CN204462246U - 一种高压直流输电线路电晕损耗测量*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高压直流输电线路电晕损耗测量***，包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；电晕电流测量单元设置在高压直流输电线路上；高电压测量单元的输入侧与高压直流输电线路连接，其输出侧与电晕损耗综合处理单元连接。与现有技术相比，本实用新型提供的高压直流输电线路电晕损耗测量***，该测量***中的电晕电流测量单元为分体式结构，易于现场安装与维修；其适用于超/特高压直流线路，该测量***的测量结果准确、具有强抗电击穿性能且高效易用；并且能够在特高压直流环境及各种恶劣自然环境条件下长期稳定运行；为深入研究高压直流线路电晕损耗提供了有效且可靠的技术手段。
Description
技术领域
本实用新型涉及电晕损耗测量***，具体涉及一种高压直流输电线路电晕损耗测量***。
背景技术
为贯彻国家能源政策，确保电力工业全面、协调、可持续的健康发展，国家电网公司根据我国国情提出了加快发展交直流特高压电网的重大战略举措。特高压输电是在超高压输电的基础上发展起来的，可以实现远距离、大容量传输电能，适合大区电网互联。与特高压交流输电不同，特高压直流输电的线路造价更低，功率损耗更小，更适合超远距离的大容量电能输送。
这其中的输电线路电晕损耗研究是特高压直流输变电工程的关键技术之一，研究输电线路的电晕损耗对于输电线路的经济性运行具有重要意义。而超/特高压直流输电线路电晕损耗测量方法及测量***研究对于特高压输电线路设计规划，对于研究电晕损耗与电磁环境、气象条件、电路参数等关系的研究具有重要意义。
目前国内针对高压直流输电线路电晕损耗的测量问题，目前有电桥电路法、耦合天线法、功率表法等多种方法，但这些方法分别存在操作不便，存在安全隐患、无法在不同气候下实现长时间在线测量、很难实现多点同步测量及无法测量电晕电流的瞬态波形的问题。
目前国外对于特高压直流线路电晕效应问题的研究均是通过电晕笼和试验线段的相关试验来完成的。各个国家的地理、天气条件不同，很多国家对大量试验数据进行数理统计提出了适合各自国家的电晕效应相关参数的经验公式，而我国由于特高压起步较晚，没有有效的电晕效应试验手段，此前的研究工作主要集中于电晕效应的仿真计算上，在导线选型上也只是根据国外公式计算出的结果来选择导线***形式，并没有对各种导线开展大量电晕效应试验进行验证。仅靠国外经验公式计算导线电晕效应相关参数来指导我国特高压线路导线选型是不合适的。其原因在于：(1)各国的电晕效应相关计算公式计算结果相差较大，并不统一；(2)各国输电线路导线结构与生产工艺不尽相同，不同国家的预测公式是利用各自国家的输电导线试验得到的，不可能适用于所有国家；(3)各国的气候差异性较大，而气候对直流输电线路的电晕损耗影响很大，电晕损耗的计算必须注明气候条件。
签于上述问题，我国在特高压领域逐渐建立自己的特高压试验基地。2007年，中国分别在北京特高压直流试验基地和武汉特高压交流试验基地中建成了特高压直流电晕笼和特高压交流电晕笼以及相应的特高压试验线段。在国家电网公司的特高压交流试验线段上，华北电力大学设计研制了交流电晕损耗检测***；***采用混合型光供电电子式电流互感器采集电晕电流信号，实现了特高压试验线段电流的地面测量；采用特高压试验基地电容式电压互感器(CVT)测量电压，并采用高精度小型电压互感器进行二次分压，实现了线路电压的准确可靠测量；电流和电压信号均采用光纤传输；基于虚拟仪器技术，采用高精度多通道高速同步数据采集卡，同步采集特高压线段的电晕电流、电压信号，采用正弦波参数法，计算得出电压和电流的功率因数角，进而算出电晕损耗值。然而，一方面该***仅用于特高压交流***，不适合特高压直流输电线路；另一方面由于该测量***采样率低，而电晕引起的可听噪声以及无线电干扰等都是因脉冲电流产生，基本处于高频段，因此该***对电晕脉冲电流引起的源效应研究意义不大。
随着超/特高压直流输电线路越来越广泛的应用，,如何设计一种测量结果准确、具有强抗电击穿性能、高效易用的适合于超/特高压直流输电线路电晕损耗的测量***，是本领域的技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种高压直流输电线路电晕损耗测量***，该测量***中的电晕电流测量单元为分体式结构，易于现场安装与维修；其适用于超/特高压直流线路，该测量***的测量结果准确、具有强抗电晕放电性能且高效易用；并且能够在特高压直流环境及各种恶劣自然环境条件下长期稳定运行；为深入研究高压直流线路电晕损耗提供了有效且可靠的技术手段。
一种高压直流输电线路电晕损耗测量***，所述测量***包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；
所述电晕电流测量单元采用分布式结构，且所述电晕电流测量单元的输入侧设置在所述高压直流输电线路上；
所述高电压测量单元的输入侧与高压直流输电线路连接；
所述电晕电流测量单元和所述高电压测量单元的输出侧均与所述电晕损耗综合处理单元连接。
优选的，所述电晕电流测量单元包括依次连接的电晕电流信号采样模块、电晕电流数据测量模块和供电模块；
所述电晕电流信号采样模块设置在所述高压直流输电线路上。
优选的，所述电晕电流信号采样模块包括依次串联在所述高压直流输电线路上的阻波器和采样电阻传感器；
所述电晕电流数据测量模块包括依次串联的滤波器、AD转换器一和中央控制单元一；
所述供电模块中设有能源控制板和蓄电池；
所述采样电阻传感器与所述滤波器串联。
优选的，所述供电模块和所述电晕电流数据测量模块分别放置在不同的金属圆筒内。
优选的，所述高电压测量单元包括分别与所述高压直流输电线路连接的高压发生器和高电压测量模块。
优选的，所述高电压测量模块包括依次串联的直流分压器、AD转换器二和中央控制单元二；
所述直流分压器的输入侧与所述高压直流输电线路连接；
所述直流分压器的输出侧与所述AD转换器二连接。
优选的，所述采样电阻传感器与所述滤波器之间连接有保护电路一；
所述直流分压器上连接有保护电路二。
优选的，所述中央控制单元一和所述中央控制单元二上均设有USB模块，所述中央控制单元一和所述中央控制单元二通过自身上的USB模块分别与光电传输装置一和光电传输装置二连接。
优选的，所述电晕损耗综合处理单元包括人机界面和数据存储器；
所述光电传输装置一和所述光电传输装置二均通过光纤与所述电晕损耗综合处理单元连接。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供了一种高压直流输电线路电晕损耗测量***，包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；电晕电流测量单元设置在高压直流输电线路上；高电压测量单元的输入侧与高压直流输电线路连接，其输出侧与电晕损耗综合处理单元连接。与现有技术相比，本实用新型提供的高压直流输电线路电晕损耗测量***，该测量***中的电晕电流测量单元为分体式结构，易于现场安装与维修；其适用于超/特高压直流线路，该测量***的测量结果准确、具有强抗电击穿性能且高效易用；并且能够在特高压直流环境及各种恶劣自然环境条件下长期稳定运行；为深入研究高压直流线路电晕损耗提供了有效且可靠的技术手段。
与最接近的现有技术比，本实用新型提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本实用新型所提供的技术方案中，电流测量***中电晕电流测量单元、电晕损耗综合处理单元和高电压测量单元均分开放置，且电晕电流测量单元采用分体式设计，易于现场安装与维护，简化了测量装置的安装与维修工序，节省了时间及金钱成本。
2、本实用新型所提供的技术方案中，测量***包括依次连接的电晕电流测量单元、电晕损耗综合处理单元和高电压测量单元；且电晕损耗综合处理单元接收并计算处理所述电晕电流测量***测得的电晕电流值与所述高电压测量***测得的电压值；使得该测量***适用于超/特高压直流线路且测量结果准确、具有强抗电击穿性能且高效易用；并且能够在特高压直流环境及各种恶劣自然环境条件下长期稳定运行；为深入研究高压直流线路电晕损耗提供了有效且可靠的技术手段。
3、本实用新型所提供的技术方案中，供电模块和电晕电流测量模块均在金属圆筒内，因此使得供电***和测量***在特高压环境下不会受到电磁干扰，且自身无电晕放电；保证了测量的准确性，同时提高了测量***的可靠性。
4、本实用新型所提供的技术方案中，***采用AD转换器，其结构简单，不易受到特高压直流电磁环境影响；提高了测量过程的可靠性及有效性。
5、本实用新型所提供的技术方案中，中央控制单元的设置，使得采集到的电压值及电晕电流值的数据在进行初步处理，因此数据传输量需求低，即可以采用稳定性更高低速传输***，不易受外界复杂电磁环境影响，提高了测量过程的可靠性及有效性。
6、本实用新型所提供的技术方案中，电晕损耗综合处理***中人机界面及数据存储器的的使用，可以进行数据的显示并将数据保存在数据存储器以备进一步处理分析，使得测量的结果得以保存，提高了之后对数据进行进一步处理的效率。
7、本实用新型提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1是本实用新型的一种高压直流输电线路电晕损耗测量***的结构示意图。
图2是本实用新型的测量***的电晕电流测量单元的结构示意图。
图3是本实用新型的测量***的高电压测量单元的结构示意图。
图4是本实用新型的测量***的电晕损耗综合处理单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供了本发明提供了一种高压直流输电线路电晕损耗测量***，包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；
电晕电流测量单元采用分布式结构，且电晕电流测量单元的输入侧设置在高压直流输电线路上；
高电压测量单元的输入侧与高压直流输电线路连接；
电晕电流测量单元和高电压测量单元的输出侧均与电晕损耗综合处理单元连接。
电晕损耗综合处理单元接收并计算处理电晕电流测量***测得的电晕电流值与高电压测量***测得的电压值。
其中，所述电晕电流测量单元用于测量超/特高压输电线路中的电晕电流值，采用分体式设计；高电压测量单元用于测量超/特高压线路的导线电压；电晕损耗综合处理单元用于综合电晕电流测量单元所测得的电晕电流值与高电压测量单元所测得的电压值，从而将电晕电流值和电压值相乘，完成线路电晕损耗的测量。
如图2所示，电晕电流测量单元包括依次连接的电晕电流信号采样模块、电晕电流数据测量模块和供电模块；
电晕电流信号采样模块设置在高压直流输电线路上。
其中，电晕电流信号采样模块包括依次串联在高压直流输电线路上的阻波器和采样电阻传感器；
电晕电流数据测量模块包括依次串联的滤波器、AD转换器一和中央控制单元一；
供电模块中设有能源控制板和蓄电池；所述高压侧供电模块采用大容量蓄电池；设计中采用与高压侧电晕电流信号采样模块以及高压侧电晕电流数据测量模块的分体式的设计，易于安装和更换，模块化设计更易于商业化。高压侧电晕电流信号采样模块通过屏蔽双绞线连接到高压侧电晕电流数据测量模块的信号输入接头；高压侧供电模块的电源输出连接至高压侧电晕电流数据测量模块的电源输入接头；高压侧电晕电流数据测量模块的光纤接头连接室外光纤，通过室外光纤与电晕损耗综合处理单元连接。
采样电阻传感器与滤波器串联；采样电阻传感器串联进输电线路，采集电晕电流信号；阻波器串联在采样电阻传感器前端，滤波电路串联在采样电阻传感器后，共同完成不必要干扰的滤除工作；保护电路可保护***不会被瞬间高压损坏。
电晕电流信号采样模块采集到的电晕电流信号通过AD转换器一转化为数字信号，中央控制单元一以窗体平均方式对该数字信号进行初步数据处理，获得电流平均值。
供电模块和电晕电流数据测量模块分别放置在不同的金属圆筒内。
如图3所示，高电压测量单元包括分别与高压直流输电线路连接的高压发生器和高电压测量模块。高电压测量单元可采用市电供电，简单易用。
高电压测量模块包括依次串联的直流分压器、AD转换器二和中央控制单元二；
所述高电压测量单元采用直流分压器模式，直流分压器输入为线路上的电压等级输入，直流分压器输出接采样电路，保护电路保证了采样电路不会因为突发的高电压脉冲而损坏，
直流分压器的输入侧与高压直流输电线路连接；
直流分压器的输出侧与AD转换器二连接；
AD转换器二将直流分压器采集到的电压模拟信号直接转化为数字信号，中央控制单元二对该数字信号进行窗体平均处理，获得电压值。
其中，采样电阻传感器与滤波器之间连接有保护电路一；
直流分压器上连接有保护电路二。
中央控制单元一和中央控制单元二上均设有USB模块，中央控制单元一和中央控制单元二通过自身上的USB模块分别与光电传输装置一和光电传输装置二交互。
其中，光电传输装置所传输的数据为窗体平均后的数据，数据量远小于AD转换器所采集的原始数据，而初始较高采样率还能保证数据精度。并且窗体平均的长度可以根据精度需求和电晕损耗***设计进行修改，可调节精度及传输数据量大小。
如图4所示，电晕损耗综合处理单元包括上位机和软件综合处理模块；
软件综合处理模块设有人机界面和数据存储器；
光电传输装置一和光电传输装置二均通过光纤与电晕损耗综合处理单元连接；
电晕损耗综合处理单元根据接收到的电晕电流平均值和电压值完成电晕损耗数据的计算，将结果显示在人机界面上，并将数据保存到数据存储器。
上位机通过USB模块与高电压测量单元的光电传输装置二以及电晕电流测量单元光电传输装置一连接，主要是数字量的接收，接收高电压测量数据以及电晕电流平均值数据。软件综合处理***主要是对接收的电压数据及电流数据的进一步处理，完成电晕损耗数据的计算，并具有友好的人机界面，可以进行数据的显示并将数据保存在数据存储器以备进一步处理分析。
其中，AD转换器一和AD转换器二均为积分型高精度AD转换器。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高压直流输电线路电晕损耗测量***，其特征在于，所述测量***包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；
所述电晕电流测量单元采用分布式结构，且所述电晕电流测量单元的输入侧设置在所述高压直流输电线路上；
所述高电压测量单元的输入侧与高压直流输电线路连接；
所述电晕电流测量单元和所述高电压测量单元的输出侧均与所述电晕损耗综合处理单元连接。
2.如权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述电晕电流测量单元包括依次连接的电晕电流信号采样模块、电晕电流数据测量模块和供电模块；
所述电晕电流信号采样模块设置在所述高压直流输电线路上。
3.如权利要求2所述的测量***，其特征在于，所述电晕电流信号采样模块包括依次串联在所述高压直流输电线路上的阻波器和采样电阻传感器；
所述电晕电流数据测量模块包括依次串联的滤波器、AD转换器一和中央控制单元一；
所述供电模块中设有能源控制板和蓄电池；
所述采样电阻传感器与所述滤波器串联。
4.如权利要求3所述的测量***，其特征在于，所述供电模块和所述电晕电流数据测量模块分别放置在不同的金属圆筒内。
5.如权利要求3或4所述的测量***，其特征在于，所述高电压测量单元包括分别与所述高压直流输电线路连接的高压发生器和高电压测量模块。
6.如权利要求5所述的测量***，其特征在于，所述高电压测量模块包括依次串联的直流分压器、AD转换器二和中央控制单元二；
所述直流分压器的输入侧与所述高压直流输电线路连接；
所述直流分压器的输出侧与所述AD转换器二连接。
7.如权利要求6所述的测量***，其特征在于，
所述采样电阻传感器与所述滤波器之间连接有保护电路一；
所述直流分压器上连接有保护电路二。
8.如权利要求6或7所述的测量***，其特征在于，
所述中央控制单元一和所述中央控制单元二上均设有USB模块，所述中央控制单元一和所述中央控制单元二通过自身上的USB模块分别与光电传输装置一和光电传输装置二连接。
9.如权利要求8所述的测量***，其特征在于，
所述电晕损耗综合处理单元包括人机界面和数据存储器；
所述光电传输装置一和所述光电传输装置二均通过光纤与所述电晕损耗综合处理单元连接。
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