混合电场测量系统技术方案

本发明专利技术公开一种混合电场测量系统，包括混合电场传感与测量单元、手持机单元、被测量处接地参考型板式电极；本系统可在同一测量位置同时对混合电场测试的装置，或者通过可控方式分别测量工频电场、直流电场以及交直流合成的混合电场，实现同一测量仪器测量三种不同电场的功能，无需计算机作为实现测量功能的一部分，测量数据采用无线传输。方法直接，能便捷、有效、准确地在同一测点测量交流、直流以及交直流并行区域输电线路、换流站站内的电场的大小，为输变电工程环境评价、研究交直流输电线路并行、交叉跨越等区域的电磁环境水平提供了科学数据监测依据，方便和简化测量工作。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种混合电场测量系统，包括混合电场传感与测量单元、手持机单元、被测量处接地参考型板式电极；本系统可在同一测量位置同时对混合电场测试的装置，或者通过可控方式分别测量工频电场、直流电场以及交直流合成的混合电场，实现同一测量仪器测量三种不同电场的功能，无需计算机作为实现测量功能的一部分，测量数据采用无线传输。方法直接，能便捷、有效、准确地在同一测点测量交流、直流以及交直流并行区域输电线路、换流站站内的电场的大小，为输变电工程环境评价、研究交直流输电线路并行、交叉跨越等区域的电磁环境水平提供了科学数据监测依据，方便和简化测量工作。【专利说明】混合电场测量系统
本专利技术涉及一种混合电场测量系统，具体是一种可用于测量交、直流输电线路产生的混合电场装置，属电力系统测量与检测
。
技术介绍
随着国家电网建设的快速发展，输电线路越来越接近居民活动的区域，工频电场、直流合成电场等引起的电磁环境问题愈来愈引起人们的关注。工频电场是交流输电线路和变电站的主要电磁环境参数，直流合成电场是直流输电线路的主要电磁环境参数。同时由于华东经济发达地区输电线路走廊选择困难，已经出现交流、直流输电线路邻近、并行或交叉跨越的情况，这些区域，因工频电场和直流合成电场同时存在，形成特殊的混合电场。混合电场不仅有交变的工频电场，也有随离子变化的直流电场，对混合电场进行深入的研究与测量，是开展交直流并行区域输变电工程环境影响评价的重要内容。我国针对交流和直流输变电工程电磁环境影响评价、竣工的环境保护验收工作已取得很大成效。但对于交直流混合区域的电磁环境评价仍处于初级阶段，部分科研和环境评价单位各自提出的评价方法并不能解决交直流电场的相互影响，所提出的工频电场和直流合成电场的测量方法也不尽相同，如何同时同一处对混合电场进行科学、准确的测量成为行业研究的重点，对环境评价起着重要作用。已公开的中国专利技术专利《全天候工频电场测量装置》(申请号:201110292725.9)所公开的，仅对输电线路的工频电场进行测试，采用特殊的支架支撑探头，重点解决的是可实现全天候的测量；专利技术专利《交直流并行输电线路地面电场测量系统及其测量方法》(申请号:200810224017.X)是采用多种设备(如示波器、计算机等)，提供一种混合电场测量的解决方案，不是便携式仪器测量系统，测量原理是将测量信号通过软件(傅立叶变换)进行频谱分析的一种利用软件对测量信号进行处理方法，计算机在整个系统中起到实现测量功能的关键作用，探头为单一旋转式伏特计，在被测量电场较小时难以保证精度；技术专利《一种交直流混合电场强度测量装置》(申请号:200920246865.0)是采用单一传感器感知电场，通过硬件电路实现对工频电场和合成电场的识别，并采用有线方式连接前端和数据采集系统，测量过程中会出现电缆连接与拆除方面麻烦。一种仅采用测量探头单元和手持机即可实现对合成电场测量系统，由两种电场传感装置，对交直流输电线路共存时产生的合成电场进行测试，通过信号处理电路处理后就地得到测量数据并无线传输测量结果、完成测量工作，无需计算机作为实现测量功能的一部分，特别的，还可充分保证测量精度和测量范围的装置，未见于已公开专利或文献著作中。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
提出问题，公开一种混合电场测量系统，是可以在同一测量位置同时对混合电场测试的装置，或者通过可控方式分别测量工频电场、直流电场以及交直流合成的混合电场，实现同一测量仪器测量三种不同电场的功能，无需计算机作为实现测量功能的一部分，测量数据采用无线传输。方法直接，能便捷、有效、准确地在同一测点测量交流、直流以及交直流并行区域输电线路、换流站站内的电场的大小，为输变电工程环境评价、研究交直流输电线路并行、交叉跨越等区域的电磁环境水平提供了科学数据监测依据，方便和简化测量工作。本专利技术的技术方案是:混合电场测量系统，包括混合电场传感与测量单元、手持机单元、被测量处接地参考型板式电极；其特征在于:所述混合电场传感与测量单元包括混合电场传感器、信号处理电路、带A/D模块的单片机一、无线通信模块一和电源模块一； 所述混合电场传感器包括感知工频电场的接地参考型板式传感器一、感知合成电场的旋转快门传感器二、切割电场的动片、输出同步信号的同步动片及光栅、驱动电机；自上而下位置关系是:动片、传感器一及传感器二、同步动片及光栅、驱动电机，有垂直向上安装在驱动电机上的通轴将所述动片、传感器一及传感器二、同步动片自上而下依次固连，所述同步动片旋转时可切割光栅； 所述接地参考型板式电极是规格为lmXlmX2mm的铝板，铝板中部开有一个与混合电场传感器外形尺寸一致的孔，铝板的任一角部安装有接地端子；铝板上表面与所述混合电场传感器动片的上表面重合； 从接地参考型板式传感器一引出的两根电压信号依次经过运算放大器放大、RC低通滤波、整流、RC滤波后连接至所述单片机一的A/D端口 ；所述旋转快门传感器二的输出信号依次经放大、与光栅输出的同步信号做乘法、得到具有极性的直流信号、再连接至所述单片机一的另一个A/D端口，所述单片机一的通信端口(RXD、TXD)分别与通信模块一相连； 所述手持机单元包括无线通信模块二、单片机二、触屏显示、通信模块三和电源模块二，单片机二分别与通信模块二、触屏显示、通信模块三相连，电源模块二分别向所述无线通信模块二、单片机二、触屏显示及通信模块三供电； 所述无线通信模块一与无线通信模块二之间可相互无线通信，所述无线通信距离不低于50m ;所述通信模块三是通过CH431将单片机二的串行通信转换成标准USB接口 ；所述电源模块一和电源模块二是宽范围单端输入、双端±5伏输出的带隔离型锂电池模块； 所述通信模块三上的标准USB接口，可实现与上位PC机连接； 所述单片机一是ARM，所述单片机二也是ARM ； 所述单片机一内还集成有A/D模块，所述A/D模块的分辨率为12位、或者24位； 所述混合电场传感与测量单元的信号处理电路包括幅值放大电路、幅值处理电路和鉴相电路，所述幅值放大电路依次将传感器采集信号放大至伏级、整流滤波、幅值处理后传送至单片机一的A/D模块；所述鉴相电路是用于消除空间离子流入传感器后形成的电流对测量引起的误差、以及判断混合电场中直流分量极性电路。一种采用上述混合电场测量系统测量混合电场方法，其特征在于: 在待测量处，将所述使用接地参考型板式电极水平放置在离地面IOcm处高度，并可靠接地，再利用所述混合电场传感与测量单元测量该处的混合电场值，每个测点至少测量100个数据； 采用统计方法得出混合电场平均值作为该点测量值； 输电线路的混合电场分布测量路径选择在线路档距中央，或者是距离最近的两基铁塔距离相等，自线路导线中央，或者是距离两侧最外相或极的导线距离相等处开始，向两侧均匀分布，测点距离为2nT5m，测量至距离外侧导线50m处；测量结果以工频电场、合成电场描述，根据测量结果得出已测量的该处是否满足电场限值要求。本专利技术混合电场测量系统的混合电场传感与测量单元工作原理是:传感器含有分别感知工频电场和合成电场的接地参考型板式传感器、旋转快门传感器，以及光栅同步装置，从接地参考型板式本文档来自技高网...

【技术保护点】
混合电场测量系统，包括混合电场传感与测量单元、手持机单元、被测量处接地参考型板式电极；其特征在于：所述混合电场传感与测量单元包括混合电场传感器、信号处理电路、带A/D模块的单片机一、无线通信模块一和电源模块一；所述混合电场传感器包括感知工频电场的接地参考型板式传感器一、感知合成电场的旋转快门传感器二、切割电场的动片、输出同步信号的同步动片及光栅、驱动电机；自上而下位置关系是：动片、传感器一及传感器二、同步动片及光栅、驱动电机，有垂直向上安装在驱动电机上的通轴将所述动片、传感器一及传感器二、同步动片自上而下依次固连，所述同步动片旋转时可切割光栅；所述接地参考型板式电极是规格为1m×1m×2mm的铝板，铝板中部开有一个与混合电场传感器外形尺寸一致的孔，铝板的任一角部安装有接地端子；铝板上表面与所述混合电场传感器动片的上表面重合；从接地参考型板式传感器一引出的两根电压信号依次经过运算放大器放大、RC低通滤波、整流、RC滤波后连接至所述单片机一的A/D端口；所述旋转快门传感器二的输出信号依次经放大、与光栅输出的同步信号做乘法、得到具有极性的直流信号、再连接至所述单片机一的另一个A/D端口，所述单片机一的通信端口（RXD 、TXD）分别与通信模块一相连；所述手持机单元包括无线通信模块二、单片机二、触屏显示、通信模块三和电源模块二，单片机二分别与通信模块二、触屏显示、通信模块三相连，电源模块二分别向所述无线通信模块二、单片机二、触屏显示及通信模块三供电；所述无线通信模块一与无线通信模块二之间可相互无线通信，所述无线通信距离不低于50m；所述通信模块三是通过CH431将单片机二的串行通信转换成标准USB接口；所述电源模块一和电源模块二是宽范围单端输入、双端±5伏输出的带隔离型锂电池模块；所述通信模块三上的标准USB接口，可实现与上位PC机连接；所述单片机一是ARM，所述单片机二也是ARM；所述单片机一内还集成有A/D模块，所述A/D模块的分辨率为12位、或者24位；所述混合电场传感与测量单元的信号处理电路包括幅值放大电路、幅值处理电路和鉴相电路，所述幅值放大电路依次将传感器采集信号放大至伏级、整流滤波、幅值处理后传送至单片机一的A/D模块；所述鉴相电路是用于消除空间离子流入传感器后形成的电流对测量引起的误差、以及判断混合电场中直流分量极性电路。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张广洲，张弓达，王佳婕，郭江，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42