[发明专利]特高压直流输电线合成场强测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成场强测量装置及测量方法，特别涉及一种特高压直流输电线合成场强测量装置及测量方法。

背景技术

“十二五”期间我国将加快特高压电网为骨架的智能电网建设。特高压输电网的建设也带来了新的问题，包括特高压的绝缘材料与技术、特高压直流输电线路的电磁干扰等问题。直流输电线路运行后，使空间总的电场强度增加，从而产生更强的电磁干扰，包括对周围设备的电磁干扰以及对人与生物的影响。随着公众的健康意识和环保意识的不断提高，公众对电磁环境污染问题越来越重视，对政府部门加强电磁环境监管的要求也越来也强烈。

与交流输电线路相比，直流输电线路与设备对周围设备的电磁干扰比交流线路更为复杂，特别是其合成场强还受地电位、运行方式（单极或双极）的影响。现有研究表明，地电位的大小会影响直流输电线合成场强的分布。因此，直流输变电设备的电磁干扰评估标准不同于交流输变电设备。很多国家制定了直流输电线路的电磁环境标准限值。俄罗斯规定普通人群在线下活动的时间不超过8小时，电场强度限值为15kV/m；美国规定直流输电线路地面最大电场强度限值为15kV/m，日本环境理事会规定为9kV/m；我国也展开了相关的研究，出版了电力行业标准DL436-2005《高压直流架空送电线路技术导则》、DL/T 275-2012 《±800kV特高压直流换流站电磁环境限值》，分别规定了直流线路下地面及换流站地面最大合成电场强度不应超过30kV/m。

针对直流输变电工程将要面临的电磁环境问题，本发明研究特高压直流输电线合成场强测量装置及测量方法，检测特高压直流输电线周围合成场强的大小。

发明内容

针对上述现有问题，本发明提供了一种特高压直流输电线合成场强测量装置及测量方法，它能够在线检测，具有很大的实用价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：特高压直流输电线合成场强测量装置，包括微控制器、场磨传感器、电流信号变换电压信号电路、带通滤波、可变增益放大器、A/D转换器、电机驱动电路、接收器、D/A转换器、通信模块和存储模块；其中，所述场磨传感器包括由静片和动片组成的叶片、直流电机、MR编码器和齿轮箱。

微控制器控制D/A转换器输出至少两路相互独立的模拟电压信号，其中一路模拟电压信号输入电机驱动电路，经电机驱动电路功率放大后，控制直流电机的转速，直流电机驱动齿轮箱运转，齿轮箱驱动叶片中的动片旋转；另一路模拟电压信号输入可变增益放大器，控制可变增益放大器的放大倍数。

MR编码器测量直流电机的转速信号，并将直流电机的转速信号传送给接收器，接收器通过RS232接口与微控制器通信。

电流信号变换电压信号电路将叶片中静片上的电流信号转换成电压信号，再传送给带通滤波；电压信号经带通滤波消除干扰信号后，传送给可变增益放大器；消除干扰信号的电压信号经可变增益放大器信号放大后，传送给A/D转换器；A/D转换器采样电压信号，并将采集的数值传送给微控制器。

微控制器与存储模块连接，微控制器先将采集的数据存储到微控制器片内高速存储器，再存储到存储模块。储模块采用SD卡。微控制器与通信模块连接，便于与外部的其它设备通信。通信模块包括RS232模块、RS485模块和无线通信模块。

A/D转换器采用单独的A/D转换芯片或微控制器内部的A/D转换模块。

D/A转换器采用单独的D/A转换芯片或微控制器内部的D/A转换模块。

利用本发明的装置进行特高压直流输电线合成场强测量的测量方法，包括如下步骤：

（a）设定直流电机转速Ｎ和最大转速偏差N₀;

（b）设定D/A转换器输出初值；

（c）电机驱动电路驱动直流电机旋转，直到转速稳定；

（d）MR编码器测量电机转速n；

（e）判断|n-N|是否小于N₀；若|n-N|大于等于N₀，根据转速偏差|n-N|调整D/A转换器输出的模拟电压，转到步骤（c）；若|n-N|小于N₀，转到步骤（f）；

（f）测量叶片中静片上电流信号，并通过电流信号变换电压信号电路转换成电压信号，经带通滤波消除干扰信号；

（g）根据电压信号的幅值大小改变D/A转换器输出的模拟电压，进而调整可变增益放大器放大倍数；

（h）电压信号经可变增益放大器放大，A/D转换器采样电压信号，并将采集的数据传送给微控制器；