换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法及暂态电压测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法及暂态电压测量方法，该现场校准方法结合实验室条件下的标准直流电场环境、标准交流电场环境和现场安装环境，获取高压极线电压在电场仪处产生电场的比例系数k1及电场仪输入输出比例k2，完成对测量装置的校准，不仅填补了换流站直流场暂态电压非接触式测量装置现场校准技术的空白，而且提高了暂态电压测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法及暂态电压测量方法
本专利技术属于电力系统暂态电压测量
，涉及高压换流站直流场暂态电压测量技术，具体涉及一种换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法及暂态电压测量方法。
技术介绍
高压换流站直流场监测过程中测量得到的暂态电压波形对于换流站直流场的过电压校验及绝缘配合分析具有重要的参考价值。换流站直流场暂态电压的频率覆盖范围较广(直流～数MHz)、幅值较高(最高可至数千kV)。直流场已配置的直流分压器主要针对直流工作电压，带宽和采样率有限，难以满足直流场暂态电压的测量要求。而如果专门针对直流场暂态电压特性设计接触式分压器，不仅带宽的性能指标要求难以满足，而且高电压的绝缘要求导致其绝缘设计成本极高。近年来，随着电场仪的发展，其带宽和稳定性均达到较高水平，例如光学电场仪的带宽可以覆盖5Hz～100MHz，体积仅为几个cm3，从而使采用非接触式测量高压极线上的电压成为可能。其基本原理如图1所示，原有的直流分压器2通过直流分压器支柱4安装在高压极线1和大地之间，原有的直流分压器高压线端接入高压极线1，电场仪3设置在高压极线下方、临近绝缘子12地电位端水平高度以下的位置。当高压极线1上产生暂态电压波形U(t)时，附近会相应产生感应电场E(t)，电场仪便通过测量感应电场，再通过对感应电场进行数据处理间接得到高压换流站直流场的暂态电压。然而，若不对包含电场仪在内的测量装置进行现场校准，将会严重影响暂态电压的测量精度，进而影响换流站直流场暂态电压监测效果。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在，针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，在无需停电或额外增加其它试验设备的前提下，结合已有直流分压器直流电压完成对暂态电压非接触式测量装置的现场校准。本专利技术另一目的旨在，基于上述换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，提供一种换流站直流场暂态电压非接触式测量方法。本专利技术提供的换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，所针对的用于换流站直流场暂态电压非接触测量的测量装置包括电场仪以及与电场仪依次连接的数据采集系统和数据处理系统等设备；所述电场仪测量模式一般包括直流测量模式和交流(暂态)测量模式。本专利技术采用的电场仪为市场外购的自带直流电场转化模块的电场仪，或者由静态场强仪与直流电场转化模块组合而成的电场仪。经研究，当采用包含电场仪在内的测量装置对换流站直流场暂态电压进行测量时，若高压极线上产生暂态电压波形U(t)，电场仪附近会相应产生电场E(t)，电场仪测量得到的输出电压为Uout(t)，因此有以下关系式：E(t)＝k1U(t)(1)Uout(t)＝k2E(t)(2)即得到：Uout(t)＝k1k2U(t)(3)。因此根据输出电压Uout(t)就可以得到高压极线上产生的暂态电压波形，其关键在于确定高压极线电压在电场仪处产生电场的比例系数k1和电场仪输入输出比例系数k2，获取系数k1和k2的过程即称为校准过程。由于k1系数与电场仪布置位置、高压极线结构以及高压极线对地高度等多方面的因素，目前必须要电场仪现场安装后再进行“现场”校准才能获得准确的k1值。k2系数主要与电场仪的输入输出比相关。本专利技术现场校准的目的是确定高压极线电压在电场仪处产生电场的比例系数k1和电场仪输入输出比例系数k2。先在实验室条件下，构建标准直流电场环境和标准交流电场环境，于标准直流电场环境和标准交流电场环境下对测量装置进行校准，获得直流电场测量变比系数k2DC和交流电场测量变比系数k2AC；之后在将测量装置安装到现场，依据直流电场测量变比系数k2DC、直流场已有直流分压器获得的高压极线直流电压幅值以及电场仪输出结果，对测量装置进行现场校准，获得高压极线电压在电场仪处产生电场的比例系数k1，最终获取暂态电压非接触式测量装置的k1系数和k2系数，实现测量装置的现场校准，具体包括以下步骤：(1)对电场仪进行带宽测试，获得电场仪的频率响应特性曲线，取频率响应特性曲线幅值平坦段的下限频率f0，以及与平坦段频率幅值相差±3％以内的下限频率fL；(2)分别构建标准直流电场环境和标准交流电场环境；(21)在标准直流电场环境下，将电场仪设置为直流测量模式，设置电场仪直流电场转化模块转化频率为f0和fL之间的任意频率；对测量装置进行测试，根据UDC1＝k2DCEDC1，得到直流电场测量变比系数k2DC，EDC1为标准直流电场环境下电场仪处产生的电场强度幅值，UDC1为电场仪测量到的与电场强度幅值EDC1相对应的输出电压值；(22)在标准交流电场环境下，将电场仪设置为交流测量模式，设置标准交流电场的频率为f0和fL之间的任意频率；对测量装置进行测试，根据UAC1＝k2ACEAC1，得到交流电场测量变比系数k2AC，EAC1为标准交流电场环境下电场仪处产生的电场强度幅值，UAC1为电场仪测量到的与电场强度幅值EAC1相对应的输出电压值；并将该交流电场测量变比系数k2AC作为电场仪输入输出比例系数k2，即k2＝k2AC；(3)将测量装置安装到换流站高压极线下方、临近绝缘子地电位端水平高度以下的位置，将电场仪设置为直流测量模式，设置电场仪直流电场转化模块转化频率为f0和fL之间的任意频率；此时，电场仪的输出电压为UDC2，结合直流电场测量变比系数k2DC，根据UDC2＝k2DCEDC2，得到换流站直流场在电场仪处产生的电场强度EDC2；(4)结合步骤(3)得到的电场仪处的电场强度EDC2及换流站设置的直流分压器测量得到的高压极线直流电压UDC3，根据EDC2＝k1UDC3，得到高压极线电压在电场仪处产生电场的比例系数k1，完成对测量装置的校准。上述换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，所述标准直流电场环境由标准直流电源、标准电场平行极板、标准直流电压测量装置构成，所述标准直流电源高压端与标准电场平行极板高压极板连接，低压端和标准电场平行极板低压极板接地，所述标准直流电压测量装置两端并联于标准直流电源两端，所述测量装置的电场仪置于标准电场平行极板高、低压极板之间。上述换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，所述标准交流电场环境由信号发生器、功率放大器、标准电场平行极板、标准交流电压测量装置构成，所述信号发生器经功率放大器与标准电场平行极板高压极板连接，所述功率放大器另一端和标准电场平行极板低压极板接地，所述标准交流电压测量装置两端并联于功率放大器两端，所述测量装置的电场仪置于标准电场平行极板高、低压极板之间。上述换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，只需要在多个电场仪出厂时，按照步骤(1)-步骤(3)，确定了直流电场测量变比系数k2DC和交流电场测量变比系数k2AC，再将多个电场仪分别安装到各个换流站现场，利用直流分压器测量得到的高压极线直流电压，便可实现对测量装置的校准，现场校准方法便捷、高效。本专利技术进一步基于上述换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，提供了一种换流站直流场暂态电压非接触式测量方法，将测量装置转换至交流测量模式，利用上述测量装置的现场校准方法得到高压极线电压在电场仪处产生电场的比例系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，所述用于换流站直流场暂态电压非接触测量的测量装置包括电场仪以及与电场仪依次连接的数据采集系统和数据处理系统；所述电场仪测量模式包括直流测量模式和交流测量模式，其特征在于该测量装置的现场校准方法包括以下步骤：(1)对电场仪进行带宽测试，获得电场仪的频率响应特性曲线，取频率响应特性曲线幅值平坦段的下限频率f0，以及与平坦段频率幅值相差±3％以内的下限频率fL；(2)分别构建标准直流电场环境和标准交流电场环境；(21)在标准直流电场环境下，将电场仪设置为直流测量模式，设置电场仪直流电场转化模块转化频率为f0和fL之间的任意频率；对测量装置进行测试，根据UDC1＝k2DCEDC1，得到直流电场测量变比系数k2DC，EDC1为标准直流电场环境下电场仪处产生的电场强度幅值，UDC1为电场仪测量到的与电场强度幅值EDC1相对应的输出电压值；(22)在标准交流电场环境下，将电场仪设置为交流测量模式，设置标准交流电场的频率为为f0和fL之间的任意频率；对测量装置进行测试，根据UAC1＝k2ACEAC1，得到交流电场测量变比系数k2AC，EAC1为标准交流电场环境下电场仪处产生的电场强度幅值，UAC1为电场仪测量到的与电场强度幅值EAC1相对应的输出电压值；并将该交流电场测量变比系数k2AC作为电场仪输入输出比例系数k2，即k2＝k2AC；(3)将测量装置安装到换流站高压极线下方、临近绝缘子地电位端水平高度以下的位置，将电场仪设置为直流测量模式，设置电场仪直流电场转化模块转化频率为f0和fL之间的任意频率；此时，电场仪的输出电压为UDC2，结合直流电场测量变比系数k2DC，根据UDC2＝k2DCEDC2，得到换流站直流场在电场仪处产生的电场强度EDC2；(4)结合步骤(3)得到的电场仪处的电场强度EDC2及换流站设置的直流分压器测量得到的高压极线直流电压UDC3，根据EDC2＝k1UDC3，得到高压极线电压在电场仪处产生电场的比例系数k1，完成对测量装置的校准。...

【技术特征摘要】
1.一种换流站直流场暂态电压非接触式测量装置的现场校准方法，所述用于换流站直流场暂态电压非接触测量的测量装置包括电场仪以及与电场仪依次连接的数据采集系统和数据处理系统；所述电场仪测量模式包括直流测量模式和交流测量模式，其特征在于该测量装置的现场校准方法包括以下步骤：(1)对电场仪进行带宽测试，获得电场仪的频率响应特性曲线，取频率响应特性曲线幅值平坦段的下限频率f0，以及与平坦段频率幅值相差±3％以内的下限频率fL；(2)分别构建标准直流电场环境和标准交流电场环境；(21)在标准直流电场环境下，将电场仪设置为直流测量模式，设置电场仪直流电场转化模块转化频率为f0和fL之间的任意频率；对测量装置进行测试，根据UDC1＝k2DCEDC1，得到直流电场测量变比系数k2DC，EDC1为标准直流电场环境下电场仪处产生的电场强度幅值，UDC1为电场仪测量到的与电场强度幅值EDC1相对应的输出电压值；(22)在标准交流电场环境下，将电场仪设置为交流测量模式，设置标准交流电场的频率为为f0和fL之间的任意频率；对测量装置进行测试，根据UAC1＝k2ACEAC1，得到交流电场测量变比系数k2AC，EAC1为标准交流电场环境下电场仪处产生的电场强度幅值，UAC1为电场仪测量到的与电场强度幅值EAC1相对应的输出电压值；并将该交流电场测量变比系数k2AC作为电场仪输入输出比例系数k2，即k2＝k2AC；(3)将测量装置安装到换流站高压极线下方、临近绝缘子地电位端水平高度以下的位置，将电场仪设置为直流测量模式，设置电场仪直流电场转化模块转化频率为f0和fL之间的任意频率；此时，电场仪的输出电压为...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢施君，曹树屏，庄池杰，曾嵘，时卫东，刘凡，张榆，张晨萌，姜南希，花若蓉，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，清华大学，中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：四川,51