一种地面离子流场多参数一体化测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种地面离子流场多参数一体化测量装置及方法。该装置利用直流电场仪和离子流板测量电场强度和离子流密度，利用电晕丝网和网孔极板用于与离子流板和直流电场仪配合，获得大气离子迁移率和空间电荷密度，利用风速测量仪测量监测点的环境风速，利用温湿度测量仪测量监测点的现场温湿度；本发明专利技术实现多参数一体化测量，有效提高高压直流输电线路附近离子流场监测的准确性。近离子流场监测的准确性。近离子流场监测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种地面离子流场多参数一体化测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及电力系统电磁环境领域，特别是涉及一种地面离子流场多参数一体化测量装置及方法。

技术介绍

[0002]高压直流输电工程在对中国经济发展和能源安全起到重要保证的同时，输电线路产生的电磁环境问题也受到了越来越多的关注。当高压直流输电线路的电压超过电晕放电的临界电压时，输电导线周围的空气分子会被电离成为正负离子，从而产生空间电荷。空间电荷在电场作用下定向运动，形成离子流；空间电荷的电场与导线的电场共同作用，形成了合成电场。由高压直流输电线路电晕放电产生的合成电场与离子流耦合的多物理场一般称为离子流场。
[0003]电场强度和离子流密度是直流输电线路电磁环境特性的重要指标。除受到输电线路电压等级、线路结构、导线表面形貌特征等影响外，直流线路的离子流场还与离子迁移率、气象环境等因素有关。直流合成电场一般通过直流电场进行仪测量，离子流密度则通常使用覆铜印刷电路板制成的离子流板进行测量。
[0004]然而，目前离子流场监测装置仍存在若干问题。输电线路的地面电场和离子流与空间位置密切相关，随着测量点远离输电线路，电场强度和离子流密度迅速衰减。受杆塔屏蔽、导线弧垂、导线表面电晕放电程度差异等因素影响，沿输电线路方向的离子流场分布也存在较大差别。常用的直流电场仪与离子流板往往分别制作，只能依次摆放在同一位置或同时摆放在不同的位置测量。如果二者距离较近，则会因仪器造成的电场畸变而产生相互干扰，影响测量精度，由此得出的空间电荷密度值也会有较大误差。
[0005]测量影响离子流场的其他物理量需要一系列附加设备。例如，直流电场仪包含机械旋转结构，其测量值与叶片旋转速度直接相关，长期放置或长途运输后会影响测量准确性，需要在使用前借助特定的平行极板装置及时校准；大气离子迁移率测量需要在人为控制的一维离子流场环境中进行，相关装置体积较大，受测量现场条件限制，离子迁移率往往只能按照经验值选取；风速、温度、湿度等测量仪器也需要操作人员单独携带。因此，为了实现直流输电线路附近地面离子流场参数的精确完整测量，迫切需要一种多参数一体化测量装置。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种地面离子流场多参数一体化测量装置及方法，实现多参数一体化测量，有效提高高压直流输电线路附近离子流场监测的准确性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种地面离子流场多参数一体化测量装置，包括：电晕丝网、网孔极板、离子流板、直流电场仪、接地极板、第一高压直流电源、第二高压直流电源、风速测量仪、温湿度测量仪以及多个支撑杆；
[0009]所述电晕丝网、所述网孔极板、所述离子流板以及所述接地极板自上至下依次平行设置，并通过所述支撑杆进行支撑；所述电晕丝网和所述网孔极板用于与离子流板和所述直流电场仪配合，获得大气离子迁移率和空间电荷密度；
[0010]所述离子流板包括：参考电位区域与测量区域；所述参考电位区域从内外两侧包围所述测量区域，且通过采样电阻与所述测量区域连接；所述参考电位区域接地；所述离子流板用于测量离子流密度；
[0011]所述直流电场仪设置在所述离子流板和所述接地极板之间；所述直流电场仪通过所述离子流板中间的开孔测量当前位置中心的电场强度；
[0012]所述第一高压直流电源与所述电晕丝网连接；所述第一高压直流电源用于对所述电晕丝网施加不同大小的第一电压；
[0013]所述第二高压直流电源与所述网孔极板连接；所述第二高压直流电源用于对所述网孔极板施加第二电压；
[0014]所述风速测量仪和所述温湿度测量仪粘合在所述网孔极板与所述离子流板之间的所述支撑杆上；所述风速测量仪用于测量监测点的环境风速；所述温湿度测量仪用于测量监测点的现场温湿度。
[0015]可选地，所述电晕丝网的电晕丝平行布置。
[0016]可选地，所述网孔极板的网孔为正方形网格。
[0017]可选地，还包括：数据采集模块；
[0018]所述数据采集模块分别与所述离子流板和所述直流电场仪连接。
[0019]一种地面离子流场多参数一体化测量方法，基于所述一种地面离子流场多参数一体化测量装置，所述方法包括：
[0020]根据第二高压直流电源对网孔极板施加的第二电压，对直流电场仪进行校准，测量电场强度；
[0021]根据离子流板的测量区域的面积以及采样电阻两端的电压，测量离子流密度；
[0022]测量电晕丝网和网孔极板产生的共同产生的电场强度和离子流密度，获取现场环境中的离子迁移率；
[0023]根据电场强度、离子流密度和离子迁移率，获取监测点的空间电荷密度；
[0024]利用风速测量仪测量监测点的环境风速；
[0025]利用温湿度测量仪测量监测点的现场温湿度。
[0026]可选地，所述根据第二高压直流电源对网孔极板施加的第二电压，对直流电场仪进行校准，测量电场强度，具体包括：
[0027]根据第二高压直流电源对网孔极板施加的第二电压，获取直流电场仪的测量信号；
[0028]根据第二电压以及网孔极板到离子流板的距离确定对应的实际电场强度值，并根据实际电场强度值确定校准系数；
[0029]利用校准系数对对应的测量信号进行校准，确定电场强度。
[0030]可选地，所述根据离子流板的测量区域的面积以及采样电阻两端的电压，测量离子流密度，具体包括：
[0031]利用公式确定离子流密度；
[0032]其中，J为离子流密度，U
J
为采样电阻两端的电压，R为采样电阻的电阻值，S为离子流板中测量区域的面积。
[0033]可选地，所述测量电晕丝网和网孔极板产生的共同产生的电场强度和离子流密度，获取现场环境中的离子迁移率，具体包括：
[0034]利用公式确定现场环境中的离子迁移率；
[0035]其中，E为电场强度，J为离子流密度，ε为空气的介电常数，K为离子迁移率，d为网孔极板到离子流板的距离，U2为第二电压。
[0036]可选地，所述根据电场强度、离子流密度和离子迁移率，获取监测点的空间电荷密度，具体包括：
[0037]利用公式确定空间电荷密度；
[0038]其中，ρ为空间电荷密度，E为电场强度，J为离子流密度，K为离子迁移率。
[0039]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0040]本专利技术所提供的一种地面离子流场多参数一体化测量装置及方法，该装置利用直流电场仪和离子流板测量电场强度和离子流密度，利用电晕丝网和网孔极板用于与离子流板和直流电场仪配合，获得大气离子迁移率和空间电荷密度，利用风速测量仪测量监测点的环境风速，利用温湿度测量仪测量监测点的现场温湿度；将电场强度、离子流密度、空间电荷密度、离子迁移率、风速和温湿度测量仪以及直流电场仪校准装置集成到同一个设备上，能够实现离子流场参数的全面测量，有效提高高压直流输电线路附近本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地面离子流场多参数一体化测量装置，其特征在于，包括：电晕丝网、网孔极板、离子流板、直流电场仪、接地极板、第一高压直流电源、第二高压直流电源、风速测量仪、温湿度测量仪以及多个支撑杆；所述电晕丝网、所述网孔极板、所述离子流板以及所述接地极板自上至下依次平行设置，并通过所述支撑杆进行支撑；所述电晕丝网和所述网孔极板用于与离子流板和所述直流电场仪配合，获得大气离子迁移率和空间电荷密度；所述离子流板包括：参考电位区域与测量区域；所述参考电位区域内外两侧包围所述测量区域，且通过采样电阻与所述测量区域连接；所述参考电位区域接地；所述离子流板用于测量离子流密度；所述直流电场仪设置在所述离子流板和所述接地极板之间；所述直流电场仪通过所述离子流板中间的开孔测量当前位置中心的电场强度；所述第一高压直流电源与所述电晕丝网连接；所述第一高压直流电源用于对所述电晕丝网施加不同大小的第一电压；所述第二高压直流电源与所述网孔极板连接；所述第二高压直流电源用于对所述网孔极板施加第二电压；所述风速测量仪和所述温湿度测量仪粘合在所述网孔极板与所述离子流板之间的所述支撑杆上；所述风速测量仪用于测量监测点的环境风速；所述温湿度测量仪用于测量监测点的现场温湿度。2.根据权利要求1所述的一种地面离子流场多参数一体化测量装置，其特征在于，所述电晕丝网的电晕丝平行布置。3.根据权利要求1所述的一种地面离子流场多参数一体化测量装置，其特征在于，所述网孔极板的网孔为正方形网格。4.根据权利要求1所述的一种地面离子流场多参数一体化测量装置，其特征在于，还包括：数据采集模块；所述数据采集模块分别与所述离子流板和所述直流电场仪连接。5.一种地面离子流场多参数一体化测量方法，基于权利要求1
‑
4任意一项所述一种地面离子流场多参数一体化测量装置，其特征在于，所述方法包括：根据第二高压直流电源对网孔极板施加的第二电压，对直流电场仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东来，王伟，薄文，李泉铮，史金鹏，董香栾，杜远卓，宋世巍，李昱材，董弋铭，黄钰，刘蕊，李奇颖，刘政翰，张桂凡，李佳音，张臻，刘照群，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：