一种交直流混合电场测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交直流混合电场测量方法，包括步骤1，构建交流电场模型，构建直流电场模型；步骤2，将交流电场模型和直流电场模型进行叠加，得到交直流混合电场模型；步骤3，利用交直流混合电场模型计算交直流混合电场。同时也公开了基于该方法的测量系统，包括交流电场传感器、直流电场传感器、第一高倍仪用放大电路、第二高倍仪用放大电路、检波滤波电路、带通滤波电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路和单片机。本发明专利技术实现了一种交直流混合电场测量方法及系统，具有较高的工程应用及科学研究的使用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交直流混合电场测量方法及系统，属于直流和工频强电感应测量技术和高压工程安全生产领域。
技术介绍
随着我国国民经济的高速发展，电力需求与俱增；同时我国负荷中心与能源中心的逆向分布，使得我国电网建设承担着大范围优化资源配置的重要作用。经济发达地区土地资源稀缺，负荷集中，环境保护压力大，因此将一次能源在能源中心转化为清洁二次能源，再输送到这些区域是缓解这些区域环境压力的主要途径经济发达地区电网密集，使得线路路径越来越紧张，电网建设也逐渐受到线路路径选择的制约，输电用地的拆迁等费用更是日益昂贵，在线路投资中比例越来越大，甚至出现拆迁费远远大于工程造价的情况。而且，华东等局部区域由于线路走廊趋紧张，目前已采取了交流特高压、直流特高压、直流线路极导线垂直配列，双回直流线路同塔架设等工程和技术措施以改善环境和减小对走廊的占用；但输电线路路径选择仍然十分闲难，改造现有输电线路走廊或在线路设计时，使多条超特高压交直流线路同塔架设，有效提高单位走廊输送容量，可有效节省土地资源，减小输电线路环境影响，是线路走廊紧张地区的线路设计的最优选择。工程上已经提出了特高压交直流线路泡合同塔架设的需求。而输电线路交直流混合架设时，交直流线路导线间距离较小，相互影响使得导线表面电位梯度不同程度的变大，混合线路的电磁环境较单回路交流或直流更为复杂，影响范刚较单回路交、直流线路大。虽然交直流电晕模式不尽相同，但由其产生的电晕噪声、无线电干扰的环境影响、测量方法、评价依据基本相同。而混合架设线路的交流电场和直流合成电场相互影响，形成了一个变化的混合电场。且由于交流电场和直流场对周围环境的影响机理不尽相同，测量仪器、测量方法不同，如何测量、评价混合电场的影响，避免工程运行后出现投诉和纠纷，同时，强电磁场环境中的感应电触电，作业人员轻者造成麻痛，重者造成伤亡。还有就是直接误触高压带电设备触电，这种情况下一定会造成作业人员重伤或死亡。以往人们对于感应电触电的防护采取的主要措施是通过穿绝缘手套和绝缘鞋的方法防止触电，由于感应电电压往往很高，超过普通绝缘手套和绝缘鞋的耐压水平，起不到绝缘效果，而绝缘水平高的手套和鞋，因为太笨拙穿着时无法工作，所以目前对感应电的防护还没有好的办法，导致一线员工在作业过程中经常被感应电伤害。对于现场工作的一线员工误走带电间隔和带电线路造成的直接触电事故的防护，传统的防护方法只是通过加强管理的手段来避免，技术上没有任何措施，一旦发生触电，肯定要造成触电人员的伤亡，是急需解决的制约工程建设的重大问题。因此研究混合架设线路的混合电场具有重大的社会效益和重要的技术经济意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种交直流混合电场测量方法及系统。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种交直流混合电场测量方法，包括以下步骤，步骤1，构建交流电场模型EAC，构建直流电场模型EDC；步骤2，将交流电场模型EAC和直流电场模型EDC进行叠加，得到交直流混合电场模型Eh＝EAC+EDC；步骤3，利用交直流混合电场模型计算交直流混合电场。交流电场模型EAC通过借助麦克斯韦方程组对交流电场进行垂直和水平方向分别进行投影变换后获得；直流电场模型通过使用多元变量微分方程并进行N项假设后，采用逐步镜像法或模拟电荷法获得。N＝6，6项假设为：a)空间电荷只影响场强幅值，不影响其方向；b)导线表面附件发生电离后，导线表面场强保持在起晕场强值；c)正负极导线起晕电压相等；d)不考虑离子的扩散作用；e)双极线路下正负离子迁移率相同；f)离子迁移率与电场强度无关，为一常数。交直流混合电场模型仅考虑了导线表面电场强度的变化，即认为交流电场和直流电场的相互作用仅仅表现在表而电位梯度的影响上；当计算直流分量时，交流导线电位为0，计算交流分量时，直流导线电位为0。一种交直流混合电场测量系统，包括交流电场传感器、直流电场传感器、第一高倍仪用放大电路、第二高倍仪用放大电路、检波滤波电路、带通滤波电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路和单片机；所述交流电场传感器的输出端与第一高倍仪用放大电路的输入端连接，所述第一高倍仪用放大电路的输出端与检波滤波电路的输入端连接，所述检波滤波电路的输出端与第一信号调理电路的输入端连接，所述第一信号调理电路的输出端与单片机连接，所述直流电场传感器的输出端与第二高倍仪用放大电路的输入端连接，所述第二高倍仪用放大电路的输出端与带通滤波电路的输入端连接，所述带通滤波电路的输出端与第二信号调理电路的输入端连接，所述第二信号调理电路的输出端与单片机连接。交流电场传感器包括上感应极板、下感应极板、并联电容、上极板接线端子和下极板接线端子；所述上感应极板和下感应极板之间绝缘，所述上感应极板和下感应极板的内侧相对，并且相对的内侧之间设置有并联电容，所述上极板接线端子与上感应极板的内侧连接，所述下极板接线端子与下感应极板的内侧连接，所述上极板接线端子和下极板接线端子为交流电场传感器的输出端。所述上感应极板和下感应极板均为球面型，凹陷的一侧为内侧。直流电场传感器包括旋转片、静止片、旋转轴、信号拾取电阻和驱动装置，所述旋转片和静止片同轴平行设置，所述旋转片和静止片之间绝缘，所述旋转片在旋转轴的带动下转动，所述驱动装置驱动旋转轴，所述旋转片接地，所述静止片固定不动，所述静止片通过信号拾取电阻接地。所述静止片的中心处设置有通孔，所述旋转轴的端部穿过通孔与旋转片连接。所述旋转片和静止片结构一致，均为每隔一定角度设有扇形孔的圆片。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术实现了一种交直流混合电场测量方法及系统，具有具有较高的工程应用及科学研究的使用价值。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。图2为本专利技术系统的结构框图。图3为交流电场传感器的结构示意图。图4为直流电场传感器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种交直流混合电场测量方法，包括以下步骤：步骤1，构建交流电场模型EAC，构建直流电场模型EDC。(1)交流电场模型EAC；交流电场模型EAC通过借助麦克斯韦方程组对交流电场进行垂直和水平方向分别进行投影变换后获得；具体思路是：求解三维空间中的麦克斯韦微分方程组，基于水平长导线情况，电磁场仅有水平和垂直两个方向的分量，进一步借助投影变换得到计算公式。对于水平架空线路来说，产生交流电场的源为线路中的电流，属工频正弦激励，此时在线性媒质、正弦激励且稳态条件下，一般形式的麦克斯韦方程组可归结为不显含时间的复相量表示形式，即任何一个电、磁场量都可以用一个复相量表示，因此正弦稳态情况下的时变电场也简称为时谐电磁场，麦克斯韦方程组可以写成相量形式：式中，H为磁场强度，J为电流密度，ω为正弦激励角频率，D为电位移矢量，E为电场强度，B为磁感应强度，ρ为电荷密度；以相量形式表征的各场量和源量均仅为空间坐标的函数，其模值为相应正弦量的有效值。例如，实际的时变电场E(t)可由E在时域表示为：该式为一正弦交变模型，|E|为交流电场峰值，为初相位；通过解此方程组，可得电力线路附近电场强度水平和垂直分量的近似计算公式：式中，Ex、Ez分别为交流电场水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流混合电场测量方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，构建交流电场模型EAC，构建直流电场模型EDC；步骤2，将交流电场模型EAC和直流电场模型EDC进行叠加，得到交直流混合电场模型Eh＝EAC+EDC；步骤3，利用交直流混合电场模型计算交直流混合电场。

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合电场测量方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，构建交流电场模型EAC，构建直流电场模型EDC；步骤2，将交流电场模型EAC和直流电场模型EDC进行叠加，得到交直流混合电场模型Eh＝EAC+EDC；步骤3，利用交直流混合电场模型计算交直流混合电场。2.根据权利要求1所述的一种交直流混合电场测量方法，其特征在于：交流电场模型EAC通过借助麦克斯韦方程组对交流电场进行垂直和水平方向分别进行投影变换后获得；直流电场模型通过使用多元变量微分方程并进行N项假设后，采用逐步镜像法或模拟电荷法获得。3.根据权利要求1或2所述的一种交直流混合电场测量方法，其特征在于：N＝6，6项假设为：a)空间电荷只影响场强幅值，不影响其方向；b)导线表面附件发生电离后，导线表面场强保持在起晕场强值；c)正负极导线起晕电压相等；d)不考虑离子的扩散作用；e)双极线路下正负离子迁移率相同；f)离子迁移率与电场强度无关，为一常数。4.根据权利要求1所述的一种交直流混合电场测量方法，其特征在于：交直流混合电场模型仅考虑了导线表面电场强度的变化，即认为交流电场和直流电场的相互作用仅仅表现在表而电位梯度的影响上；当计算直流分量时，交流导线电位为0，计算交流分量时，直流导线电位为0。5.一种交直流混合电场测量系统，其特征在于：包括交流电场传感器、直流电场传感器、第一高倍仪用放大电路、第二高倍仪用放大电路、检波滤波电路、带通滤波电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路和单片机；所述交流电场传感器的输出端与第一高倍仪用放大电路的输入端连接，所述第一高倍仪用放大电路的输出端与检波滤波电路的输入端连接，所述检波滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，朱斌，宁玉宝，朱超，徐懂理，张连芹，张建忠，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司检修分公司，国网江苏省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32