔出间隙。

与现有技术相比较，本发明提出的一种工频电场测量装置、系统及方法，通过改变工频电场测量装置中的电场传感器布局方式，并且将工频电场测量装置中探头罩、底座及三脚架支撑杆喷涂疏水层或将工频电场测量装置中探头罩、底座及三脚架支撑杆由疏水性材料制备而成，采用三脚架对工频电场测量装置进行垂直支撑的方式进行工频电场测量，在高湿度环境下测量，相较垂直架设且未喷涂疏水层的测量方法大大的降低测量误差。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一个实施例提供的一种工频电场测量装置的爆炸示意图。

图2为本发明另一实施例提供的一种工频电场测量装置的结构示意图。

图中示意如下：

100-探头罩；

200-底座；

310-Z轴电场传感器；

320-X轴电场传感器；

330-Y轴电场传感器；

400-三脚架；

410-支撑杆；

420-支腿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种工频电场测量装置，包括探头罩100、底座200、工频电场探头模块，其中探头罩100与工频电场探头模块由底座200支撑，且探头罩100将工频电场探头模块罩设。工频电场探头模块为方形结构，远离底座的面放置Z轴电场传感器310，垂直于底座且相邻的两个面分别放置X轴电场传感器320和Y轴电场传感器330。

此外，如图2所示，在本发明另一个实施例中，在底座100的下端还连接三脚架400，三脚架由支撑杆410与支腿420构成；其中，支撑杆410优选的是垂直支撑杆。

高湿度环境工频电场探头测量工频电场产生误差主要是因为当工频电场探头通过三脚架垂直支撑，在高湿度的环境，湿气会在探头表面，三脚架垂直支撑杆及三脚架支腿上形成一层凝露，一般在输变电环境中测量的工频电场以垂直分量为主，垂直向的电场在探头上产生一个与电场方向相同的泄漏电流，泄漏电流在电场力的作用下沿着垂直支撑杆，三脚架支腿泄放到地。泄漏电流的存在导致了工频电场的测量误差。当湿度增大，则探头及支架上的凝露会更加严重，误差就越大。因此，要降低和避免湿度的影响就要避免产生泄漏电流。

为此，现有技术中常常采用以下两种方法，其中之一是采用水平横杆支撑工频电场探头进行工频电场测量，采用水平横杆架设的方法，垂直向工频电场无法在水平横杆上形成水平向的泄漏电流，因此没有形成从探头到地的泄漏电流泄放通道。因此没有持续的泄漏电流，减小控制了工频电场测量误差。

但是这种测量方法问题在于可以一定程度上缓解湿度对工频电场测量带来的误差，但当湿度达到93％以上以后，还是会出现测量误差增大的现象。另外，水平支撑架使用效率较低，成本高，方便性差，探头架设位置水平偏离三脚架的支撑点有一定的距离，标准要求1m以上，这时使用一般的三脚架底盘不稳，需要有比较笨重的底盘的三脚架架设才行，从而导致现场测量的架设及测量的工作效率较低，而且这种支架的成本也更高。

另外，其中之二的方法便是现场对工频电场探头进行干燥处理的方法，利用短时间内探头未达到环境湿度条件，探头上未形成凝露及且未产生流经工频电场探头的泄漏电流(或者泄漏电流还不明显)的状态下进行测量。但是，当探头湿度达到或接近环境湿度后，产生的流经探头的泄漏电流又会导致探头的测量误差。并且这种现场对工频电场探头进行干燥处理的方法效率低，测量不方便。

因此，在本发明的发明点之一在于，在探头罩100、底座200、支撑杆410上均喷涂有疏水性材料涂层。在此需要指出的是，支撑杆需要由绝缘材料制备而成，绝缘材料可以阻止电流从支撑杆内部流走。

或者在其它实施例中，探头罩100、底座200、支撑杆410上均由疏水性材料制备而成。在此需要指出，本发明实施例中疏水性材料涂层是通过树脂、填料、助剂等组成的底漆喷涂在探头罩100、底座200、支腿420、支撑杆410上，经过自然干燥后，再将由分散液进行低表面能充分修饰后的纳米SiO2功能液喷涂在底漆上。待涂层充分干燥后即在探头罩100、底座200、支腿420、支撑杆410上表面形成疏水涂层。

这样，通过在探头罩100、底座200、支撑杆410上均喷涂有疏水性材料或探头罩100、底座200、支撑杆410由疏水性材料制备而成，使得凝露在表面无法浸润，凝露不能连贯起来，在探头罩100、底座200、支撑杆410上没有形成连贯的凝露层，探头罩100、底座200、支撑杆410上凝露是以分散的点状分布，凝露没有形成泄漏电流的泄放通路。虽然是垂直架设并处于垂直向电场下，由于没有泄放通道，所以也就没有从探头到大地的泄漏电流。从而避免了泄漏电流带来的工频电场测量误差。

此外，清华大学于2013年申请专利名称为“一种适用于高潮湿环境的憎水双重密封光电电场传感器”(申请号：201310460701.9)，当中提及：对已有光电电场传感器的结构进行了改进，对其管壳采用双重密封和憎水性处理，使传感器在相对湿度小于90％的环境下还可以正常测量，测量得到的电场波形无畸变，大大提高了测量结果的准确性。

在此，根据其说明书【0004】段中指出：此类型传感器的内部晶片不能受潮，水分会使晶片表面阻容网络发生变化，影响电场测量结果的准确性，因此要求管壳具有气密性。因此，可以看出该专利中在密封的管壳(玻璃钢或陶瓷)表面涂抹一层具有憎水性能的环氧树脂，其目的为了隔绝空气中的水分，使内部晶片不会受潮。

可以看出，上述技术特征的解决的技术问题与最终达到的技术效果与本申请中的均喷涂有疏水性材料所解决的问题和达到的技术效果完全不同。

在本发明另一实施例中，X轴电场传感器320、Y轴电场传感器330、Z轴电场传感器310均与所述探头罩100内壁相对应位置存在间隙。

本发明中发明点之一采用疏水性材料可以大大的阻断形成连续的凝露层，但也不可避免会有一定程度的泄漏电流。如果探头罩100上出现泄漏电流，对电场传感器的影响是最大的。

因此，本发明中发明点之二在于通过电场传感器和探头罩100内壁不接触，在出现泄漏电流的情况下，可减小泄漏电流的影响。并且增大电场传感器和探头罩100距离可以减小泄漏电路与电场传感器之间的相互作用，进一步可以减小电场传感器的工频电场测量误差。

另外，本发明中发明点之三在于采用垂直支撑的三脚架400，相对于水平支撑的三脚架，而且这种支架的成本也更高成本低，架设监测效率高而且使用方便。

本发明提供实施例提供一种工频电场测量方法，包括下列步骤：

S100：将工频电场测量装置中探头罩和探头底座上喷涂疏水性材料涂层，或探头罩与底座由疏水性材料制备而成；

S101：将Z轴电场传感器放置于远离底座的面上，X轴电场传感器和Y轴电场传感器分别放置于垂直于底座且相邻的两个面上，且将X轴电场传感器、Y轴电场传感器、Z轴电场传感器均与探头罩内壁相对应位置隔出间隙。

S200：将工频电场测量装置用三脚架架设，架设完成后进行工频电场测量。

在步骤S200中，所述工频电场测量装置架设在所述三脚架上。其中一个实施例采用水平横杆架设的方法，垂直向工频电场无法在水平横杆上形成水平向的泄漏电流，因此没有形成从探头到地的泄漏电流泄放通道。因此没有持续的泄漏电流，减小控制了工频电场测量误差。

但是这种测量方法问题在于可以一定程度上缓解湿度对工频电场测量带来的误差，但当湿度达到93％以上以后，还是会出现测量误差增大的现象。另外，水平支撑架使用效率较低，成本高，方便性差，探头架设位置水平偏离三脚架的支撑点有一定的距离，标准要求1m以上，这时使用一般的三脚架底盘不稳，需要有比较笨重的底盘的三脚架架设才行，从而导致现场测量的架设及测量的工作效率较低，而且这种支架的成本也更高。

因此，本发明另一个实施例中采用垂直支撑的三脚架，相对于水平支撑的三脚架，而且这种支架的成本也更高成本低，架设监测效率高而且使用方便。

在所述步骤S200中，三脚架的支撑杆上均喷涂有疏水性材料涂层或所述三脚架的支撑杆由疏水性材料制备而成。

另外，在本发明其它实施例中，步骤S101为可选步骤。

与现有技术相比较，本发明提供的一种工频电场测量装置、系统及方法中，首先，为解决高湿度环境下的工频电场测量误差问题，通过工频电场探头外壳和三脚架支杆上增加疏水性涂层或将工频电场探头外壳和三脚架支杆由疏水性材料制备而成，阻断凝露形成泄漏电流的泄放通道，抑制或避免工频电场探头的产生泄漏电路而导致测量误差。其次，相对于水平支撑探头的三脚架的方案，本发明的方案支持使用常规的垂直支撑的三脚架，成本低，架设监测效率高而且使用方便。最后现有使用者不需要更换产品，只需要对现有的工频电场探头及三脚架通过喷涂疏水性材料涂层，方案经济并且容易实现。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种工频电场测量装置，其特征在于，包括探头罩、底座、工频电场探头模块；

所述探头罩与所述工频电场探头模块由底座支撑，且所述探头罩将所述工频电场探头模块罩设；

所述工频电场探头模块为方形结构，远离底座的面放置Z轴电场传感器，垂直于底座且相邻的两个面分别放置X轴电场传感器和Y轴电场传感器；

在所述探头罩与所述底座上均喷涂有疏水性材料涂层，或所述探头罩与所述底座由疏水性材料制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种工频电场测量装置，其特征在于，还包括三脚架，所述三脚架包括支撑杆与支腿；

所述支撑杆的一端与所述底座相连接，另一端与所述支腿相连接。

3.根据权利要求2所述的一种工频电场测量装置，其特征在于，所述支撑杆为垂直支撑杆。

4.根据权利要求3所述的一种工频电场测量装置，其特征在于，所述支撑杆均喷涂有疏水性材料涂层，或所述支撑杆由疏水性材料制备而成。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种工频电场测量装置，其特征在于，所述X轴电场传感器、所述Y轴电场传感器、所述Z轴电场传感器均与所述探头罩内壁相对应位置存在间隙。

6.一种工频电场测量系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的一种工频电场测量装置。

7.一种工频电场测量方法，其特征在于，应用权利要求1所述的工频电场测量装置，所述方法包括：

S100：将工频电场测量装置中探头罩和探头底座上喷涂疏水性材料涂层，或探头罩与底座由疏水性材料制备而成；

S200：将工频电场测量装置用三脚架架设，架设完成后进行工频电场测量。

8.根据权利要求7所述的一种工频电场测量方法，其特征在于，在所述步骤S200中，所述三脚架包括垂直支撑杆与支腿；所述垂直支撑杆的上端与所述底座相连接，下端与所述支腿相连接。

9.根据权利要求8所述的一种工频电场测量方法，其特征在于，在所述步骤S200中，所述三脚架的垂直支撑杆上喷涂有疏水性材料涂层，或所述三脚架的垂直支撑杆由疏水性材料制备而成。

10.根据权利要求9所述的一种工频电场测量方法，其特征在于，在所述步骤S100和所述步骤S200之间还包括：

S101：将Z轴电场传感器放置于远离底座的面上，X轴电场传感器和Y轴电场传感器分别放置于垂直于底座且相邻的两个面上，且将X轴电场传感器、Y轴电场传感器、Z轴电场传感器均与探头罩内壁相对应位置隔出间隙。

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