检测电场定向分量的电容式传感器（１１）包含一个内电极（１２）和一个屏蔽电极（１４），其特征在于屏蔽电极（１４）包围着内电极（１２），并留有一个开口（１６），由此当传感器指向产生电场的物体时，内电极可检测穿过开口的那部分电场。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种能感受电场变化的电容式传感器，还涉及装备这种传感器、可在一定距离处测量高电压导体电位的测量装置，以及这种测量的一种方法。测量装置检测到的其它量是暂态量和电离放电。此测量装置尤其适用于单相或多相电网的电压测量，来控制电力的输配电，或者可作为能源消费借贷记帐的基础。
技术介绍
通常需要有距离地测量高压线的电压。例如，在配电网络中连接的几个导体中，可能需要特别确定其中一个导体的电压。这种电压测量的目的是为了控制配电网的电压降，或者是控制电压降不超过极限值；也可能是另一种问题，即需要根据测量到的电压值，计算通过的电能。在这两种情况下，都非常需要一套简单而且便宜的测量设备，它灵活且借助于它经济上可行地获取配电网上测量点的密化。目前使用的检测器和测量装置昂贵而且复杂，使用时通常必须与高压线如电压变压器相连接才能测量。这些测量方法需要相当高的投资，因此与低投资、高灵活性的宗旨背道而驰。从EP-B1-0 181 054可知，一种用来测量立于地表上电力导体与大地之间电位差的装置已为人所知。所说的这种装置安装在导体上，而且它通常是环状结构。此装置的一个不足之处是它必须安放在导体之上，这样除了需要大的投资外，还会引起运行干扰。在P.Sarma Maruvada，R.D.Dallaire以及R.Pedneault所著的文章“Development of field-mill instruments forground-level and above-ground level electric measurementunder HVDC transmission lines”——刊登在1983年3月的IEEETransaction on Power Apparatus and Systems第PAS-102卷，第3号，第738-744页上，提及通俗名为“field mill”的一种装置，可在地平面测量高压导体下的电场。此装置基本上包含一个固定于地电位的电极——形状如圆桶形的盒子且在其上侧可能有，例如6个扇形的开口，以及一个在盒子里、但与其电绝缘的旋转电极。此旋转电极包含六个相同的叶片，构成伯努利双纽线，均匀地分布在一个圆周内。此装置既可用于与地平面同一水平面上——只需在地面上掘一洞，将装置安放其中，再用一个带有为装置开了孔的金属保护盘覆盖其上；还可安放成凸出在地面上状。上述这篇文章还揭示了一种可在地平面上测量高压导体下电场的装置。该装置包含两个金属圆桶，每个圆桶在长度方向分成互相绝缘的两半。圆桶可以有相同或不同的半径，但长度是不一样的。圆桶以不同的速度旋转，从机械的观点看，圆桶以相反方向旋转是可取的。上文描述的这些装置存在的一个问题是两者都对干扰电场敏感，因此使测量结果大大失真；另一个问题是，两者设计都比较复杂。从US-4,328,461中，可知一种测量电场的装置。此装置的任务是在雷雨时研究大气的电特性。据介绍，此装置有三种实施方案，其基本设计包含两个半球形的电极，两电极之间放入一个测量和生成测量数据的装置。在第二种方案里，测量电极是两个圆形的金属板，与此相关的测量电子线路安放在金属板之间，因此至少部分元件可以得到屏蔽。在第三种方案里，测量电极是两个相互绝缘的半圆桶电极，电子线路与上述方法相同，放在电极之间。这种测量雷电时电场的装置已为人所知，由于它使用两个相同的金属板，故具有一定的方向灵敏度。但是，由于它不能屏蔽掉非所要求的电场，因而在实际应用时，由于只需测量某个高压部件所产生的电场，故这种装置无法得到应用。专利技术概述本专利技术的目的是获得一种测量装置，用来测量电力系统中从许多高压部件里选取的某个部件的电压，且装置可以放在离被测物体一定的距离处测量。这种测量装置应该设计简单、使用灵活而且造价低廉；应该能够屏蔽掉不希望有的电场；应该能够以简单的方式调整方向对着高压部件，以便测量那里的电压幅值和频谱。该装置还应该检测高压部件的瞬态或电离放电是否存在。根据本专利技术，这些要求能够通过一个测量装置来实现——该测量装置包含一个用来检测电场定向分量有无变化的传感器和一个信号变换器，而传感器和测量装置各自具有特性，这将在独立的权利要求中阐述。本专利技术还涉及一种测量电力系统中从多个高压部件中选出的且位于一定距离处的某个高压部件电压的方法。高压导体的周围是电场，此电场载有导体电位、电位变化及其频率量的信息。这些信息量能被一个电容式传感器所检测。它包含两个镜象对称、置于电场之中的电极。然而，有一个问题是这种电容式传感器对电场中所有方向的改变都是敏感的，这样，其它生成电场的物体也可能影响、有时甚至完全主宰了这种测量，因此无法区分测量结果中哪些变化属于所选测量元件。由于配电通常是通过三根相邻的延伸导线完成，因此不可能通过这样的传感器来确定电场是从哪个导体上发出的。根据第一方面，本专利技术涉及一种带两个电极的电容式传感器，该电极适于检测电场定向分量的变化。该传感器也适于在这种电场中检测高压装置的瞬变和离子放电。根据本专利技术，电场定向分量的检测是通过借助于将一个电极接地或接于一些其它可控电位的方法屏蔽其它电极，使其免受不希望有电场的影响而实现。为此目的采用的传感器，其一个电极与大地或一些其它可控电位连接一起，而且显著包围着另一个电极。周围电极——下文称屏蔽电极——安了一个开口，通过此开口，电场的定向分量抵达被围电极——下文称内电极。电场的所有其它方向的分量被屏蔽电极有效地抑制了。在一个优选实施方案中，电极通过气体电介质互相绝缘起来，这样电极形成的电容对温度的变化不敏感。因此，传感器可以制成、并在实验室测量电容，接着使用在其它环境而不必再校准。这种传感器也可能在温度变化的环境下长期使用，在此情况下也不用修正。为提高传感器的灵敏度或者加强传感器的方向效应，内电极可以分成两个互相绝缘的小电极，且都可以放成水平和垂直方向。根据第二方面，本专利技术涉及一种测量装置，它包括上文描述的传感器。该装置是在距离许多电场生成元件存在的电场里高压部件一定绝缘距离处测量电压。该测量装置将一个信号转换器和传感器连接起来。凭此，当屏蔽电极与大地连接一起时，即获得一个可以测量电场一方向分量的测量装置。这种测量装置构成简单、廉价而且可靠，可以以不接触的方式在高压导体一定距离处测量交流电压。这种装置是宽频带的，即在大的频率范围内，也允许以简单的方式测量被测物体的存在及其谐波分量的和幅值。信号转换器包括阻抗转换部件、放大部件，而且也包括测量信号的滤波部件和数字转换部件。信号转换器放在离实际传感器较近的地方，在本专利技术的优选实施方案里，它与传感器整合在一起。转换后的模拟或数字信号，此后将通过电的或光的介质送到一个分析器里，或经一个发送器和一个接收器以不接触的方式传送。当将这种测量装置应用在电压测量时，屏蔽电极可能与一个可控的电位相连而不是与大地相连。在这种情况下，通过锁定到某一相，可以获得较大动态特性和较高分辨率的测量。在本专利技术的另一种优选实施方案里，内电极代之以与锁相电路连在一起，在这种情况下，来自多余电场源的分量可以得到抑制。因此信号转换器势必也要包括一个适合反向信号的导体。同样地，当滤波被测信号时，信号转换器可能包括许多导体来传送不同的滤波信号到多通道分析器。根据本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：M·莱永，M·伦德马克，M·埃克贝里，L·瓦尔夫里德森，L·G·达尔贝里，H·O·卡尔丁，H·霍尔姆波恩，J·塞伦，
申请(专利权)人：瑞典通用电器勃朗勃威力公司，
类型：发明
国别省市：
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