专利名称：用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力测量系统，尤其是涉及一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统。
背景技术：
随着我国特高压电网建设的大力推近，特高压输电技术的相关标准的制定也日益迫切。其中，特高压直流输电的离子流场的测量方法和仪器的校准方法是开展特高压输电工程电磁环境评价的重要基础和直接依据。与交流输电线路的电磁环境不同，直流电磁环境直接和输电线路电晕特性及其引起的电场效应有关。线路电晕是指导线表面电位梯度超过一定临界值后，引起导线周围的空气电离所产生的一种发光的放电现象。由于直流线路和交流线路的电压性质不同，直流电晕的发展过程和交流电晕有很大差别。交流线路发生电晕时，由于导线电压的极性周期性变化，上半个周期因电晕放电空气电离产生的离子，在下半个周期因电压极性改变，又几乎全部被拉回导线，这样使得电离出的离子基本被束缚在导线附近，极导线与大地间的广大空间不存在带电离子。而直流线路则不同，导线电压极性固定，在导线周围会形成相对稳态的游离层，游离层外则存在大量与导线极性相同的离子。这些空间电荷的出现畸变了无空间电荷情况下的电场。而空间电荷由于电场力的作用也不断向四周和地面迁移，空间电荷本身产生电场，它将大大加强由导线表面电荷产生的静电场(又称标称电场)。空间电荷在电场作用下运动，形成离子电流。这种由空间电荷和原导线电荷共同作用下的电场称为合成电场。在导线电晕发展程度较为严重的情况下，空间电荷的影响显得尤为突出。在某些情况下，地面合成电场甚至可以达到标称场的2 3倍。因此地面场强的增加和离子电流的出现是直流输电线路电磁环境问题区别于交流线路的重要特征之一。人对交直流电流的感受也不同，美国电力研究院(EPRI)研究表明，要得到同样的感受程度，流过的直流电流要比交流大5倍以上。美国达拉斯(Dallas)试验中心曾做过高压直流母线下人的感受试验，直流输电线下的可感觉场强比交流也要高很多。高压直流(HVDC)输电线下电场效应与交流有很大不同，因此也就不能用同一标准来衡量二者的电磁环境影响。各国对于直流输电线下地面合成电场和离子电流密度的限值并没有统一的规定。我国也开展了相关研究，出版了电力的行业标准DL436-2005《高压直流架空送电线路技术导则》，并于2006年6月I日开始实施。其中规定，直流线路下地面最大合成场强不应超过30kV/m,最大离子电流密度不应超过100nA/m2。而根据最近发布的DL/T 1088-2008《±800kV特高压直流线路电磁环境参数限值》规定，线路临近民房时，民房处地面的合成场强限值为25kV/m，且80%的测量值不得超过15kV/m，线路跨越农田，公路等人员容易到达的区域的合成场强限值为30kV/m，线路下方的离子流密度限值为IOOnA/m2.由此可见，开展有关直流输电线下各种电晕参数测量的研究，从而为特高压直流输电线路廊的电磁环境评价提供有力的科学依据，是十分迫切和必要的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可实现多参数多通道实时测量、测量精度高的用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，该系统包括直流电场强度传感器、离子流收集传感器、气象参数传感器和多通道实时同步控制装置，所述的直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器均匀分布在测量现场，所述的多通道实时同步控制装置分别连接直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器，实时接收直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器采集的数据，并对数据进行特性分析和存储。所述的多通道实时同步控制装置包括一台便携式工控机和安装在便携式工控机 内的三块数据采集卡，所述的三块数据采集卡分别连接直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器。所述的便携式工控机为带有LabView可编程数据处理功能的计算机。所述的气象参数包括风速、风向、温度、相对湿度和大气压力。所述的离子流收集传感器包括相连接的威尔逊离子流收集板和数字显示微电流计。所述的直流电场强度传感器和离子流收集传感器上均设有模拟量输出接口，所述的模拟量输出接口与数据采集卡连接。所述的直流电场强度传感器设置有10 30个，所述的离子流收集传感器设置有10 30个。与现有技术相比，本发明具有以下优点I)本发明中的多通道实时同步控制装置采用“伪同步”方案设计，“伪同步”方案；2)本发明同时设置了直流电场强度传感器和离子流收集传感器，可实现直流输电下多种离子流场分布特性的测量，且测量精度较高。
图I为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例I如图I所示，一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，该系统包括直流电场强度传感器I、离子流收集传感器2、气象参数传感器3和多通道实时同步控制装置4，所述的直流电场强度传感器I、离子流收集传感器2和气象参数传感器3均匀分布在测量现�。龅亩嗤ǖ朗凳蓖娇刂谱爸�4分别连接直流电场强度传感器I、离子流收集传感器2和气象参数传感器3。所述的直流电场强度传感器I和离子流收集传感器2在输电线下以一定的间距横向(或与输电线路正交方向)分布，可根据测量现场的区域大小设置传感器的个数。本实施例中直流电场强度传感器I和离子流收集传感器2均设置有30个。所述的离子流收集传感器2包括相连接的威尔逊离子流收集板和数字显示微电流计。威尔逊离子流收集板是用覆铜板制成，其上表面的导电金属分为两个彼此绝缘的区域，中心区域为有效收集区，周围边缘区为屏蔽区，并直接接地，威尔逊离子流收集板有效收集区的面积为O. lm2。所述的直流电场强度传感器I和离子流收集传感器2上均设有模拟量输出接口，所述的模拟量输出接口与数据采集卡连接，以实现实时同步数据采集。所述的多通道实时同步控制装置4包括一台便携式工控机和安装在便携式工控机内的三块数据采集卡，所述的三块数据采集卡分别连接直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器。所述的便携式工控机为带有LabView可编程数据处理功能的计算机。本实施例的多通道实时同步控制装置4采用并行方式的“伪同步”方案(由美国NI公司提出)设计。所述的三块数据采集卡采用NI公司生产的数据采集卡一块NI 6250(16通道)和两块NI6254(32通道)。便携式工控机的配置为CPU酷睿2E6300 ；intel Q965主 板；2⑶DRII内存；80G SATA硬盘；内置显卡。WindowsXP操作系统。NI 625X系列的数据采集卡多通道采集的扫描(Scan Rate)频率为1MHz，即从第一个通道到第三十二通道的延迟时间在几十微秒。所以对直流输电线下离子流电场分布测量的同步采样要求是完全可以满足。NI 6250有16个模拟输入通道，系统定义为Devl，用于采集气象参数，风速、风向、温度、气压和相对湿度分别对应通道AIO AI4。该卡用一根68芯电缆直接与小型移动气象站的信号盒联结。NI6254有32个模拟输入通道，两块NI 6254系统分别默认为Dev2和Dev3。Dev2用于测量合成场强，连接直流场强仪；Dev3用于测量离子流密度，连接离子流测量仪。每块卡的前30个通道即AIO AI29依次对应外部30个传感器。所述的气象参数3包括风速、风向、温度、相对湿度和大气压力。本实施例中气象参数传感器3选用意大利delta ohm公司生产的小型气象站HD2003。它最主要一个特点是在风速的测量上，它使用的是超声波风速风向测量技术。该技术可以有比较好的低风速下的风速风向测量灵敏度。同时风速风向测量机构没有任何机械装置，避免了机械磨损带来的种种问题，完全是免维护的风速传感器。同时它的智能控制可以同时以数字和模拟形式输出风速、风向、气温、气压和湿度等气象参数。这样我们一方面可以在工控机上监视当时的气象参数，同时将模拟量输入到实时同步数据采集系统与合成场强、离子流密度同时进行数据转换进入工控机的数据库中。本实施例用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统的工作原理为多通道实时同步控制装置4通过数据采集卡实时接收直流电场强度传感器I采集的地面合成场强数据、离子流收集传感器2采集的地面离子流密度数据和气象参数传感器3采集的风速、风向、温度、相对湿度、大气压力等气象参数数据，并对数据进行特性分析和存储，设定每组数据采样间隔ls，采样时间5min。由于被测量的数据分散性较大，需用统计方法进行分析，通常用下述方法将m个数值从大到小排列，在该数列中，给定一个从队列最大值开始到数值A的区域[max, A],相应有一个该区域η个数值同全部m个数值的百分比K,及K = pcqueue (A)=n/m。该函数的统计意义在于，在一组数据中大于给定数值A的数据量占总数据量的比值。在地面合成场强的数据测量中，会有正负数值出现。地面合成场强对周围环境的影响程度取决于这些数值的绝对值的大�。裕谟τ弥校枰院齪cqueue (A)做出一定修改，修改后的函数pcqueue' (A)定义为；IPCqmUe ,(yi) = Pc^ueue(^) (INVpcqueue(0.5) ^ 0)
0033 {Pcqueue '(.4) = 1- pcgueue(A) (JNVpcqueue(0.5)<0)式中，INVpcqueue() SpcqueueO 的反函数。实施例2
参考图I所示，本实施例的用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统包括直流电场强度传感器I、离子流收集传感器2、气象参数传感器3和多通道实时同步控制装置4，其中，直流电场强度传感器I和离子流收集传感器2均设置有10个。其余同实施例
Io
权利要求
1.一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，其特征在于，该系统包括直流电场强度传感器、离子流收集传感器、气象参数传感器和多通道实时同步控制装置，所述的直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器均匀分布在测量现场，所述的多通道实时同步控制装置分别连接直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器，实时接收直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器采集的数据，并对数据进行特性分析和存储。
2.根据权利要求I所述的一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，其特征在于，所述的多通道实时同步控制装置包括一台便携式工控机和安装在便携式工控机内的三块数据采集卡，所述的三块数据采集卡分别连接直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器。
3.根据权利要求2所述的一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，其特征在于，所述的便携式工控机为带有LabView可编程数据处理功能的计算机。
4.根据权利要求I所述的一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，其特征在于，所述的气象参数包括风速、风向、温度、相对湿度和大气压力。
5.根据权利要求I所述的一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，其特征在于，所述的离子流收集传感器包括相连接的威尔逊离子流收集板和数字显示微电流计。
6.根据权利要求2所述的一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，其特征在于，所述的直流电场强度传感器和离子流收集传感器上均设有模拟量输出接口，所述的模拟量输出接口与数据采集卡连接。
7.根据权利要求I所述的一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，其特征在于，所述的直流电场强度传感器设置有10 30个，所述的离子流收集传感器设置有 10 30个。
全文摘要
本发明涉及一种用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统，该系统包括直流电场强度传感器、离子流收集传感器、气象参数传感器和多通道实时同步控制装置，所述的直流电场强度传感器、离子流收集传感器和气象参数传感器均匀分布在测量现�。龅亩嗤ǖ朗凳蓖娇刂谱爸梅直鹆又绷鞯绯∏慷却衅鳌⒗胱恿魇占衅骱推蟛问衅鳎凳苯邮罩绷鞯绯∏慷却衅�、离子流收集传感器和气象参数传感器采集的数据，并对数据进行特性分析和存储。与现有技术相比，本发明具有可实现多参数多通道实时测量、测量精度高等优点。
文档编号G01R31/00GK102928701SQ20121041084
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者江建华, 苏磊, 辛亮, 齐振生 申请人:上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司, 国家电网公司
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