一种用于电晕笼测试的模拟降雾控制系统及方法与流程

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种用于电晕笼测试的模拟降雾控制系统及方法。

背景技术：

特高压电晕笼是特高压直流试验基地的一个重要设施，主要研究分裂导线的电晕特性，以此评估电磁环境。而真实环境中天气状况是一很大的干扰因素。例如在大雾天气中，雾气是否会在导线表面凝结，是否对起晕有影响，影响有多大都需要去深入探究。然而，电晕笼占地面积大，必须放置于户外进行实验，而北方大部分地区较为干燥、很少能有大雾天气，即便在南方地区，大雾天气的出现也伴随着极大的不确定性，雾气中雾粒的浓度也无法控制，这给研究大雾天气给电晕笼及起晕带来影响的研究带来了非常大的障碍。

技术实现要素：

自然大雾天气的出现具有极大的不确定性且雾粒浓度无法控制，为解决自然大雾天气对电晕笼内导线的起晕研究带来的障碍，本发明提供了一种用于电晕笼测试的模拟降雾控制系统及方法，所述系统及方法通过人工模拟降雾的方法，满足在任何环境下对室外电晕笼进行大雾天气研究的条件，实现可控制雾粒浓度的降雾模拟，所述一种用于电晕笼测试的模拟降雾控制系统包括：

降雾泵站组单元，所述降雾泵站组单元包括水箱以及高压泵站，所述降雾泵站组单元用于将水箱中存储的水的水压通过高压泵站提升至高压，并将高压的水输出至压力输送单元；

压力输送单元，所述压力输送单元包括根据电晕笼现场环境预先铺设的多条高压微雾管路，所述多条高压微雾管路的每一条的一端接收降雾泵站组单元的高压的水，另一端与所述降雾喷咀单元的一个或一组高压微雾喷头相连；所述压力输送单元用于将所述降雾泵站组单元输出的高压的水按预设管路输送至降雾喷咀单元；

降雾喷咀单元，所述降雾喷咀单元包括多个高压微雾喷头，所述降雾喷咀单元用于产生预设规格的雾粒；

现场控制单元，所述现场控制单元包括pc机以及可编程控制器；所述现场控制单元用于对所述系统的参数进行设置，并对所述系统进行监控和控制。

进一步的，所述降雾泵站组单元还包括增压泵以及空气压缩机，所述高压泵站包括高压陶瓷柱塞泵、高压阀组以及线绕式过滤器；

所述增压泵与所述水箱相连，所述增压泵用于将水箱中的水吸入至所述高压泵站中；

所述空气压缩机用于在模拟测试结束后将所有管路中的存水排空；

所述高压陶瓷柱塞泵的输入端与所述线绕式过滤器相连，所述线绕式过滤器用于对水中的杂质进行过滤；

所述高压阀组包括高压电动阀以及高压手动调节阀，用于连接所述高压陶瓷柱塞泵以及压力输送单元，并控制所述高压泵站的输出。

进一步的，所述增压泵为不锈钢多级离心泵；

所述压力输送单元的高压微雾管路为预设尺寸的不锈钢细管；

所述高压微雾喷头为i20c喷雾头。

进一步的，所述降雾喷咀单元的多个高压微雾喷头，在所述电晕笼上方预设高度的平面上的中间位置以预设间隔布置，使得所述相邻的高压微雾喷头喷出雾粒的范围存在重叠，以达到重雾带效果。

进一步的，所述现场控制单元用于根据测试要求的雾气浓度和雾粒大小，根据预设规则设置所述高压泵站的出水压力。

进一步的，所述高压泵站的输入端设置有进水压力传感器，所述进水压力传感器用于监控所述高压泵站的进水水压；所述高压泵站的输出端设置有出水压力传感器，所述出水压力传感器用于监控所述高压泵站的出水水压；

所述现场控制单元用于设置所述进水压力传感器的进水压力最小阈值以及所述出水压力传感器的出水压力区间阈值；

当所述进水水压低于预设进水压力最小阈值时，和/或所述出水水压超出所述出水压力区间阈值时，所述高压泵站异常报警，并将异常信息发送至所述现场控制单元。

进一步的，所述系统还包括中央管理单元，所述中央管理单元包括工业计算机、触摸操作面板以及可编程控制器；

所述中央管理单元用于远程与所述现场控制单元进行通信，当所述中央管理单元与所述现场控制单元通信连接时，所述现场控制单元收所述中央管理单元控制，所述中央管理单元通过控制所述现场控制单元以实现对所述系统进行监控和控制；

当所述中央管理单元与所述现场控制单元通信中断时，所述现场控制单元自行对所述系统信息监控和控制。

所述一种应用所述模拟降雾控制系统的方法包括：

根据测试要求的雾气浓度、雾粒大小以及预设规则设置所述高压泵站的出水压力，以及所述降雾泵站组单元的高压泵站的进水压力最小阈值和出水压力区间阈值；

启动降雾泵站组单元，并检测所述降雾泵站组单元的高压泵站的进水压力以及出水压力；

所述进水压力以及出水压力均满足预设的阈值，则控制高压阀组接通所述降雾泵站组单元以及压力输送单元；

通过所述压力输送单元将高压的水输送至降雾喷咀单元；

通过所述降雾喷咀单元的高压微雾喷头，实现模拟降雾。

进一步的，所述降雾泵站组单元还包括增压泵以及空气压缩机，所述高压泵站包括高压陶瓷柱塞泵、高压阀组以及线绕式过滤器；

通过与水箱相连的增压泵将所述水箱中的水吸入至所述高压泵站中；

通过与高压泵站相连的空气压缩机，在模拟测试结束后将所有管路中的存水排空；

通过与所述高压陶瓷柱塞泵的输入端相连的线绕式过滤器，将水中的杂质进行过滤。

进一步的，所述降雾喷咀单元的多个高压微雾喷头，在所述电晕笼上方预设高度的平面上的中间位置以预设间隔布置，使得所述相邻的高压微雾喷头喷出雾粒的范围存在重叠，以达到重雾带效果。

进一步的，当所述进水水压低于预设进水压力最小阈值时，和/或所述出水水压超出所述出水压力区间阈值时，所述高压泵站异常报警，并将异常信息发送至所述现场控制单元。

进一步的，通过中央管理单元与所述现场控制单元进行远程通信；

当所述中央管理单元与所述现场控制单元通信连接时，所述现场控制单元收所述中央管理单元控制，所述中央管理单元通过控制所述现场控制单元以实现对所述系统进行监控和控制；

当所述中央管理单元与所述现场控制单元通信中断时，所述现场控制单元自行对所述系统信息监控和控制。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种用于电晕笼测试的模拟降雾控制系统及方法，所述系统及方法通过人工模拟降雾的方法，满足在任何环境下对室外电晕笼进行大雾天气研究的条件，降雾喷咀通过合理分布，产生浓雾带效果，且喷头有一定射程，既可良好满足试验需求，稳定作用在实验对象上，也能一定程度上减少风的影响，使试验更加稳定，同时雾粒大小直径也符合自然界规律，使模拟更加真实，提供了可控制可监控的降雾模拟环境；所述系统适应长期户外作业，使用净化后的水进行降雾作业，使得高压微雾管路及高压微雾喷头可有效预防阻塞。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种用于电晕笼测试的模拟降雾控制系统的结构图；

图2为本发明具体实施方式的所述水箱通过水泵阀组与增压泵连接，并通过增压泵与高压泵站连接的示意图；

图3为本发明具体实施方式的现场控制单元对进出水压力控制的流程示意图；

图4为本发明具体实施方式的一种应用模拟降雾控制系统的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种用于电晕笼测试的模拟降雾控制系统的结构图；如图1所示，所述系统包括：

降雾泵站组单元110，所述降雾泵站组单元110包括水箱以及高压泵站，所述降雾泵站组单元110用于将水箱中存储的水的水压通过高压泵站提升至高压，并将高压的水输出至压力输送单元；

进一步的，所述降雾泵站组单元110还包括增压泵以及空气压缩机；

所述增压泵与所述水箱相连，所述增压泵用于将水箱中的水吸入至所述高压泵站中；

具体的如图2所示，图2为所述水箱通过水泵阀组与增压泵连接，并通过增压泵与高压泵站连接的示意图；

所述空气压缩机用于在模拟测试结束后将所有管路中的存水排空；

所述高压泵站包括高压陶瓷柱塞泵、高压阀组以及线绕式过滤器；

所述高压陶瓷柱塞泵的输入端与所述线绕式过滤器相连，所述线绕式过滤器用于对水中的杂质进行过滤；

所述高压阀组包括高压电动阀以及高压手动调节阀，用于连接所述高压陶瓷柱塞泵以及压力输送单元，并控制所述高压泵站的输出。

所述高压陶瓷柱塞泵用于提升输入的水的水压，本实施例中，其提升的水压最大可达80bar；其压力的控制即通过高压阀组实现；

所述水箱用于存储外部供入的水，所述水可以为纯净水，以减少水中杂质，减少高压微雾管路和高压微雾喷头的堵塞风险；所水箱外部接有竖直设置的连通管，所述连通管设有刻度；通过连通管可实时监控水箱内水位；水箱注水口设有浮球阀，平时注水总闸一直为开状态，在水箱为不满状态时，可自动蓄水，而当到达水位线，浮球阀飘起，连接杆另一侧塞子自动堵住注水口，停止蓄水。

进一步的，所述增压泵为不锈钢多级离心泵；相较于单级泵具有更高的扬程且降低了机组噪音，在水泵侧面设有排气孔，平时用螺丝拧住，在启用前进行排气，使水充满泵腔，防止出现气蚀现象，这样才可以在工作中让泵腔中形成真空，水泵底部设有排水孔，平时及使用时关闭，在进入冬季不用水泵时，将泵内存水排出，防止冬季温度过低冻坏水泵。

压力输送单元120，所述压力输送单元120包括根据电晕笼现场环境预先铺设的多条高压微雾管路，所述多条高压微雾管路的每一条的一端接收降雾泵站组单元110的高压的水，另一端与所述降雾喷咀单元的一个或一组高压微雾喷头相连；所述压力输送单元120用于将所述降雾泵站组单元110输出的高压的水按预设管路输送至降雾喷咀单元；

所述压力输送单元120的高压微雾管路为预设尺寸的不锈钢细管；细管的尺寸通过预先计算，满足高压水传输要求。

降雾喷咀单元130，所述降雾喷咀单元130包括多个高压微雾喷头，所述降雾喷咀单元130用于产生预设规格的雾粒；

所述高压微雾喷头为i20c喷雾头；所述降雾喷咀单元130的多个高压微雾喷头，在所述电晕笼上方预设高度的平面上的中间位置以预设间隔布置，使得所述相邻的高压微雾喷头喷出雾粒的范围存在重叠，以达到重雾带效果。

现场控制单元140，所述现场控制单元140包括pc机以及可编程控制器；所述现场控制单元140用于对所述系统的参数进行设置，并对所述系统进行监控和控制。

进一步的，所述现场控制单元140用于根据测试要求的雾气浓度和雾粒大小，根据预设规则设置所述高压泵站的出水压力。

本实施例中，当p＝7mpa时流量约为5kg/h，可产生小于10μm的标准雾粒。

进一步的，在设置所述高压泵站的出水压力时，还需考虑测试环境温度以及测试环境风速；温度越高时，电晕笼环境所需的微雾量越大，其对应的出水压力越大；当风速越大时，其需微雾量也越大才不至于被风吹散，故其所需出水压力也越大。

针对温度、风速与所需微雾量的论证，具体如下：

所述高压微雾喷头为i20c喷雾头，当p＝7mpa时流量约为5kg/h，可产生小于10μm的标准雾粒。所述降雾在相对湿度超过100％rh时最宜长期存留，此时雾既不会吸收空气中热量气化成看不见的水气，也不会形成水滴落到地面。当在电晕笼做浓雾试验时，气温在5～15℃范围内，成雾空间为l×w×h＝70×20×10m，室外换气次数按30次/小时。

在室外无风，换气次数为0次时的喷雾总量：

5℃时，w01a＝70×20×10×1.2×(5.5-1.1)×10-3×1.2＝88.7kg/h

15℃时，w01b＝70×20×10×1.2×(10.8-2.1)×10-3×1.2＝175.4kg/h

在室外有风，换气次数为30次[折算为70米(长)*10米(高)立面通过风速约为0.18米/秒]时的喷雾总量：

5℃时，w02a＝30×w01a＝2661kg/h

15℃时，w02b＝30×w01b＝5262kg/h

在室外有风且稍大，换气次数为60次[折算为70米(长)*10米(高)立面通过风速约为0.36米/秒]时的喷雾总量：

5℃时，w03a＝60w01a＝5322kg/h

15℃时，w03b＝60w01b＝10524kg/h

在室外有风且较大时，换气次数为120次[折算为70米(长)*10米(高)立面通过风速约为0.72米/秒]时的喷雾总量：

5℃时，w04a＝120w01a＝10644kg/h

15℃时，w04b＝120w01b＝21048kg/h

由此可知，气温越高，则产生浓雾实验环境所需的微雾喷雾量则越大；室外有风时，则产生浓雾实验环境所需的微雾喷雾量则越大，且风速越大，影响也越大。

进一步的，所述高压泵站的输入端设置有进水压力传感器，所述进水压力传感器用于监控所述高压泵站的进水水压；所述高压泵站的输出端设置有出水压力传感器，所述出水压力传感器用于监控所述高压泵站的出水水压；

所述现场控制单元140用于设置所述进水压力传感器的进水压力最小阈值以及所述出水压力传感器的出水压力区间阈值；

当所述进水水压低于预设进水压力最小阈值时，和/或所述出水水压超出所述出水压力区间阈值时，所述高压泵站异常报警，并将异常信息发送至所述现场控制单元140。

具体的，如图3所示，所述现场控制单元通过进水压力传感器感应进水压力是否过低、通过出水压力传感器感应出水压力是否过低或过高，来判断系统是否正常运行；

当进水压力过低、出水压力过低、出水压力过高时，所示现场控制单元发出对应的报警，并通过警示灯对现场工作人员进行警示，待现场工作人员处理排除故障后，重新进行系统开机。

进一步的，所述系统还包括中央管理单元，所述中央管理单元包括工业计算机、触摸操作面板以及可编程控制器；

所述中央管理单元用于远程与所述现场控制单元140进行通信，当所述中央管理单元与所述现场控制单元140通信连接时，所述现场控制单元140收所述中央管理单元控制，所述中央管理单元通过控制所述现场控制单元140以实现对所述系统进行监控和控制；

当所述中央管理单元与所述现场控制单元140通信中断时，所述现场控制单元140自行对所述系统信息监控和控制。

图4为本发明具体实施方式的一种应用模拟降雾控制系统的方法的流程图。如图4所示，所述方法包括：

步骤410，根据测试要求的雾气浓度、雾粒大小以及预设规则设置所述高压泵站的出水压力，以及所述降雾泵站组单元的高压泵站的进水压力最小阈值和出水压力区间阈值；

步骤420，启动降雾泵站组单元，并检测所述降雾泵站组单元的高压泵站的进水压力以及出水压力；

步骤430，所述进水压力以及出水压力均满足预设的阈值，则控制高压阀组接通所述降雾泵站组单元以及压力输送单元；

步骤440，通过所述压力输送单元将高压的水输送至降雾喷咀单元；

步骤450，通过所述降雾喷咀单元的高压微雾喷头，实现模拟降雾。

进一步的，所述降雾泵站组单元还包括增压泵以及空气压缩机，所述高压泵站包括高压陶瓷柱塞泵、高压阀组以及线绕式过滤器；

通过与水箱相连的增压泵将所述水箱中的水吸入至所述高压泵站中；

通过与高压泵站相连的空气压缩机，在模拟测试结束后将所有管路中的存水排空；

通过与所述高压陶瓷柱塞泵的输入端相连的线绕式过滤器，将水中的杂质进行过滤。

进一步的，所述降雾喷咀单元的多个高压微雾喷头，在所述电晕笼上方预设高度的平面上的中间位置以预设间隔布置，使得所述相邻的高压微雾喷头喷出雾粒的范围存在重叠，以达到重雾带效果。

进一步的，当所述进水水压低于预设进水压力最小阈值时，和/或所述出水水压超出所述出水压力区间阈值时，所述高压泵站异常报警，并将异常信息发送至所述现场控制单元。

进一步的，通过中央管理单元与所述现场控制单元进行远程通信；

当所述中央管理单元与所述现场控制单元通信连接时，所述现场控制单元收所述中央管理单元控制，所述中央管理单元通过控制所述现场控制单元以实现对所述系统进行监控和控制；

当所述中央管理单元与所述现场控制单元通信中断时，所述现场控制单元自行对所述系统信息监控和控制。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。