一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法技术

本发明专利技术公开一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法，作为重构管道内部电场分布和缺陷检测定位的基础，包括如下步骤：测量管道内壁和导杆外表面上的感应电荷分布，设计传感器和测量电路；测量与发射模块；接收与处理模块；最后，对所有测量电极上的电荷密度值进行拟合，得到气体绝缘输电管道内壁和导杆表面的感应电荷密度分布。

【技术实现步骤摘要】
一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法
本专利技术属于气体绝缘输电管道检测
，涉及一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法。
技术介绍
气体绝缘输电管道凭借其占地面积小、可靠性高和环境友好等特点，在电力系统中得到了广泛的应用。气体绝缘输电管道在运行过程中会由于机械损伤和杂质粘附等因素，形成缺陷，畸变电场分布，诱发绝缘故障，严重威胁电力系统的安全稳定运行。本专利技术提出一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法，利用管道内壁和导杆外表面的感应电荷分布，可以实现管道内部电场的重构以及缺陷的检测和定位。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法，作为重构管道内部电场分布和缺陷检测定位的基础。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：1)传感器模块为了测量管道内壁和导杆外表面上的感应电荷分布，设计了图1所示的传感器和测量电路。首先，以阵列的形式在管道壁上切割出若干方形的通孔，用于安装测量电极；切割后的方形残料用于加工测量电极。然后，将方形测量电极在绝缘漆中浸渍，晾干后装回通孔，使严丝合缝。浸渍绝缘漆可以实现测量电极与管道壁的电气隔离，方便测量电极上的充放电电流。最后，在测量电极上开非贯穿的螺孔，并拧上螺丝用于连接信号线。气体绝缘管道导杆上的传感器设计与制作流程与管道壁相同。2)测量与发射模块测量与发射模块主要由信号线、多路复用器、串联电阻、信号放大器和发生模块组成。多路复用器用于从多路信号中每次选择一路进行测量；充放电电流流经串联电阻将模拟电流信号转化为模拟电压信号，经放大器放大后进行无线发射。需要注意的是，由于导杆上的电位是高电位，需要将所有的电子元器件放置在高压屏蔽笼内，所有元器件的地电位端口接高压屏蔽笼。3)接收与处理模块接收与处理模块在接收到模拟电压信号后，通过A/D转换模块将模拟信号转为数字信号，经采集卡录入计算机。计算机利用如下公式将充放电电流信号转化为测量电极上的感应电荷密度。最后，对所有测量电极上的电荷密度值进行拟合，得到气体绝缘输电管道内壁和导杆表面的感应电荷密度分布。有益效果图1所示为仿真和试验用的气体绝缘管道模型，由于该管道模型为旋转对称结果，在圆周方向上电荷密度相同，因此只展示高度方向上的感应电荷密度分布。图2所示为依据该模型，仿真和测量得到的感应电荷密度分布对比。测量得到的感应电荷密度分布与理论计算高度一致，证明了该测量方法的有效性。附图说明图1所示为气体绝缘输电管道模型。图2所示为仿真和测量得到的感应电荷密度分布对比。具体实施方式以下结合附图来对本专利技术作进一步的说明。本专利技术一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法，作为重构管道内部电场分布和缺陷检测定位的基础，具体如下：1)传感器模块为了测量管道内壁和导杆外表面上的感应电荷分布，设计了传感器和测量电路。首先，以阵列的形式在管道壁上切割出若干方形的通孔，用于安装测量电极；切割后的方形残料用于加工测量电极。然后，将方形测量电极在绝缘漆中浸渍，晾干后装回通孔，使严丝合缝。浸渍绝缘漆可以实现测量电极与管道壁的电气隔离，方便测量电极上的充放电电流。最后，在测量电极上开非贯穿的螺孔，并拧上螺丝用于连接信号线。气体绝缘管道导杆上的传感器设计与制作流程与管道壁相同。2)测量与发射模块测量与发射模块主要由信号线、多路复用器、串联电阻、信号放大器和发生模块组成。多路复用器用于从多路信号中每次选择一路进行测量；充放电电流流经串联电阻将模拟电流信号转化为模拟电压信号，经放大器放大后进行无线发射。需要注意的是，由于导杆上的电位是高电位，需要将所有的电子元器件放置在高压屏蔽笼内，所有元器件的地电位端口接高压屏蔽笼。3)接收与处理模块接收与处理模块在接收到模拟电压信号后，通过A/D转换模块将模拟信号转为数字信号，经采集卡录入计算机。计算机将充放电电流信号转化为测量电极上的感应电荷密度。最后，对所有测量电极上的电荷密度值进行拟合，得到气体绝缘输电管道内壁和导杆表面的感应电荷密度分布。1、本实施例中，圆周方向测量电极数量为32，高度方向上测量电极数量为12，相邻测量电极间隔为1mm。为了获得更为精准的测量结果，可以适当减小测量电极的尺寸、增加测量电极的数量和减小相邻电极的间距。2、串联电阻用于将电流信号转化为电压信号，若数值过大，会造成测量系统响应变慢，时域波形发生畸变；数值过小，电压信号微弱，数据信噪比低。对于工频交流电压，最佳的串联电阻值为1MΩ。图1所示为气体绝缘输电管道模型，图2所示为仿真和测量得到的感应电荷密度分布对比图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法，其特征在于，作为重构管道内部电场分布和缺陷检测定位的基础，包括如下步骤：/n1)传感器模块/n测量管道内壁和导杆外表面上的感应电荷分布，设计传感器和测量电路：/n2)测量与发射模块/n测量与发射模块主要由信号线、多路复用器、串联电阻、信号放大器和发生模块组成：/n多路复用器用于从多路信号中每次选择一路进行测量；充放电电流流经串联电阻将模拟电流信号转化为模拟电压信号，经放大器放大后进行无线发射；/n3)接收与处理模块/n接收与处理模块在接收到模拟电压信号后，通过A/D转换模块将模拟信号转为数字信号，经采集卡录入计算机，计算机将充放电电流信号转化为测量电极上的感应电荷密度；/n最后，对所有测量电极上的电荷密度值进行拟合，得到气体绝缘输电管道内壁和导杆表面的感应电荷密度分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种测量气体绝缘输电管道感应电荷分布的方法，其特征在于，作为重构管道内部电场分布和缺陷检测定位的基础，包括如下步骤：
1)传感器模块
测量管道内壁和导杆外表面上的感应电荷分布，设计传感器和测量电路：
2)测量与发射模块
测量与发射模块主要由信号线、多路复用器、串联电阻、信号放大器和发生模块组成：
多路复用器用于从多路信号中每次选择一路进行测量；充放电电流流经串联电阻将模拟电流信号转化为模拟电压信号，经放大器放大后进行无线发射；
3)接收与处理模块
接收与处理模块在接收到模拟电压信号后，通过A/D转换模块将模拟信号转为数字信号，经采集卡录入计算机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进，梁虎成，杜伯学，王泽华，张程，冉昭玉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12