专利名称：一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统工频电场测量领域，涉及一种能够对电场畸变校正的三维工 频电场测量的方法及装置。
背景技术：
近年来随着输电线路电压等级的提高，输变电设备周围的电场分布和电力系统电 磁兼容等问题已越来越引起人们的重视，因此有关工频电场传感器测量系统已经成为研究 的重点。对于电场测量主要有小球法、电容充电法以及各种电位平衡的方法，都是以测量 电位分布来达到测量电场的目的，所以它们较难准确地测量空间电场。电荷法是通过小球 在电场中所捕获的电荷来计算电场的，它在实际测量中具有很大的局限性，也不适应于测 量空间的电场分布。而电容探针法一般只用于测量电极表面的电场。近年来发展的声学法 虽然具有很多特点，但它不适合于测量空间的暂态电场。对于这些电场测量都有相应的局 限性。目前来看，行之有效的测量空间暂态电场的方法是球形传感器法和Povkels Effect 法。二者相比，前者具有结构简单，价格便宜的特点。针对目前电场测量的检测现状，主要需考虑以下四个问题 (1) 一次测量能同时得到三个方向的电场。(2)为尽量减小传感器由于空间占位性而产生的畸变效应，需传感器体积尽可能 小；但传感器体积过小，测量精度降低。所以需要在传感器体积与测量精度之间选择合适的 体积大小。另一方面可以从传感器的形状上考虑，以减小由于传感器体积大小引起的畸变 效应。(3)测量点常处于高电位和强场区域，故测量系统的传感器与后级信号处理部分 应隔离良好，减少由于连接线、探头和输出设备组成的信号传输通成为发射源，而对被测 区域的电场产生干扰；以及空间电磁场在这些设备产生的电磁感应现象，将导致测量结果 严重偏离真实值。(4)测量系统应能测量瞬态场，如间隙放电、变电站开关操作等，同时能兼顾低频 和高频的测量，要求响应速度快、频率响应范围宽。需要传感器响应速度快、灵敏度高。
发明内容
为克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种能够对电场畸变校正 的三维工频电场测量方法，另一目的是提供一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量
直ο为实现上述目的而采用的技术方案是这样的，即一种能够对电场畸变校正的三维 工频电场测量方法，包括以下步骤
a)、在均勻电场产生装置中，建立三对分别垂直于三维坐标方向的电容式感应电压传感器，分别测量当外加电场方向与X轴、Y轴及Z轴一致时的三个感应电压值 K，乂》仏及与其对应的电场尾，；由于三对电极的测量值是相互间都会产生影响的， 感应电压与外界电场强度的大小成正比，是一个线性的关系，并满足矩阵形式，即
权利要求
1. 一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量方法，包括以下步骤 a)、在均勻电场产生装置中，由三个电容式感应电压传感器的三对电极板 分别分别垂直于三维坐标方向，构成三维组合的电容式感应电压传感器探头， 同时分别测量当外加电场方向与X轴、Y轴及Z轴一致时的三个感应电压值仏及与其对应的电场馬馮為；然而三个电容式感应电压传感器测量值相互间会产生影响，但由于感应电压与外界电场强度的大小成正比，是一个线性的关系，并满足矩阵 形式，即式中2为畸变影响因子必为电容式感应电压传感器处的原始电场值#为电容式感产生装置中万、V值都可获得，从而可以求得2 ；b)、然后用单电容式感应电压传感器进行实际的工频电场测量，将步骤a)中获得的畸 变影响因子2带入公式义*五=￡/ ,即得实测三维工频电场的感应电压值。
2. 一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量装置，其特征是包括探头部分(1)和 数据处理中心(2)，其中探头部分(1)由三维组合的电容式感应电压传感器(11)、放大电路(12)、滤波电路(13)、高速数据采集器(14)、中央信息处理器(15)、GSM数据通信模块(16)和电源电路构 成；所述组合的电容式感应电压传感器(11)用于现场采集电场信号，由呈正六面布置在空 心球体表面的、表面相互绝缘的三对平板电极构成，每对电极的输出端与放大电路(12)的 输入端连接；放大电路(12)对采样信号的放大，其输出端与滤波电路(13)的输入端相连， 滤波电路(13)对信号进行滤波处理，其输出端与高速数据采集器(14)输入端相连； 高速数据采集器(14 )用于将采集到的模拟信号转换成数字信号，其输出端与中央信息 处理器(15)的输入端连接；中央信息处理器(15)接收数字信号，并进行存储，其输出端与GSM数据通信模块(16) 的输入端连接；GSM数据通信模块(16)将数据通过通信网络发送到数据处理中心(2); 电源电路(17)为现场装置分别为放大电路(12)、滤波电路(13)、高速数据采集器(14)、中央信息处理器(15)、GSM数据通信模块(16)提供电源；数据处理中心(2)由GSM通信模块(21)，数据处理软件(22)和PC机(23)构成；数据应电压传感器的感应电压，为畸变影响因子矩阵，而且在均勻电场处理软件(22)根据接收的数据对信号进行处理，依据公式五=C/ ,通过对2的引入校正测量数据，以获得真实的实际电场值，式中2为畸变影响因子必为电容式感应电压传 感器测得的现场原始电场值义为电容式感应电压传感器的感应电压；其中2采用以下的 方法获得在均勻电场产生装置中，将上述电容式感应电压传感器(11)，分别测量当外加电场方向与X轴、Y轴及Z轴一致时的三个感应电压值巧, ，&及与其对应的电场尾,S,,，尾；由于三对电极的测量值是相互间都会产生影响的，感应电压与外界电场强度的大小成正比， 是一个线性的关系，并满足矩阵形式，即
全文摘要
一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量方法及其装置，方法中涉及采用三个电容式感应电压传感器的三对电极板分别垂直于三维坐标方向，构成三维组合的电容式感应电压传感器探头，在均匀电场产生装置中，测量当外加电场方向与X轴、Y轴及Z轴一致时的三个感应电压值及与其对应的电场；然后求得畸变影响因子λ。装置中涉及所述三维组合的电容式感应电压传感器探头及后续信号处理电路的构成。本发明提高了传感器的测量精度；实现了远程测量数据的采集；具有体积小、重量轻、便于安装携带的特点；测量精度误差在5%左右；适用于输电线路附近、变电站、高压开关、生活小区等附近的电场测量。
文档编号G01R29/08GK102116807SQ201010610840
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者张占龙, 彭孟杰, 肖冬萍, 胡平, 黄嵩 申请人:重庆大学