一种混合电场下的直流电场检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种混合电场下的直流电场检测装置，包括信号接收模块，信号调理模块，相敏检波模块，PSO多频陷波模块；所述信号接收模块包括与所述信号调理模块输入端连接的输出和与所述相敏检波模块输入端连接的输出，所述信号调理模块的输出端与所述相敏检波模块的另一输入端连接，所述相敏检波模块的输出端与所述PSO多频馅波模块的输入端连接。本发明专利技术通过PSO多频陷波的设计方法来实现对不必要频率的滤除，与传统的低通滤波器相比，提高了系统的动态响应。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术涉及一种直流电场检测装置，具体涉及一种在交直流同走廊条件下地面混合电场中的直流电场检测装置。
技术介绍
随着特高压直流的高速发展，人们的重视输电线路周边的电磁环境问题，输电线路下的地面混合电场，用旋转式电场传感器测量输电线路下地面混合电场。这种传感器适合线下地面电场的测量。 特高压交流、直流工程的大量上马和输电走廊的日益紧张，越来越多的交流输电线路和直流输电线路同走廊架设，甚至采用同塔架设。 与单独的直流输电线路不同，同走廊架设的交直流线路运行时将产生包括工频电场和直流电场的混合电场，为了测量混合电场中的直流电场，现有技术设计了一种适用于该种环境下的直流电场传感器以研究特高压交直流线路同走廊时的电场分布规律和控制措施，确定合理的线路接近距离、线路最小对地高度和走廊宽度等问题提供有利的支撑。 现有的旋转式电场传感器在同走廊环境下测量地面合成电场存在以下问题：电场中导体的感应电荷与外界所加电场成一定的比例关系，如果被测电场为直流电场，则电场强度E(t)可认为是一个常量，即一个不随时间变化的量。但对于同走廊架设的传输线下存在混合电场Eh，它是由直流电场和交流电场叠加而成的，所以Eh是一个与时间有关的变量。因此，为了克服传统的电场传感器在同走廊环境下，会受到交流电场的干扰，影响合成电场的测量精度，需要提供一种新的混合电场下的直流电场检测装置。
技术实现思路
： 为了克服现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供一种混合电场下的直流电场检测装置； 本专利技术提供的技术方案是：一种混合电场下的直流电场检测装置，包括信号接收模块，信号调理模块，相敏检波模块，PSO多频陷波模块；其改进之处在于：所述信号接收模块包括与所述信号调理模块输入端连接的输出和与所述相敏检波模块输入端连接的输出，所述信号调理模块的输出端与所述相敏检波模块的另一输入端连接，所述相敏检波模块的输出端与所述PSO多频馅波模块的输入端连接。 优选的，所述信号接收模块包括电动机，依次安装在所述电动机电机轴上的光电码盘、感应叶片和屏蔽叶片。 进一步，所述屏蔽叶片跟随所述电机轴做周期旋转，对固定不动的所述感应叶片上的电场进行周期性屏蔽；所述感应叶片产生频率和幅值稳定的感应电流，传输给所述信号调理模块。 进一步，所述光电码盘上安装有光电开关，所述光电开关的输出端与整形电路连接，所述整形电路与相敏检波电路的参考信号输入端连接。 进一步，所述光电码盘跟随所述电机轴旋转；所述光电开关产生脉冲信号，通过脉冲信号检测所述光电码盘的转动速度，并通过所述整形电路产生标准方波信号作为参考信号传输给相敏检波电路。 进一步，所述电动机同与供电系统连接的电机控制电路连接；所述供电系统输出3.3V稳压电源给所述电机控制电路供电，所述电机控制电路的稳压芯片upc1470控制所述电动机转速。 优选的，所述信号调理模块包括依次连接的I/V变换电路，前置放大电路和带通滤波电路，所述I/V变换电路的输入端与所述信号接收模块的输出端连接，所述带通滤波电路的输出端与所述相敏检波模块的输入端连接。 进一步，所述I/V变换电路采用斩波稳零运放ICL7650将接受到的感应电流信号转化为电压信号，传输给前置放大电路；所述前置放大电路采用高输入阻抗的同相放大电路将接收到的微弱电压信号放大后，传输给所述带通滤波电路；所述带通滤波电路滤除电压信号中的低频噪声和高频干扰，并将滤波后的电压信号传输给所述相敏检波模块。 优选的，所述相敏检波模块包括移相电路和相敏检波电路，所述移相电路的输入端与带通滤波电路的输出端连接，所述移相电路的输出端与相敏检波电路的输入端连接。 进一步，所述移相电路对接收到的电压信号进行相位补偿，使所述相敏检波电路可鉴别直流电场的相位，并使所述相敏检波电路输出最大； 所述相敏检波电路比较直流电场电压信号的相位和参考信号的相位，确定直流电场的极性，并将交流电场信号和确定极性后的直流电场信号传输给PSO多频陷波模块。 优选的，所述PSO多频陷波模块包括数字多频陷波滤波器和输出级电路，所述数字多频陷波滤波器的输入端与相敏检波电路的输出端连接，所述数字多频馅波滤波器的输出端与输出级电路的输入端连接。 进一步，所述数字多频陷波滤波器为基于粒子群优化的数字多频陷波滤波器，所述数字多频陷波滤波器滤除混合电场信号中的交流电场信号，输出直流电场信号传输给输出级电路。 进一步，所述输出级电路包括后级放大电路和跟随电路，所述后级放大电路的输入端与所述数字多频陷波滤波器的输出端连接，所述后级放大的电路的输出端与所述跟随电路的输入端连接，所述后级放大电路和所述跟随电路控制匹配阻抗和直流电场信号的放大倍数，所述跟随电路输出直流电场的电压信号。 其中所述PSO多频陷波模块中的数字多频陷波滤波器，采用如下方法设计： (1)、设定种群规模N和最大进化代数Tmax，随机初始化各个粒子的位置X(t)(其中t为时间，X为t时刻粒子的位置)与速度V(t)(其中t为时间，V为t时刻粒子的速度)，且每个粒子包含M个求解变量，并确定每个变量的搜索范围。 (2)、计算全频带范围内幅度响应误差平方的积分，并以此作为适应度指标评价所有粒子。 (3)、比较每个粒子的当前适应度和自身的最优值pBest。若当前适应度优于pBest，则用当前适应度更新pBest，并设定pBest的位置为当前位置。 (4)、比较每个粒子的当前适应度与种群最优值gBest。如果当前适应度优于gBest，则将gBest设置为当前粒子的适应度，并更新群体中各个粒子的速度和位置。 (5)、判断是否满足终止条件即判断是否达到最大进化代数Tmax，若满足，则输出极角(其中为第i个陷波频率的输出极角，M表示陷波频率的个数)；结束设计过程；否则，转至(2)重复上述过程。 步骤5中的极角(i＝1,2,…,M)是根据陷波频率ωi、极径ri和上述PSO优化步骤(1)-(5)得到，其中陷波频率ωi为已知量，极径ri利用公式(1)求得； Δωi＝arccos[2ri2/(1+ri4)]         本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合电场下的直流电场检测装置，包括信号接收模块，信号调理模块，相敏检波模块，PSO多频陷波模块；其特征在于：所述信号接收模块包括与所述信号调理模块输入端连接的输出和与所述相敏检波模块输入端连接的输出，所述信号调理模块的输出端与所述相敏检波模块的另一输入端连接，所述相敏检波模块的输出端与所述PSO多频馅波模块的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种混合电场下的直流电场检测装置，包括信号接收模块，信号调理模
块，相敏检波模块，PSO多频陷波模块；其特征在于：所述信号接收模块包括与
所述信号调理模块输入端连接的输出和与所述相敏检波模块输入端连接的输出，
所述信号调理模块的输出端与所述相敏检波模块的另一输入端连接，所述相敏检
波模块的输出端与所述PSO多频馅波模块的输入端连接。
2.如权利要求1所述的一种混合电场下的直流电场检测装置，其特征在于：
所述信号接收模块包括电动机，依次安装在所述电动机电机轴上的光电码
盘、感应叶片和屏蔽叶片。
3.如权利要求2所述的一种混合电场下的直流电场检测装置，其特征在于：
所述屏蔽叶片跟随所述电机轴做周期旋转，对固定不动的所述感应叶片上的
电场进行周期性屏蔽；所述感应叶片产生频率和幅值稳定的感应电流，传输给所
述信号调理模块。
4.如权利要求2所述的一种混合电场下的直流电场检测装置，其特征在于：
所述光电码盘上安装有光电开关，所述光电开关的输出端与整形电路连接，
所述整形电路与相敏检波电路的参考信号输入端连接。
5.如权利要求4所述的一种混合电场下的直流电场检测装置，其特征在于：
所述光电码盘跟随所述电机轴旋转；所述光电开关产生脉冲信号，通过脉冲
信号检测所述光电码盘的转动速度，并通过所述整形电路产生标准方波信号作为
参考信号传输给相敏检波电路。
6.如权利要求2所述的一种混合电场下的直流电场检测装置，其特征在于：
所述电动机同与供电系统连接的电机控制电路连接；所述供电系统输出
3.3V稳压电源给所述电机控制电路供电，所述电机控制电路的稳压芯片upc1470
控制所述电动机转速。
7.如权利要求1所述的一种混合电场下的直流电场检测装置，其特征在于：
所述信号调理模块包括依次连接的I/V变换电路，前置放大电路和带通滤波
电路，所述I/V变换电路的输入端与所述信号接收模块的输出端连接，所述带通
滤波电路的输出端与所述相敏检波模块的输入端连接。
8.如权利要求7所述的一种混合电场下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海文，陆家榆，吴桂芳，崔勇，吴琪，鞠勇，赵录兴，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11