[发明专利]交直流并行输电线路地面电场测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于高压输电线路电磁环境技术领域，特别涉及交直流并行高压输电线路下地面电场测量系统的开发。

背景技术

随着我国电力系统建设的高速发展，在电站、变电站等电力传输密集区域交直流并行输电的应用越来越多。特别是特高压直流电网建设中，一方面换流站出口附近直流交流线路汇于一处，且可能路径相同，将交直流线路相邻架设甚至共走廊可以大量节省占地，并降低设计难度；另一方面新增的长距离跨区域直流输电线路如果能共用已有的交流输电走廊，可以带来显著的经济效益和社会效益。

然而交直流并行输电可能带来一些负面效应，其中对并行线路附近电磁环境的污染是必须关注的问题。高压输电线路附近电磁环境污染程度主要用以下物理量衡量：无线电干扰、可听噪声、地面电场、地表离子流密度。目前针对以上物理量的测量装置只适用于单独的直流线路或交流线路，若直接应用在交直流并行线路则或交直流不能兼顾难以获得真实值，或不能区分交流和直流引起的效应难以对主要电磁污染源做出评判。

交流和直流线路下地面电场测量装置原理不同，若使用不同装置分别测量交流和直流成分则不能保证测量的是同一位置的交流场和直流场；并且交直流并行线路下空间离子流运动引起的非线性效应可能产生非直流或工频交流的电场，使用传统的测量方法必然会忽略这部分电场而影响测量准确性。

发明内容

本发明的目的是为了对交直流并行输电线路地面电场进行测量，提出一种交直流并行输电线路地面电场测量系统，可以同时测量外电场同一位置上的直流成分和各种频率交流成分，可以真实反映交直流并行线路下的地面电场值；并在外电场变化不快的情况下可以对外电场进行实时连续测量，有利于交直流并行线路电磁环境的长时间在线检测。

本发明提出的交直流并行输电线路地面电场测量系统，其特征在于，主要包括依次相连的旋转伏特计，示波器和储存有混合电场分析程序的计算机的三部分；

该旋转伏特计，用于获得待测交直流并行输电线路地面电场感应的交变电流；

该示波器，用于对所述交变电流的时域信号进行采样，显示采样信号并将采样结果送至计算机；

该储存有混合电场分析程序的计算机，用于对所述交变电流的时域信号进行傅立叶变换，对交变电流的频谱进行分析，得到测量位置外电场的频率成分和对应幅值。

采用如上述的系统的交直流并行输电线路地面电场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)读取旋转伏特计校准数据：旋转伏特计在首次使用前应在已知大小的直流电场中进行校准，得到空间直流电场幅值与感应电流的比值COEF(0)作为校准数据，并将此校准数据存入计算机，每次测量开始时进行读取；

(2)设置示波器采样频率：示波器采样频率f_s的取值范围为：

10×N_h×f_h≤f_s≤5×N_s

式中：N_h为旋转伏特计圆盘开孔数；f_h为旋转伏特计圆盘转动频率；N_s为示波器采样点数；并通过GPIB接口对示波器进行设置；

(3)对采样数据进行频谱分析，搜索峰值频率：控制示波器对旋转伏特计输出的感应电流信号进行读取，得到时域波形；对该感应电流信号的时域波形进行快速傅立叶变换得到感应电流信号的频谱，查找感应电流信号的频谱中局部极值点，记录各峰值频率f_p和峰值幅值I_p作为后续分析的依据；

(4)分析所述各峰值频率，判断出基频、差频、倍频：根据已知的旋转伏特计圆盘转动频率，通过分析各峰值频率间关系，确定各基频、差频、倍频；

(5)计算各基频外电场幅值：利用校准数据COEF(0)，由信号直流成分与旋转伏特计转动频率的一阶调制频率f_p(C)的感应电流值I_p(C)计算外电场的直流成分E₀，由交流成分与旋转伏特计转动频率的一阶调制频率f_p(B)、f_p(D)的感应电流值I_p(B)、I_p(D)计算外电场的交流成分E₁；

(6)存储外电场频谱信息：将分析得到的外电场频谱信息存储在计算机中备用。

本发明的特点及有益效果