[发明专利]基于耦合电场的架空输电线路过电压测量传感器

说明书

本发明属于电力系统过电压测量技术领域，具体涉及架空输电线路的过电压在线监测传感器的结构。

背景技术

电力系统安全生产与国家财产安全、人民生活利益息息相关。在我国，雷害是影响电力系统安全运行的最主要因素。架空输电线路因架设在空中，暴露在大气中，易遭受雷电而产生雷电过电压，特别是高压输电线路离地面较高，更容易遭受雷害侵袭。据统计，在众多引起线路故障的原因中，我国高压架空输电线路由雷击引起的跳闸次数占总跳闸次数的40%~70%。因此，为了提出有效的防雷对策，研制出合理的防雷设备，保证国家经济的稳定发展，提高人民生活质量，获取准确的雷电原始数据具有非常重要的实际价值。

过电压传感器从安装形式上可分为电气接触式过电压传感器和非电气接触式过电压传感器。电气接触式传感器通常由高压分压器及与高压设备直接接触的传感器组成。虽然在测量上可以达到较高的精度和较好的暂态响应特性。但在电压等级较高的电力系统中，不仅装卸时需要停电，而且将分压器长期与高压设备接触将会对系统带来潜在的危险。

现有非电气接触式过电压传感器，如专利号ZL200910104161.4的“架空输电线路过电压传感器”专利，公开的过电压传感器由电压监测单元和数据采集单元组成，电压监测单元主要包括感应金属板、屏蔽外壳、不锈钢屏蔽盒、分压电容器、前端保护电路、匹配电阻、同轴电缆等构成。该传感器主要缺点是：①由于该传感器装设在架空输电线路的下方，通过螺栓和螺帽固定在杆塔上，距架空输电线路1~30m。当传感器与架空输电线距离超过15m时，由于感应极板离架空输电线距离远，其间的耦合电容值小，导致分压比过大，造成获取的过电压信号小，使采集的数据信噪比低。②该传感器的感应金属板为方形或圆形平板，极易积污、积水、甚至表面覆冰，导致传感器分压比改变，引起测量的过电压波形畸变，降低传感器测量性能，导致不能准确地还原过电压波形，使测量过电压的准确度降低。③感应极板上的积水或者其表面覆冰融化后的冰水极易通过感应极板中部的螺纹通孔和与绝缘支架的缝隙渗入不锈钢屏蔽盒内部，降低分压电容器和匹配电阻的电气性能，甚至破坏分压电容器和匹配电阻。导致传感器失效，不能监测架空输电线路过电压。④当传感器覆冰以后，随着覆冰量的增加，传感器重量加大，易使得传感器从杆塔上脱落，不仅传感器不能工作，甚至会造成电力系统运行事故。 

发明内容

本发明的目的是针对现有非电气接触式过电压传感器的不足，提供一种基于耦合电场的架空输电线路过电压测量传感器，安装在架空输电线路的跳线横担上测量架空线路的过电压，具有线性度好、准确精度高、结构简单、安装方便、成本低、能实时在线监测等特点，能确保电力系统的安全运行。

本发明的工作原理：当架空输电线路遭受雷害时，输电线路上会产生雷电过电压。输电线路和半球形传感器外壳之间通过电场耦合和传感器的分压电容组分压，将线路上的过电压波形信号转化为可测量的过电压信号。并且，跳线与半球形传感器外壳之间的耦合电容值只根据半球形传感器外壳的尺寸和传感器安装位置确定。所以，一旦传感器的外形确定、安装完毕后，传感器的分压比则一定，传感器输出的电压和跳线上的电压成线性关系。由此可知，本发明的传感器能实时在线获取输电线路的电压信号。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于电场耦合的架空输电线路过电压测量传感器，主要包括传感器外壳、绝缘垫、固定板、分压电容组、匹配电阻、同轴电缆、内屏蔽壳、数据采集单元等。其特点是：