本實(shí)用新型涉及高壓測(cè)量領(lǐng)域，具體是基于電場(chǎng)反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)中的變電站導(dǎo)線實(shí)時(shí)電壓狀態(tài)反映了整條線路、變電站設(shè)備、負(fù)載等的運(yùn)行狀態(tài)，特別是當(dāng)線路遭遇雷擊、出現(xiàn)諧振、發(fā)生線路接地或設(shè)備故障等事故時(shí)，導(dǎo)線電壓幅值與波形會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。通過(guò)對(duì)變電站導(dǎo)線電壓，包括工頻穩(wěn)態(tài)電壓與雷擊、系統(tǒng)短路或故障產(chǎn)生的高頻過(guò)電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有助于準(zhǔn)確判斷故障，查找問(wèn)題。

為了監(jiān)測(cè)變電站導(dǎo)線電壓，現(xiàn)今具有以下公開(kāi)文獻(xiàn)：

中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN 101382568A于2009年3月11日公開(kāi)了一種光纖式電壓測(cè)量方法及其測(cè)量裝置，其通過(guò)在被測(cè)高壓導(dǎo)線表面放置金屬感應(yīng)極板，并由光纖傳遞感應(yīng)極板電容分壓數(shù)值，進(jìn)而對(duì)導(dǎo)線暫態(tài)電壓進(jìn)行測(cè)量。該裝置應(yīng)用時(shí)需在高電位處布置感應(yīng)極板，必須停電作業(yè)，會(huì)給供電公司和用戶帶來(lái)不便。

中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN 104950189A于2015年9月30日公開(kāi)了一種光纖工頻高壓電場(chǎng)測(cè)量探頭，其通過(guò)電荷感應(yīng)電場(chǎng)測(cè)量法來(lái)測(cè)量工頻電場(chǎng)。該裝置成本低，但是應(yīng)用時(shí)響應(yīng)速度較慢，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量高幅值，快變化的瞬態(tài)電場(chǎng)。

中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN 105021901A于2015年11月4日公開(kāi)了一種高壓電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，其采用激光光源輸出激光光束，通過(guò)電場(chǎng)傳感器后經(jīng)過(guò)電場(chǎng)調(diào)制，隨后傳輸至光電探測(cè)器，處理后得到電場(chǎng)強(qiáng)度。該裝置應(yīng)用時(shí)易受外界環(huán)境干擾，無(wú)法直接用于線路電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有變電站電壓監(jiān)測(cè)裝置安裝時(shí)需停電作業(yè)和應(yīng)用時(shí)易受外界環(huán)境干擾的技術(shù)問(wèn)題，提供了基于電場(chǎng)反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測(cè)量裝置，其在安裝與檢修時(shí)不用對(duì)線路停電，且采用電場(chǎng)反演的方式進(jìn)行測(cè)量，在應(yīng)用時(shí)具有良好的抗外界環(huán)境干擾能力，能提升測(cè)量準(zhǔn)確度。

本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題主要通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：基于電場(chǎng)反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測(cè)量裝置，包括電場(chǎng)傳感器、傳感器定位機(jī)構(gòu)、定位管及信號(hào)收發(fā)器，所述傳感器定位機(jī)構(gòu)包括屏蔽箱和絕緣蓋，所述屏蔽箱上端開(kāi)口，絕緣蓋與屏蔽箱連接且封閉屏蔽箱的上端開(kāi)口，所述定位管豎直設(shè)置且其上端與屏蔽箱底部固定連接；所述電場(chǎng)傳感器設(shè)于屏蔽箱內(nèi)，電場(chǎng)傳感器連接有兩根通訊線，兩根所述的通訊線依次穿過(guò)屏蔽箱和定位管后與信號(hào)收發(fā)器連接。本實(shí)用新型為地電位式測(cè)量，電場(chǎng)傳感器采用電學(xué)電場(chǎng)傳感器或光學(xué)電場(chǎng)傳感器，對(duì)于電學(xué)電場(chǎng)傳感器，原理為將電場(chǎng)傳感器表面產(chǎn)生的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；對(duì)于光學(xué)電場(chǎng)傳感器，原理為基于Pockels效應(yīng)，采用了共路干涉結(jié)構(gòu)，分析TE、TM模式下的偏振光經(jīng)過(guò)傳感器后產(chǎn)生的相位差，反推傳感器表面電場(chǎng)強(qiáng)度。本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)，定位管下端固定在水泥基座上。

進(jìn)一步的，所述傳感器定位機(jī)構(gòu)還包括設(shè)于屏蔽箱內(nèi)的傳感器支座、絕緣支柱及底座，所述底座與屏蔽箱內(nèi)底部固定連接，傳感器支座通過(guò)絕緣支柱支承固定于底座上方，所述電場(chǎng)傳感器固定于傳感器支座上。本實(shí)用新型通過(guò)絕緣支柱將電場(chǎng)傳感器支撐在屏蔽箱內(nèi)最高點(diǎn)處，使得本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)被測(cè)相具有足夠大的場(chǎng)強(qiáng)。

進(jìn)一步的，所述傳感器支座上端面內(nèi)凹構(gòu)成有卡槽，所述卡槽為兩端開(kāi)口分別位于傳感器支座相對(duì)兩側(cè)的矩形通槽，所述電場(chǎng)傳感器嵌入卡槽內(nèi)。本實(shí)用新型通過(guò)在傳感器支座上設(shè)置卡槽，使得本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)便于固定電場(chǎng)傳感器和通訊線布線，而將卡槽設(shè)置為矩形通槽，能保證電場(chǎng)線的穿透，可以降低傳感器支座對(duì)被側(cè)點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的影響。

進(jìn)一步的，所述傳感器支座上端面位于卡槽兩側(cè)的區(qū)域均為斜面，且該斜面靠近卡槽一側(cè)的水平高度高于其遠(yuǎn)離卡槽一側(cè)的水平高度。

進(jìn)一步的，所述屏蔽箱的側(cè)壁設(shè)置有百葉窗。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置百葉窗，使得本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)便于屏蔽箱通風(fēng)散熱。

進(jìn)一步的，所述定位管包括上管、下管及管連接件，所述上管和下管均豎直設(shè)置，所述上管下端通過(guò)管連接件與下管上端固定連接。如此，本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)可對(duì)定位管進(jìn)行拆裝，使得本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)便于轉(zhuǎn)移。

進(jìn)一步的，所述管連接件為具有內(nèi)螺紋的螺紋管，所述上管下端和下管上端均設(shè)有與管連接件內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，所述上管和下管均通過(guò)螺紋匹配的方式與管連接件連接。本實(shí)用新型的上管和下管均通過(guò)螺紋匹配的方式與管連接件連接，能保證定位管的機(jī)械強(qiáng)度，使得本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)安全可靠。

基于上述測(cè)量裝置測(cè)量導(dǎo)線電壓的方法，包括以下步驟：將測(cè)量裝置分別立于三相導(dǎo)線正下方，用于測(cè)量導(dǎo)線電壓產(chǎn)生的空間電場(chǎng)在電場(chǎng)傳感器上表面處的法向分量，利用反演計(jì)算得到各相導(dǎo)線電壓。

綜上所述，本實(shí)用新型具有以下有益效果：(1)本實(shí)用新型所述的測(cè)量裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，成本低，本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)，電場(chǎng)傳感器放置于屏蔽箱內(nèi)，屏蔽箱主要接收其正上方的電場(chǎng)，可以屏蔽非被測(cè)相導(dǎo)線或變電站其他帶電設(shè)備產(chǎn)生的干擾電場(chǎng)，如此，本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)能保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。

(2)本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)為地電位式測(cè)量，在本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)將電場(chǎng)傳感器設(shè)于各相導(dǎo)線的下方，監(jiān)測(cè)傳感器表面的電場(chǎng)法向分量，通過(guò)反演計(jì)算可以對(duì)三相導(dǎo)線的暫態(tài)電壓進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，在裝置的安裝、測(cè)量、檢修過(guò)程中不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。

(3)本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)可以在地電位處進(jìn)行110kV及以上變電站的工頻穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)電壓實(shí)時(shí)測(cè)量，安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2圖1中傳感器定位機(jī)構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的零部件名稱：1、電場(chǎng)傳感器，2、傳感器支座，3、絕緣支柱，4、底座，5、屏蔽箱，6、定位法蘭，7、通訊線，8、絕緣蓋，9、百葉窗，10、上管，11、下管，12、管連接件，13、安裝板，14、信號(hào)收發(fā)器。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例1：

如圖1及圖2所示，基于電場(chǎng)反演的變電站暫態(tài)電壓地電位式測(cè)量裝置，包括電場(chǎng)傳感器1、傳感器定位機(jī)構(gòu)、定位管及信號(hào)收發(fā)器14，其中，傳感器定位機(jī)構(gòu)包括屏蔽箱5和絕緣蓋8，本實(shí)施例的屏蔽箱5上端開(kāi)口，絕緣蓋8與屏蔽箱5連接且封閉屏蔽箱5的上端開(kāi)口。為了使本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)便于排水，本實(shí)施例的絕緣蓋8設(shè)置為錐筒狀。本實(shí)施例的定位管豎直設(shè)置，定位管上端與屏蔽箱5底部固定連接，定位管下端連接有安裝板13。本實(shí)施例在具體設(shè)置時(shí)，屏蔽箱5和安裝板13均采用不銹鋼材料制成，安裝板13為正方形平板，其四角處均設(shè)置有圓形通孔，本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)，采用螺桿穿過(guò)安裝板13上的圓形通孔并嵌入水泥基座內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的固定。本實(shí)施例的電場(chǎng)傳感器1設(shè)于屏蔽箱5內(nèi)，電場(chǎng)傳感器1連接有兩根通訊線7，兩根通訊線7均依次穿過(guò)屏蔽箱5和定位管后與信號(hào)收發(fā)器14連接。本實(shí)施例在具體設(shè)置時(shí)，因尼龍具有便于加工、機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)，絕緣蓋8的材質(zhì)優(yōu)選采用尼龍。

本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)，以根據(jù)電場(chǎng)傳感器1放置處的電場(chǎng)強(qiáng)度法向分量，設(shè)計(jì)其測(cè)量范圍與靈敏度，響應(yīng)速度最快達(dá)ns級(jí)、帶寬有效覆蓋20Hz～100MHz，以使本實(shí)施例能夠滿足工頻穩(wěn)態(tài)電壓與快速變化暫態(tài)電壓測(cè)量的幅值、響應(yīng)速度和帶寬要求。

采用本實(shí)施例測(cè)量導(dǎo)線電壓時(shí)，具體包括以下步驟：將測(cè)量裝置分別立于三相導(dǎo)線正下方，用于測(cè)量導(dǎo)線電壓產(chǎn)生的空間電場(chǎng)在電場(chǎng)傳感器1上表面處的法向分量，利用反演計(jì)算得到各相導(dǎo)線電壓。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例的傳感器定位機(jī)構(gòu)還包括傳感器支座2、絕緣支柱3及底座4，其中，傳感器支座2、絕緣支柱3及底座4均設(shè)于屏蔽箱5內(nèi)，底座4與屏蔽箱5內(nèi)底部固定連接，傳感器支座2通過(guò)絕緣支柱3支承固定于底座4上方，電場(chǎng)傳感器1固定于傳感器支座2上。本實(shí)施例在具體設(shè)置時(shí)，絕緣支柱3的材質(zhì)也優(yōu)選采用尼龍。

本實(shí)施例的底座4為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其上端面中央部位內(nèi)凹構(gòu)成有圓形凹槽，該圓形凹槽的底部為圓形薄壁，薄壁上開(kāi)有兩個(gè)圓形通孔，每個(gè)圓形通孔處對(duì)應(yīng)固定一個(gè)定位法蘭6，定位法蘭6供通訊線7穿過(guò)，為了便于安裝定位法蘭6和通訊線7，本實(shí)施例的屏蔽箱5底部中央也開(kāi)設(shè)有圓形通孔。

本實(shí)施例中絕緣支柱3的數(shù)量為兩根，為了使本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)拆裝便捷，絕緣支柱3一端設(shè)置螺紋孔，該端通過(guò)絕緣螺絲與傳感器支座2固定連接，絕緣支柱3另一端為外壁設(shè)置外螺紋的圓柱狀凸臺(tái)，底座4上設(shè)置有螺紋孔，該螺紋孔具有與圓柱狀凸臺(tái)外螺紋匹配的內(nèi)螺紋，絕緣支柱3通過(guò)其圓柱狀凸臺(tái)嵌入底座4的螺紋孔內(nèi)與底座4固定連接。

底座兩側(cè)共對(duì)稱設(shè)置四個(gè)螺紋通孔，內(nèi)側(cè)兩個(gè)螺紋通孔與絕緣支柱的圓柱狀凸臺(tái)配合，外側(cè)兩個(gè)螺紋通孔通過(guò)不銹鋼螺絲與不銹鋼屏蔽箱配合

實(shí)施例3：

本實(shí)施例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例的傳感器支座2上端面內(nèi)凹構(gòu)成有卡槽，其中，卡槽為兩端開(kāi)口分別位于傳感器支座2相對(duì)兩側(cè)的矩形通槽，電場(chǎng)傳感器1嵌入卡槽內(nèi)。本實(shí)施例在具體設(shè)置時(shí)，傳感器支座2上端面位于卡槽兩側(cè)的區(qū)域均為斜面，且該斜面靠近卡槽一側(cè)的水平高度高于其遠(yuǎn)離卡槽一側(cè)的水平高度。

實(shí)施例4：

為了使本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)便于屏蔽箱5內(nèi)部區(qū)域通風(fēng)散熱，本實(shí)施例在實(shí)施例1～實(shí)施例3中任意一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例的屏蔽箱5的側(cè)壁設(shè)置有百葉窗9。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例在實(shí)施例1～實(shí)施例4中任意一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例的定位管包括上管10、下管11及管連接件12，其中，上管10和下管11均豎直設(shè)置，上管10下端通過(guò)管連接件12與下管11上端固定連接。本實(shí)施例在具體設(shè)置時(shí)，管連接件12為具有內(nèi)螺紋的螺紋管，上管10下端和下管11上端均設(shè)有與管連接件12內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，上管10和下管11均通過(guò)螺紋匹配的方式與管連接件12連接。為了使本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)便于將定位管固定在屏蔽箱5上，本實(shí)施例的屏蔽箱5下端固定有豎直設(shè)置的連接管，該連接管設(shè)有外螺紋，上管10上端設(shè)有與連接管外螺紋匹配的內(nèi)螺紋，連接管通過(guò)螺紋匹配的方式與上管10上端固定連接。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。