CN114184853A - 一种工频电场测量装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种工频电场测量装置,工频电场测量装置包括电场探头、绝缘支架和主机。绝缘支架的至少部分为憎水性复合绝缘材质,绝缘支架用于支撑电场探头。主机用于与电场探头无线通讯连接。其中,电场探头和绝缘支架内均含有自发热部件。本申请通过使得主机与电场探头无线通讯连接,省去了连接和拆除光纤的繁琐步骤,避免了光纤在高湿度条件下落地导致的测量结果准确性不高的问题,实现了对低温度、高湿度等复杂恶劣环境下的电场的准确测量,从而提高了高湿度环境下工频电场测量的准确性和便捷性。此外,本申请的绝缘支架具有憎水性能与绝缘性能,进一步减小了环境温度、湿度变化对工频电场测量的影响,提高了工频电场测量结果的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及电力系统电磁环境领域,尤其涉及一种工频电场测量装置。
背景技术
随着超、特高压电网的快速发展和人们环保意识的不断增强,输变电工程的电磁环境影响受到越来越广泛的关注,作为交流输变电工程电磁环境的一项重要指标工频电场强度直接影响线路设计、建设和环保验收,准确测量工频电场强度意义十分重大。
目前主要使用的工频电场测量装置中,主机和探头、支架都采用光纤通讯,在高湿度条件下,落地的光纤会导致测量结果存在误差甚至出现错误。
发明内容
本申请提供一种工频电场测量装置,能够解决传统工频电场测量装置的光纤在高湿度条件下落地导致的测量结果准确性不高的问题。
本申请的实施例提供了一种工频电场测量装置,包括电场探头、绝缘支架和主机。绝缘支架的至少部分为憎水性复合绝缘材质,绝缘支架用于支撑电场探头。主机与电场探头无线通讯连接。其中,电场探头和绝缘支架内均含有自发热部件。
在其中一些实施例中,电场探头包括电场探头本体和憎水性绝缘外壳,电场探头本体设置在憎水性绝缘外壳内,憎水性绝缘外壳内封装有自发热部件。
在其中一些实施例中,电场探头本体包括芯片和电容,芯片和电容均为温度范围为-70~70℃的器件。
在其中一些实施例中,电场探头的下方具有连接螺丝孔。
绝缘支架经螺丝与电场探头的连接螺丝孔连接。
在其中一些实施例中,无线通讯连接包括蓝牙连接、zigbee连接、RF连接中的一种或几种。
在其中一些实施例中,主机与电场探头的无线通讯距离大于或等于3m。
在其中一些实施例中,主机为计算机、手机或平板电脑,主机通过内置或外接的通讯模块与电场探头进行无线通讯。
在其中一些实施例中,绝缘支架包括上支撑部和下支撑部,上支撑部的至少部分为憎水性材质,上支撑部内封装有自发热部件,下支撑部的至少部分为绝缘材质。
在其中一些实施例中,上支撑部为竖直设置的柱状结构,上支撑部的外侧壁具有多个伞状凸起,各伞状凸起沿竖直方向间隔预设距离布置。
在其中一些实施例中,下支撑部包括第一支脚、第二支脚、第三支脚和支撑台,第一支脚、第二支脚和第三支脚设置成三脚架状,且第一支脚、第二支脚和第三支脚均支撑并连接在支撑台的下侧,支撑台支撑并连接在上支撑部的下侧。
在其中一些实施例中,第一支脚、第二支脚和第三支脚均可在自身的长度方向上伸缩。
在其中一些实施例中,上支撑部包括绝缘子和封堵绝缘子的两端开口的两个金属件。
在其中一些实施例中,绝缘子的表层为硅橡胶,内部为环氧树脂。
在其中一些实施例中,绝缘子包括1000kV绝缘子。
在其中一些实施例中,下支撑部的至少部分为木质。
根据本申请的实施例提供的一种工频电场测量装置,包括:电场探头、绝缘支架和主机。绝缘支架的至少部分为憎水性复合绝缘材质,绝缘支架用于支撑电场探头。主机用于与电场探头无线通讯连接。其中,电场探头和绝缘支架内均含有自发热部件。本申请通过使得主机与电场探头无线通讯连接,省去了连接和拆除光纤的繁琐步骤,避免了光纤在高湿度条件下落地导致的测量结果准确性不高的问题,实现了低温度、高湿度等复杂恶劣环境下电场的准确测量,从而提高了高湿度环境下工频电场测量的准确性和便捷性。此外,本申请的绝缘支架具有憎水性能与绝缘性能,进一步减小了环境温度、湿度变化对工频电场测量的影响,提高了工频电场测量结果的准确性。本申请的工频电场测量装置可为交流输变电工程特别是工频电场强度的监测、评价和控制提供重要依据,可应用于今后交流输变电工程工程领域的工频电场测量装置的校准和设计制造,以及工频电场的监测、环保验收和研究中,推广价值高,应用前景广。在维持空间电场不变的情况下,环境温度在-40~40℃之间、湿度在10~90%之间变化时,本申请的工频电场测量装置的电场测量值的变化量小于5%。电场探头和绝缘支架内含有自发热部件,在湿度较高时(一般70%以上),开启自发热部件,可以去除支架和探头表面水气,降低湿度影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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的附图。
图1为本申请实施例中工频电场测量装置的结构示意图;
图2为本申请实施例中电场探头的内部结构示意图;
图3为本申请实施例中电场处理电路的电场处理示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具部实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
参阅图1-3,本申请的实施例提供了一种工频电场测量装置1,包括电场探头10、绝缘支架20和主机30。
参阅图1,电场探头10用于测量工频电场。电场探头10的数量可以为一个,也可以为多个,各电场探头10均分别独立工作,各电场探头10可以用于测量同一工频电场,也可以用于测量不同工频电场,本申请对电场探头10的数量和位置不作限定。
电场探头10可以包括电场探头本体11和憎水性绝缘外壳12。
电场探头本体11用于实现电场探头10的工频电场测量功能以及与主机30的无线通讯连接。
参阅图2-3,电场探头本体11包括电容110、电场处理电路111和芯片112。其中,电场处理电路111通过差分输入、低通滤波、程控放大、整流滤波等实现电场处理。电场处理电路111与电容110连接。芯片包括模数转换模块1120、无线通讯模块1121和电源1122。模数转换模块1120、无线通讯模块1121均与电源1122连接,模数转换模块1120与电场处理电路111连接。
另外,为了实现电场探头10在宽温湿度范围的准确测量,内部器件在各种温湿度条件下均能稳定可靠工作,且漂移足够小,电场探头本体11的各器件(如电容110和芯片112)可以均为具有宽温度范围(-70~70℃)和低温漂的高精度器件。如,电容110可以选用低温漂的NPO型高性能器件。芯片112可以选用工业级的-70~70℃的产品。
为了实现对电场探头本体11进行保护,电场探头本体11设置在憎水性绝缘外壳12限定出的腔室内。
憎水性绝缘外壳12用于对电场探头本体11进行整体包裹,并实现憎水绝缘。
憎水性绝缘外壳12的材质可以为憎水型ABS材质。
另外,为了提高电场探头10在绝缘支架20上的稳定性,憎水性绝缘外壳12的下方可以具有连接螺丝孔,此时,通过螺丝将电场探头10与绝缘支架20连接。
憎水性绝缘外壳内封装有自发热部件。自发热部件由探头和电阻丝构成。
参阅图1,绝缘支架20用于支撑电场探头10。绝缘支架20的数量可以与电场探头10的数量为一对一设置,此时,一个绝缘支架20支撑一个电场探头10。绝缘支架20的数量也可以与电场探头10的数量为一对多设置,此时,一个绝缘支架20支撑多个电场探头10,也就是说,均分别独立工作的各电场探头10由同一个绝缘支架20支撑,适用于各电场探头10用于测量同一工频电场的情况。
绝缘支架20的至少部分为憎水性复合绝缘材质,也就是说,绝缘支架20可以仅部分为憎水性复合绝缘材质,也可以全部为憎水性复合绝缘材质。
参阅图1,绝缘支架20可以包括上支撑部21和下支撑部22。
上支撑部21的至少部分可以为憎水性材质,也就是说,上支撑部21可以部分为憎水性材质,也可以全部为憎水性材质。
上支撑部21可以为竖直设置的柱状结构,上支撑部21的外侧壁具有多个伞状凸起210,各伞状凸起210沿竖直方向间隔预设距离布置。上支撑部21可以包括绝缘子和封堵绝缘子的两端开口的两个金属件,也就是说,上支撑部21可以由绝缘子和两个金属件制作而成,制作过程为:绝缘子的两端开口均由较小尺寸的金属件进行封堵,以防止水气侵入绝缘子内部。其中,绝缘子的表层可以为硅橡胶,内部可以为环氧树脂。绝缘子可以为1000kV特高压绝缘子。
另外,为使得绝缘支架20对电场探头10进行可靠支撑,上支撑部21可以具有安装片,安装片上可以具有与憎水性绝缘外壳12上的连接螺丝孔对应的连接螺丝孔,以使得绝缘支架20经螺丝与电场探头的连接螺丝孔连接。
上支撑部内封装有自发热部件。自发热部件由探头和电阻丝构成。
下支撑部22的至少部分可以为绝缘材质,也就是说,下支撑部22可以部分为绝缘材质,也可以全部为绝缘材质。绝缘材质可以为木质,以降低绝缘支架20的整体重量,提高绝缘支架20的便携性。
下支撑部22可以包括第一支脚220、第二支脚221、第三支脚222和支撑台223,第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222可以设置成三脚架状,且第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222可以均支撑并连接在支撑台223的下侧,支撑台223可以支撑并连接在上支撑部21的下侧。其中,第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222可以均为绕水平线转动地连接在支撑台223上,此时,第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222均可以向三者共同限定出的空间外侧倾斜或向三者共同限定出的空间内侧回收。另外,第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222均可在自身的长度方向上伸缩。第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222的底部可以均为尖头状结构。通过上述设置,测量人员可通过伸缩、转动第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222,使得绝缘支架20适用于更多地面情况。
另外,为了满足输变电工程电场探头10应架设在地面上方1.5m高处这一需求,通过调整第一支脚220、第二支脚221和第三支脚222,使得绝缘支架20可以伸缩至不低于1.5m高。
为实现下支撑部22与上支撑部21的安装,支撑台223上可以具有插孔,插孔用于供上支撑部21的下部插入,以便于将上支撑部21初步安装在下支撑部22上。进一步地,插孔的外周可以具有螺栓孔,此时,上支撑部21可以具有固定片,固定片上可以具有与螺栓孔对应的螺栓孔,以便于将上支撑部21经螺丝固定安装在下支撑部22上。
参阅图1,主机30用于与电场探头10无线通讯连接。主机30的数量可以为一个,此时,主机1与各电场探头10无线通讯连接。
主机为计算机、手机或平板电脑,主机通过内置或外接的通讯模块与电场探头进行无线通讯,以省去连接和拆除有线通讯连接线(如光纤)的繁琐步骤,降低高湿度条件下有线通讯连接线接地对工频电场测量的影响。其中,无线通讯连接包括蓝牙连接、zigbee连接、RF连接中的一种或几种,当然也可以为其他连接方式,本申请对此不作限定。主机30与电场探头10的无线通讯距离大于或等于3m。上述设置避免了在高湿度环境下光纤线落在地面上导致的光纤和与其并联的绝缘支架20阻抗降低、泄露电流增加、测量误差增大等问题。
本申请解决了传统工频电场测量装置连线不便、温湿度适用范围窄、受湿度影响大、测量准确性不高等不足,提高了工频电场测量的准确性和便捷性。还使得在维持空间电场不变的情况下,环境温度在-40~40℃之间、湿度在10~90%之间变化时,工频电场测量装置1的电场测量值的变化量小于5%。电场探头和绝缘支架内含有自发热部件,在湿度较高时(一般70%以上),开启自发热部件,可以去除支架和探头表面水气,降低湿度影响。
上述工频电场测量装置1的安装及使用方法,包括如下步骤:
(1)制作电场探头10和绝缘支架20。
(2)将绝缘支架20安装在场强不变的测试电场中,将电场探头10安装在绝缘支架20的上方;将主机30与电场探头10无线通讯连接,使得主机30显示电场探头10的测量值;在温度为-40~40℃、湿度为10~90%的范围内调节测试电场的温度和湿度,判断测量值的变化百分比是否在5%的范围内,若是,则进入安装步骤;若否,则重新制作电场探头10和绝缘支架20,然后重复上述步骤,直至测量值的变化百分比在5%的范围内。
(3)采用绝缘支架20将电场探头10支撑在待测电场中,将主机30与电场探头10无线通讯连接。
(4)令测量人员与电场探头10的距离大于或等于2米,令主机30显示的电场测量值,实现对工频电场的准确测量。
本申请的技术方案具有如下技术效果:
(1)本申请的电场探头10的内部器件均为具有宽温度范围(-70~70℃)和低温漂的高精度器件,在各种温湿度条件下均能稳定可靠工作,且漂移足够小,可实现电场探头10在宽温湿度范围的准确测量。另外,本申请的电场探头10的外部为憎水性绝缘外壳12,减小了环境温度、湿度变化对工频电场测量的影响,提高了工频电场测量结果的准确性。
(2)本申请的绝缘支架20具有憎水性能与绝缘性能,进一步减小了环境温度、湿度变化对工频电场测量的影响,提高了工频电场测量结果的准确性。
(3)本申请的主机30与电场探头10无线通讯连接,省去了连接和拆除光纤的繁琐步骤,避免了光纤在高湿度条件下落地导致的测量结果准确性不高的问题,实现了低温度、高湿度等复杂恶劣环境下电场的准确测量,从而提高了高湿度环境下工频电场测量的准确性和便捷性。
综上所述,本申请的工频电场测量装置可为交流输变电工程特别是工频电场强度的监测、评价和控制提供重要依据,可应用于今后交流输变电工程工程领域的工频电场测量装置的校准和设计制造,以及工频电场的监测、环保验收和研究中,推广价值高,应用前景广。在维持空间电场不变的情况下,环境温度在-40~40℃之间、湿度在10~90%之间变化时,本申请的工频电场测量装置的电场测量值的变化量小于5%。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本申请的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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,仅是为了便于描述本申请和简化描述,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,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具部情况理解上述术语的具部含义。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种工频电场测量装置,其特征在于,包括:
电场探头;
绝缘支架,至少部分为憎水性复合绝缘材质,所述绝缘支架用于支撑所述电场探头;和
主机,与所述电场探头无线通讯连接;
其中,所述电场探头和所述绝缘支架内均含有自发热部件。
2.如权利要求1所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述电场探头包括电场探头本体和憎水性绝缘外壳,所述电场探头本体设置在所述憎水性绝缘外壳内,所述憎水性绝缘外壳内封装有自发热部件。
3.如权利要求2所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述电场探头本体包括芯片和电容,所述芯片和所述电容均为温度范围为-70~70℃的器件。
4.如权利要求1所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述电场探头的下方具有连接螺丝孔;
所述绝缘支架经螺丝与所述电场探头的所述连接螺丝孔连接。
5.如权利要求1所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述无线通讯连接包括蓝牙连接、zigbee连接、RF连接中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述主机与所述电场探头的无线通讯距离大于或等于3m。
7.如权利要求1所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述主机为计算机、手机或平板电脑,所述主机通过内置或外接的通讯模块与所述电场探头进行无线通讯。
8.如权利要求1所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述绝缘支架包括上支撑部和下支撑部,所述上支撑部的至少部分为憎水性材质,所述上支撑部内封装有自发热部件,所述下支撑部的至少部分为绝缘材质。
9.如权利要求8所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述上支撑部为竖直设置的柱状结构,所述上支撑部的外侧壁具有多个伞状凸起,各所述伞状凸起沿竖直方向间隔预设距离布置。
10.如权利要求8所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述下支撑部包括第一支脚、第二支脚、第三支脚和支撑台,所述第一支脚、所述第二支脚和所述第三支脚设置成三脚架状,且所述第一支脚、所述第二支脚和所述第三支脚均支撑并连接在所述支撑台的下侧,所述支撑台支撑并连接在所述上支撑部的下侧。
11.如权利要求10所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述第一支脚、所述第二支脚和所述第三支脚均可在自身的长度方向上伸缩。
12.如权利要求8所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述上支撑部包括绝缘子和封堵所述绝缘子的两端开口的两个金属件。
13.如权利要求12所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述绝缘子的表层为硅橡胶,内部为环氧树脂。
14.如权利要求12所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述绝缘子包括1000kV绝缘子。
15.如权利要求8所述的工频电场测量装置,其特征在于,
所述下支撑部的至少部分为木质。
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