[发明专利]一种直流特高压电晕电流的宽频在线测量传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流特高压电晕电流的宽频在线测量传感器，特别涉及一种直流特高压电力设备试验和直流特高压电晕电流的宽频域在线测量及多点网络化在线测量领域。

背景技术

随着我国能源结构的不断调整和清洁能源的广泛利用，作为清洁能源之一的电力行业将是国家发展的战略重点。我国《十二五》规划期间，国家电网将快速发展直流特高压输送工程的建设，预计2015年将投产16条直流特高压输送电路。近几年，国内外电力科研机构对直流特高压电晕电流的宽频研究领域日趋深入，建设一条可以实现远距离输送、大容量存储、低能耗损失的直流特高压优质电网，已是全球发达国家研究和关注的重要课题。目前，我国直流特高压研究领域已达到了±1200KV国际最高电压等级，所以，加快研究直流特高压电晕电流的高频特性是十分必要的。要想全面的分析直流特高压电晕电流的高频特性，则必须具备以下两个条件：一是取样电阻高频特性要非常好；二是测量系统抗干扰性要优异。据了解，2012年4月4日授予中国电力科学研究院的国家专利CN 102401852A涉及一种特高压电晕电流取样电阻传感器宽频域达到30MHz范围。2010年10月6日授予南方电网技术研究中心的国家专利CN 101852825A涉及一种高压输电线路电晕电流的宽频在线测量系统，其测量频率高达50MHz范围。但是，随着直流特高压等级的不断提高，其电晕电流的频率也将随之增大；在恶劣的自然环境和强电磁环境下，电路电晕电流的频率可高达百兆赫兹，就现有的高频取样电阻传感器和高频测量系统，均很难实现百兆赫兹级的电晕电流的测量，这也正是本发明需要解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种直流特高压电晕电流的宽频在线测量传感器，利用一体化结构设计理念实现对高频信号高精度采集和低干扰的传输。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种直流特高压电晕电流的宽频在线测量传感器，其特征在于：它包括一隔离电极单元，一信号处理单元和一系统供电单元；所述隔离电极单元由一绝缘隔离套筒、一空心管状长臂低压电极和一空心管状短臂高压电极，其中绝缘隔离套筒两端分别与高、低压电极以特殊的方式进行安全隔离连接，两电极板分别与均压环相连，并通过绝缘拉杆对两电极板进行加固连接；所述信号处理单元由一取样电阻模块、一信号采集模块、一信号转换模块和一信号发送模块；所述系统供电单元由一蓄电池组和一充电模块；所述信号处理单元、系统供电单元设置在所述隔离电极单元内，形成高精度一体化测量传感器。

所述隔离电极单元中的绝缘隔离套筒采用绝缘性优异、耐阻燃、抗紫外线辐射的PP或PVDF树脂材料制成，用于高、低压电极板有效隔离。

所述隔离电极单元中的空心管状长臂低压电极和空心管状短臂高压电极采用铜合金、铝合金或不锈钢材料制成，以便使空心管状的高、低压电极板具有优异的耐腐蚀性、导电性和抗干扰性。

所述绝缘隔离套筒外壁与空心管状长臂低压电极板管侧的内壁以倒锯齿结构进行机械方式连接，所述缘隔离套筒内壁与空心管状短臂高压电极板管侧的外壁以机械承插方式连接，用于增加隔离电极单元结构的整体稳定性和管状轴向抗拉强度。

所述隔离电极单元中的两侧高、低压电极板与安全隔离绝缘环氧树脂垫环采用两个以上绝缘拉杆进行结构加固连接，用于增加高、低压电极板间的抗力强度。

所述隔离电极单元两侧高、低压电极板与均压环以法兰方式连接，以防止隔离电极单元置于直流特高压及恶劣环境下产生电晕现象。

所述隔离电极单元内部设置信号处理单元和系统供电单元，以组成高精度、低干扰的一体化在线测量传感器。

所述信号处理单元中的取样电阻模块采用高纯度氧化锌陶瓷管式无感电阻作为取样电阻，所述取样电阻模块采用不同直径的取样电阻逐级套接组合成多级分压电阻，所述取样电阻模块采用等径的多个取样电阻组成圆周并联分列式单级分压电阻，更有效的降低取样电阻的电感和分布电容参数，以便大大提高频响参数。

所述分压电阻每级低压侧共点与多层同轴射频电缆最外屏蔽层相连，并与信号处理单元采集模块低压端相连，所述分压电阻每级高压侧分别与多层同轴射频电缆内层依次逐级相连，并与信号处理单元采集模块高压端逐级相连，采用的多层同轴射频电缆用于取样信号与采集通道无干扰的传输与接收。