一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电晕损耗测量系统，具体涉及一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统。
【背景技术】
[0002]为贯彻国家能源政策，确保电力工业全面、协调、可持续的健康发展，国家电网公司根据我国国情提出了加快发展交直流特高压电网的重大战略举措。特高压输电是在超高压输电的基础上发展起来的，可以实现远距离、大容量传输电能，适合大区电网互联。与特高压交流输电不同，特高压直流输电的线路造价更低，功率损耗更小，更适合超远距离的大容量电能输送。
[0003]这其中的输电线路电晕损耗研宄是特高压直流输变电工程的关键技术之一，研宄输电线路的电晕损耗对于输电线路的经济性运行具有重要意义。而超/特高压直流输电线路电晕损耗测量方法及测量系统研宄对于特高压输电线路设计规划，对于研宄电晕损耗与电磁环境、气象条件、电路参数等关系的研宄具有重要意义。
[0004]目前国内针对高压直流输电线路电晕损耗的测量问题，目前有电桥电路法、耦合天线法、功率表法等多种方法，但这些方法分别存在操作不便，存在安全隐患、无法在不同气候下实现长时间在线测量、很难实现多点同步测量及无法测量电晕电流的瞬态波形的问题。
[0005]目前国外对于特高压直流线路电晕效应问题的研宄均是通过电晕笼和试验线段的相关试验来完成的。各个国家的地理、天气条件不同，很多国家对大量试验数据进行数理统计提出了适合各自国家的电晕效应相关参数的经验公式，而我国由于特高压起步较晚，没有有效的电晕效应试验手段，此前的研宄工作主要集中于电晕效应的仿真计算上，在导线选型上也只是根据国外公式计算出的结果来选择导线分裂形式，并没有对各种导线开展大量电晕效应试验进行验证。仅靠国外经验公式计算导线电晕效应相关参数来指导我国特高压线路导线选型是不合适的。其原因在于:(I)各国的电晕效应相关计算公式计算结果相差较大，并不统一；(2)各国输电线路导线结构与生产工艺不尽相同，不同国家的预测公式是利用各自国家的输电导线试验得到的，不可能适用于所有国家；(3)各国的气候差异性较大，而气候对直流输电线路的电晕损耗影响很大，电晕损耗的计算必须注明气候条件。
[0006]签于上述问题，我国在特高压领域逐渐建立自己的特高压试验基地。2007年，中国分别在北京特高压直流试验基地和武汉特高压交流试验基地中建成了特高压直流电晕笼和特高压交流电晕笼以及相应的特高压试验线段。在国家电网公司的特高压交流试验线段上，华北电力大学设计研制了交流电晕损耗检测系统；系统采用混合型光供电电子式电流互感器采集电晕电流信号，实现了特高压试验线段电流的地面测量；采用特高压试验基地电容式电压互感器(CVT)测量电压，并采用高精度小型电压互感器进行二次分压，实现了线路电压的准确可靠测量；电流和电压信号均采用光纤传输；基于虚拟仪器技术，采用高精度多通道高速同步数据采集卡，同步采集特高压线段的电晕电流、电压信号，采用正弦波参数法，计算得出电压和电流的功率因数角，进而算出电晕损耗值。然而，一方面该系统仅用于特高压交流系统，不适合特高压直流输电线路；另一方面由于该测量系统采样率低，而电晕引起的可听噪声以及无线电干扰等都是因脉冲电流产生，基本处于高频段，因此该系统对电晕脉冲电流引起的源效应研宄意义不大。
[0007]随着超/特高压直流输电线路越来越广泛的应用，如何设计一种测量结果准确、具有强抗电击穿性能、高效易用的适合于超/特高压直流输电线路电晕损耗的测量系统，是本领域的技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明提供一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统，该测量系统中的电晕电流测量单元为分体式结构，易于现场安装与维修；其适用于超/特高压直流线路，该测量系统的测量结果准确、具有强抗电晕放电性能且高效易用；并且能够在特高压直流环境及各种恶劣自然环境条件下长期稳定运行；为深入研宄高压直流线路电晕损耗提供了有效且可靠的技术手段。
[0009]一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统，所述测量系统包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；
[0010]所述电晕电流测量单元采用分布式结构，且所述电晕电流测量单元的输入侧设置在所述高压直流输电线路上；
[0011]所述高电压测量单元的输入侧与高压直流输电线路连接；
[0012]所述电晕电流测量单元和所述高电压测量单元的输出侧均与所述电晕损耗综合处理单元连接；
[0013]所述电晕损耗综合处理单元接收并计算处理所述电晕电流测量系统测得的电晕电流值与所述高电压测量系统测得的电压值。
[0014]优选的，所述电晕电流测量单元包括依次连接的电晕电流信号采样模块、电晕电流数据测量模块和供电模块；
[0015]所述电晕电流信号采样模块设置在所述高压直流输电线路上。
[0016]优选的，所述电晕电流信号采样模块包括依次串联在所述高压直流输电线路上的阻波器和采样电阻传感器；
[0017]所述电晕电流数据测量模块包括依次串联的滤波器、AD转换器一和中央控制单元 ，
[0018]所述供电模块中设有能源控制板和蓄电池；
[0019]所述采样电阻传感器与所述滤波器串联；
[0020]所述电晕电流信号采样模块采集到的电晕电流信号通过所述AD转换器一转化为数字信号，中央控制单元一以窗体平均方式对该数字信号进行初步数据处理，获得电流平均值。
[0021]优选的，所述供电模块和所述电晕电流数据测量模块分别放置在不同的金属圆筒内。
[0022]优选的，所述高电压测量单元包括分别与所述高压直流输电线路连接的高压发生器和高电压测量模块。
[0023]优选的，所述高电压测量模块包括依次串联的直流分压器、AD转换器二和中央控制单元二 ；
[0024]所述直流分压器的输入侧与所述高压直流输电线路连接；
[0025]所述直流分压器的输出侧与所述AD转换器二连接；
[0026]所述AD转换器二将所述直流分压器采集到的电压模拟信号直接转化为数字信号，所述中央控制单元二对该数字信号进行窗体平均处理，获得电压值。
[0027]优选的，所述采样电阻传感器与所述滤波器之间连接有保护电路一；
[0028]所述直流分压器上连接有保护电路二。
[0029]优选的，所述中央控制单元一和所述中央控制单元二上均设有USB模块，所述中央控制单元一和所述中央控制单元二通过自身上的USB模块分别与光电传输装置一和光电传输装置二交互。
[0030]优选的，所述电晕损耗综合处理单元包括上位机和软件综合处理模块；
[0031]所述软件综合处理模块设有人机界面和数据库；
[0032]所述光电传输装置一和所述光电传输装置二均通过光纤与所述电晕损耗综合处理单元连接；
[0033]所述电晕损耗综合处理单元根据接收到的电晕电流平均值和电压值完成电晕损耗数据的计算，将结果显示在所述人机界面上，并将数据保存到所述数据库。
[0034]优选的，所述AD转换器一和AD转换器二均为积分型高精度AD转换器。
[0035]从上述的技术方案可以看出，本发明提供的一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统，包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；且电晕损耗综合处理单元接收并计算处理所述电晕电流测量系统测得的电晕电流值与所述高电压测量系统测得的电压值并完成电晕损耗数据的计算。与现有技术相比，本发明提供的高压直流输电线路电晕损耗测量系统，该测量系统中的电晕电流测量单元为分体式结构，易于现场安装与维修；其适用于超/特高压直流线路，该测量系统的测量结果准确、具有强抗电击穿性能且高效易用；并且能够在特高压直流环境及各种恶劣自然环境条件下长期稳定运行；为深入研宄高压直流线路电晕损耗提供了有效且可靠的技术手段。
[0036]与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果:
[0037]1、本发明所提供的技术方案中，电流测量系统中电晕电流测量单元、电晕损耗综合处理单元和高电压测量单元均分开放置，且电晕电流测量单元采用分体式设计，易于现场安装与维护，简化了测量装置的安装与维修工序，节省了时间及金钱成本。
[0038]2、本发明所提供的技术方案中，测量系统包括电晕电流测量单元、高电压测量单元和电晕损耗综合处理单元；且电晕损耗综合处理单元接收并计算处理所述电晕电流测量系统测得的电晕电流值与所述高电压测量系统测得的电压值；使得该测量系统适用于超/特高压直流线路且测量结果准确、具有强抗电击穿性能且高效易用；并且能够在特高压直流环境及各种恶劣自然环境条件下长期稳定运行；为深入研宄高压直流线路电晕损耗提供了有效且可靠的技术手段。
[0039]3、本发明所提供的技术方案中，供电模块和电晕电流测量模块均在金属圆筒内，因此使得供电系统和测量系统在特高压环境下不会受到电磁干扰，且自身无电晕放电；保证了测量的准确性，同时提高了测量系统的可靠性。
[0040]4、本发明所提供的技术方案中，系统采用积分型AD转换器，其结构简单，不易受到特高压直流电磁环境影响；提高了测量过程的的可靠性及有效性。
[0041]5、本发明所提供的技术方案中，中央控制单元的设置，使得采集到的电压值及电晕电流值的数据在进行初步处理，因此数据传输量需求低，即可以采用稳定性更高低速传输系统，不易受外界复杂电磁环境影响，提高了测量过程的可靠性及有效性。
[0042]6、本发明所提供的技术方案中，电晕损耗综合处理系统中人机界面及数据库的使用，可以进行数据的显示并将数据保存在数据库以备进一步处理分析，使得测量的结果得以保存，提高了之后对数据进行进一步处理的效率。
[0043]7、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0044]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1是本发明的一种高压直流