一种具有防雨功能的高电位电流采集系统技术方案

一种具有防雨功能的高电位电流采集系统，包括数据采集箱、数据接收装置和触发装置，所述数据采集箱包括屏蔽箱及安装在屏蔽箱内的数据采集盒和可调电阻，所述屏蔽箱接高压导线并通过绝缘子吊挂在横担上，所述可调电阻的一端与屏蔽箱电连接，另一端通过外部设有绝缘层的导电铜条与屏蔽箱下方的放电电极电连接，可调电阻的阻值控制线和电压测量电缆与数据采集盒连接，所述数据采集盒通过光纤与数据接收装置和触发装置交换信息。本发明专利技术将高压侧的数据采集部分放置在金属屏蔽箱内，并通过光纤实现高低压侧的信息传输，不仅可以屏蔽各种电磁干扰，保证高低压侧之间的电气绝缘，而且适于在淋雨条件下使用，为淋雨状态下空气间隙放电的研究创造有利条件。

A high potential current acquisition system with rainproof function

A high potential current acquisition system with rain proof function, including a data acquisition box, a data receiving device and a trigger device. The data acquisition box includes a shielding box and a data collection box and adjustable resistance installed in a shielding box. The shielding box is connected to a high voltage wire and hangs on a horizontal load through an edge, and the adjustable electricity is adjustable. The hindrance end is electrically connected with the shielding box, the other end is electrically connected with the discharge electrode under the shielding box by the conductive copper strip with an insulating layer outside, and the resistance control line and the voltage measuring cable are connected with the data acquisition box. The data acquisition box exchange information with the data receiving device and the trigger device through the fiber. In the invention, the data acquisition part of the high pressure side is placed in the metal shield box, and the information transmission of the high and low pressure side is realized through the optical fiber. It can not only shield various electromagnetic interference, ensure the electrical insulation between the high and low pressure side, but also be suitable for use in the rain condition, and create the research on the discharge in the air clearance under the raining state. Good conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种具有防雨功能的高电位电流采集系统
本专利技术涉及一种可以在淋雨、强干扰条件下使用的高电位电流采集系统，属于测量

技术介绍
在超高压/特高压输电线路中，空气是最常见的绝缘介质，绝缘闪络和击穿故障是输电系统中最重要的危害之一。特高压线路大幅度提高了线路的电压等级，电压等级的提升也导致了线路设备绝缘要求的大幅提升，对长空气间隙放电的研究显得更加重要。国内外的学者对干燥条件下空气间隙的击穿过程进行了大量的试验研究，结果表明击穿电压随间隙长度的增加会呈现“饱和”的趋势。但是对于降雨条件下长空气间隙的放电过程，学者们进行的研究十分有限，也未能达成广泛的共识。近年来，我国局部地区空气污染越来越严重，雨水电导率持续增加，有时可高达2000μS/cm，雨水的导电能力显著增强。而在极端的暴雨条件下，瞬间降雨强度甚至可以超过10mm/min，线路的绝缘能力面临着严峻的考验。从以往高压输电线路的运行情况来看，在降雨尤其是暴雨条件下，会发生导线闪络事故，金具部分因为场强高，更容易发生闪络。因此，对淋雨状态下空气间隙放电的研究具有重大的工程意义，而测量放电电流是研究空气间隙放电的有效方法。目前广泛采用的高压放电电流测量方式主要有两种：一种是在高压电极侧串入罗氏线圈的方式；另一种是在低压电极与地线之间串入采样电阻，通过测量电阻两端的电压计算放电电流。但是随着研究的不断深入，学者们发现这两种测量方法均存在诸多弊端。罗氏线圈的测量结果受其频率响应特性的影响较大，当测量电流存在直流分量时更是如此。而使用在低压端串入电阻的测量方式时，只有当接地平板足够大时，才能保证空间电离产生的正离子全部进入接地平板。同时，由于间隙距离较大，而正离子的迁移速度较慢，因此在接地平板处测得的电流不能实时反映放电的物理过程。基于以上的考虑，近年来通常选择在高压侧串入采样电阻的方式来测量预放电电流。预放电电流通常以脉冲形式出现，波形上升时间短，这就要求测量系统具有较大的模拟带宽；测量设备的高压部分接入放电电路中，电位很高，要求具有良好的电气绝缘，以保证低压采样设备的电气安全；预放电电流的测量在高压环境下进行，属于快速暂态信号的时域测量，要求测量系统具有一定的抗电磁干扰能力。现有的高压侧预放电电流测量装置在长间隙放电实验中取得了良好的测量效果，但也存在一些问题，例如电源持续工作时间短、体积庞大不便于拆装充电、无法对设备进行远程智能控制、造价高昂和触发方式单一。除此以外，因为对淋雨条件下长间隙放电实验的研究较少，现有的测量装置在设计时并没有考虑防雨问题，因此有必要加以改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种具有防雨功能的高电位电流采集系统，为淋雨状态下空气间隙放电的研究创造有利条件。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种具有防雨功能的高电位电流采集系统，构成中包括数据采集箱、数据接收装置和触发装置，所述数据采集箱包括屏蔽箱及安装在屏蔽箱内的数据采集盒和可调电阻，所述屏蔽箱接高压导线并通过绝缘子吊挂在横担上，所述可调电阻的一端通过罩在其外部的电阻屏蔽罩与屏蔽箱电连接，另一端通过外部设有绝缘层的导电铜条与屏蔽箱下方的放电电极电连接，可调电阻的阻值控制线和电压测量电缆与数据采集盒连接，所述数据采集盒通过光纤与数据接收装置和触发装置交换信息。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述导电铜条位于屏蔽箱以外的部分设有防雨罩。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述可调电阻包括安装在PCB电路板上的多个采样电阻和与每个采样电阻相对应的电控开关和TVS稳压管，多个采样电阻串联连接后接于电阻屏蔽罩与导电铜条之间并通过电压测量电缆与数据采集盒连接，每个电控开关的常开触点和每个TVS稳压管并接在对应的采样电阻上，电控开关的开关控制器通过阻值控制线与数据采集盒连接，在PCB电路板上还设有放电管，所述放电管接于电阻屏蔽罩与导电铜条之间。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述屏蔽箱的内部由金属隔板分为上、中、下三个腔，所述数据采集盒固定在上腔内，所述可调电阻及其外部的电阻屏蔽罩位于中腔内，外部设有绝缘层的导电铜条穿过屏蔽箱的内凹底板和下隔板的中心孔与放电电极和可调电阻连接。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述屏蔽箱的侧壁为圆筒状并沿其竖直轴线分为三段，相邻的两段之间通过下段上端的外螺纹和上段下端的内螺纹连接，屏蔽箱的下端周围涂有憎水材料。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述触发装置包括触发源和光电转换装置，所述触发源产生的触发信号由光电转换装置转换成光信号后通过光纤送到数据采集盒。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述光纤靠近数据接收装置和光电转换装置的部位用防雨杆塔挂高。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，构成中还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板固定在横担上并通过充电线给数据采集盒内的蓄电池充电，所述充电线固定在太阳能电池板上的遥控伸缩臂上。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述触发源包括电容分压器、衰变电路和电压比较器，所述电容分压器的一端接地，另一端接冲击电压发生器，电容分压器输出的电压信号经衰变电路处理后送入电压比较器的同相输入端，所述电压比较器的反相输入端接参考电压，输出端接光电转换装置的输入端。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述触发源包括光探头、光电倍增管和电压比较器，所述光探头接收高压放电产生的光信号，所述光电倍增管的光信号输入端接光探头，电流信号输出端经信号转换电阻接地，信号转换电阻输出的电压信号接电压比较器的同相输入端，所述电压比较器的反相输入端接参考电压，输出端接光电转换装置的输入端。上述具有防雨功能的高电位电流采集系统，所述触发源包括磁感应线圈和电压比较器，所述磁感应线圈置于放电电极的下方，磁感应线圈输出的电压信号接电压比较器的输入端，所述电压比较器的输出端接光电转换装置的输入端。本专利技术将高压侧的数据采集部分放置在金属屏蔽箱内，并通过光纤实现高低压侧的信息传输，不仅可以屏蔽各种电磁干扰，保证高低压侧之间的电气绝缘，而且适于在淋雨条件下使用，为淋雨状态下空气间隙放电的研究创造有利条件。此外，本专利技术还具有结构简单、体积小、测量带宽大、测量精度高、适用范围广等优点，可以应用于各种高压试验的场合。附图说明图1是高电位电流测量装置的总体结构示意图；图2是数据采集箱结构原理图；图3是可调电阻结构原理图；图4是电压比较器式触发源示意图；图5是光信号触发式触发源示意图；图6是磁感应触发式触发源示意图；图7是充电系统充电状态示意图；图8是实验过程中充电系统状态示意图。图中各标号清单为：1、太阳能电池板，2、横担，3、绝缘子，4、数据采集箱，5、光纤，5-1、数据光纤，5-2、触发光纤，6、数据接收装置，7、光电转换装置，8、防雨杆塔，9、触发源，10、放电电极，11、防雨罩，12、高压导线，13、屏蔽箱，14、数据采集盒，15、电压测量电缆，16、导电铜条，17、绝缘层，18、可调电阻，19、电阻屏蔽罩，20、阻值控制线，21、放电管，22、TVS稳压管，23、电控开关，24、采样电阻，25、PCB电路板，26、开关控制器，27、电容分压器，28、衰变电路，29、电压比较器，30、伸缩臂，31、充电线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有防雨功能的高电位电流采集系统，其特征是，构成中包括数据采集箱(4)、数据接收装置(6)和触发装置，所述数据采集箱(4)包括屏蔽箱(13)及安装在屏蔽箱(13)内的数据采集盒(14)和可调电阻(18)，所述屏蔽箱(13)接高压导线(12)并通过绝缘子(3)吊挂在横担(2)上，所述可调电阻(18)的一端通过罩在其外部的电阻屏蔽罩(19)与屏蔽箱(13)电连接，另一端通过外部设有绝缘层(17)的导电铜条(16)与屏蔽箱(13)下方的放电电极(10)电连接，可调电阻(18)的阻值控制线(20)和电压测量电缆(15)与数据采集盒(14)连接，所述数据采集盒(14)通过光纤(5)与数据接收装置(6)和触发装置交换信息。

【技术特征摘要】
1.一种具有防雨功能的高电位电流采集系统，其特征是，构成中包括数据采集箱(4)、数据接收装置(6)和触发装置，所述数据采集箱(4)包括屏蔽箱(13)及安装在屏蔽箱(13)内的数据采集盒(14)和可调电阻(18)，所述屏蔽箱(13)接高压导线(12)并通过绝缘子(3)吊挂在横担(2)上，所述可调电阻(18)的一端通过罩在其外部的电阻屏蔽罩(19)与屏蔽箱(13)电连接，另一端通过外部设有绝缘层(17)的导电铜条(16)与屏蔽箱(13)下方的放电电极(10)电连接，可调电阻(18)的阻值控制线(20)和电压测量电缆(15)与数据采集盒(14)连接，所述数据采集盒(14)通过光纤(5)与数据接收装置(6)和触发装置交换信息。2.根据权利要求1所述的具有防雨功能的高电位电流采集系统，其特征是，所述导电铜条(16)位于屏蔽箱(13)以外的部分设有防雨罩(11)。3.根据权利要求1或2所述的具有防雨功能的高电位电流采集系统，其特征是，所述可调电阻(18)包括安装在PCB电路板(25)上的多个采样电阻(24)和与每个采样电阻(24)相对应的电控开关(23)和TVS稳压管(22)，多个采样电阻(24)串联连接后接于电阻屏蔽罩(19)与导电铜条(16)之间并通过电压测量电缆(15)与数据采集盒(14)连接，每个电控开关(23)的常开触点和每个TVS稳压管(22)并接在对应的采样电阻(24)上，电控开关(23)的开关控制器(26)通过阻值控制线(20)与数据采集盒(14)连接，在PCB电路板(25)上还设有放电管(21)，所述放电管(21)接于电阻屏蔽罩(19)与导电铜条(16)之间。4.根据权利要求3所述的具有防雨功能的高电位电流采集系统，其特征是，所述屏蔽箱(13)的内部由金属隔板分为上、中、下三个腔，所述数据采集盒(14)固定在上腔内，所述可调电阻(18)及其外部的电阻屏蔽罩(19)位于中腔内，外部设有绝缘层(17)的导电铜条(16)穿过屏蔽箱(13)的内凹底板和下隔板的中心孔与放电电极(10)和可调电阻(18)连接。5.根据权利要求4所述的具有防雨功能的高电位电流采集系统，其特征是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜辉，律方成，张程，王新宇，杨广华，王华倩，邓畅宇，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13