湿度对高压输电线路工频电场测量的影响

工频电场对人类居住环境的影响越来越受到重视,其中湿度增大导致工频电场测量数值偏大的情况已被广泛关注。为了说明所测数值偏大是由于湿度引起测量仪器及其支架电气性能发生变化,而非对空间电场分布产生影响,对输电线路下方的工频电场分布进行了理论分析,讨论了湿度增大引起测量仪器性能变化的主要原因,并进行了试验验证。通过试验发现,采用憎水性绝缘支架测量时,随着湿度的增大,所测工频电场值基本保持不变。而对于木支架,当空间相对湿度60%时,仪器所测电场值的最大误差≤12%;而当相对湿度60%时,电场测量值的平均误差在35%左右,最大误差达到85.4%。因此,分析认为仪器绝缘支架绝缘性能发生变化导致探头附近电场产生畸变是使测量数据偏大的主要原因。空间湿度较大时,工频电场测量值不能作为环境评价的依据。     

便携式工频电场测量装置的设计

为了了解设备表面和内部的工频电场,从而更好地研究设备运行的状态及优化改进设备,笔者介绍了一维球型电场传感器的测量原理,设计了一种基于C8051F410单片机的便携式工频电场测量装置,讨论了不同形状及规格电场探头对测量结果的影响并完成了电场探头的选型。在500 kV交流输电线下方和实验室简化同心圆球电极内使用该装置与国外标准仪器进行了对比测量,现场测试结果表明该装置测量数据与国外仪器相比具有较大的相关度,能准确地测量电力系统工频电场,具有很好的实用性。     

工频电场测量仪支架材质对空间电场影响研究

工频电场测试仪是测量电力设备运行电压对地表1.5 m高度处电场强度的设备。为保证电场测试仪测量结果的准确性,需要尽量减小测试仪及其附件对空间电场分布的影响;但是由于电场测试仪及其附件的介电常数与空气不同,实际测试时电场测试仪改变了周围电场,尤其是探头所在区域的电场,因此有必要对电场测试仪支架材质对空间电场的影响进行深入研究。基于有限元法,利用ANSYS MAXWELL建立电场测试仪支架材质对空气电场影响的分析模型,通过对不同材质支撑杆对空间电场分布的影响进行分析,为电场测试仪及其附件的材质选取、优化设计制造提供参考。     

实验室中环境湿度对工频电场测量设备准确度的影响及改进措施研究

输变电工程工频电场强度测试结果的准确性对于电力工程的环保验收评价具有重要的意义,但研究发现环境湿度增加会导致输变电工程工频电场强度测得值偏大。为了验证测量设备的准确性,研究环境湿度导致输变电工程工频电场强度测得值偏大的因素及改进措施,文中通过对工频电场强度测量传感器采取密封处理和悬吊的支撑方式,利用实验室的标准电场,研究了实验室内工频电场强度测得值受环境湿度的影响程度,给出了测得值受环境湿度影响的数值范围,并提出了在实验室内对工频电场强度测量设备进行校准或者比对时提高测量准确度的解决办法。试验证明工频电场传感器本身是准确的,用于放置传感器的支架受环境湿度的影响是导致测得值产生误差的关键因素,通过对传感器采取悬吊的方式或者采取措施使得实验室内环境相对湿度低于55%可有效降低环境湿度对测量准确度的影响。该研究对输变电工程工频电场强度测量方法的改进和推进相关标准的修订具有重要意义。     

无电极型工频电场传感器的设计

分析了电力系统中工频电场测量的技术手段和应用现状,指出现有手段的存在的问题;利用集成光学技术研制了一种基于铌酸锂晶片铁电畴反转的无电极电场传感器,该传感器内部没有金属部分,具有集成度高、对被测电场影响较小等优点;分析了传感器的设计要点,针对电力设备工频电场测试的实际需求完成传感器的参数设计,并研究相关的工艺流程;针对传感器半波电场太大的特点设计了合适的方案测试传感器的特性;根据国标GB/T12720-1991建立工频电场测试系统,并利用该系统完成传感器的工频电场标定测量实验。实验结果表明,该传感器在较大测量范围内具有较好的线性度,适合于电力系统工频电场的测量。     

适应高湿度环境的输变电工程电场强度测量与试验

电磁环境监测是输变电工程环保工作的重要课题,针对目前广泛应用的电场监测仪器无法实现在环境湿度大于80%条件下的工频电场测量问题,首先对工频电场测量的两种基本原理即光学测量法和电学测量法进行了详细阐述,对悬浮式电场探头和地参考型电场探头的基本原理和测量方法进行了理论对比分析。在此基础上,通过分析湿度对电场监测仪器的影响,构建基于地参考型探头的高湿度条件下工频电磁场测量系统。在不同环境湿度条件下,对选取的试验线路进行对比测试与数据分析。试验结果表明,空气湿度对工频电场的分布基本没有影响,本文构建的测量系统可以实现高湿度条件下电场强度监测,可以为雨天或湿度较大天气下电磁环境测量提供有力的技术支撑。     

特高压变电站工频电磁场对避雷器在线监测装置测量准确度影响研究

变电站现场存在各种干扰,可能影响避雷器泄漏电流的测量准确度。在实验室内对避雷器在线监测装置开展试验,施加工频电场/工频磁场干扰并检验测量准确度。在工频电场干扰时,若传感器电流线未采用屏蔽,泄漏电流测量读数会出现较明显的波动。传感器电流线采用屏蔽能够有效抵制工频电场干扰布线方式的改变,也会明显改变避雷器泄漏电流的测量结果。在工频磁场增大的情况下,避雷器泄漏电流的波动范围也会增大。     

基于有限元仿真和微分进化算法的电场测量仪支架优化

首先通过实验分析研究了测量仪支架结构、环境湿度、支架材质对工频电场测量误差的影响;然后通过有限元仿真计算软件搭建了高压输电线路测量仿真模型,对高压工频电场环境及测量仪支架介入后的畸变电场进行仿真计算,并利用大量仿真结果建立了基于BP神经网络的电场测量误差预测模型;最后采用分子微分进化算法以测量误差最小化为目标对测量支架结构参数进行优化求解。研究结果表明,所优化设计得到的新型电场测量仪支架可有效减小测量误差和增强对湿度环境的适应性。     

环境湿度对输电线路下方空间电场测量结果的影响

为了研究高湿度地区工频电场强度测量值偏大的问题,本文从环境湿度对测量系统的绝缘木支架电气特性参数的影响入手,用复介电常数描述木支架的电气特性,建立了准静态场的求解模型,应用有限元法求解了输电线路下方的空间电场分布,以数值模拟的方法获得了环境湿度对空间电场测量结果的影响规律。研究表明,在实际工况中环境湿度通过改变木支架含水率影响了支架的导电特性,导致支架附近的空间电场发生畸变,是引起电场强度增大的主要因素。提出了为高湿度地区的紧急工频电场强度测试时利用金属支架测量并修正结果的方法。     

环境湿度对空气介电常数的影响研究

人们越来越多关注工频电场对其生活环境产生的影响,因此交流输电线下工频电场的测量值成为周围环境是否受污染的重要参考.实际测量中发现在高湿度地区电场强度测量值往往偏大.探究影响电场测量的因素,通过实验和仿真发现,空气介电常数随着湿度的增大而增大,在环境湿度到达75％之前增长量为20.7％,在环境湿度大于75％之后增长缓慢,但通过仿真发现空气介电常数的变化对于周围电场强度并无明显影响.支架材料电阻率随着湿度增大而减小,且当电阻率低于1 MΩ·m对电场测量有明显影响.     

电流探头的测量精度分析

介绍了电流探头的工作原理,并通过实验验证和仿真分析,说明了当共模电流远小于差模电流时,采用正负双线测量共模电流存在一定的误差;当测量大电流旁边的小电流导线时也存在一定的误差.因此必须改进电流探头的设计,提高测量精度,才能发挥分流测量的作用.     

新型纳米三坐标测量机误差检定方法的研究

以三光束平面镜微型激光干涉仪作为高精度的标准量,研究新型纳米三坐标测量机的误差检定方法,设计相应的激光头姿态调节架和目标靶镜,组建一套适用于其的误差检定系统,分四次即可实现对测量精度影响较大的11项单项误差进行相对高精度、便捷、同步地检定。以LabVIEW作为软件开发平台,基于三次样条插值算法,编写对单项误差的采样数据进行插值计算的应用程序,以求得单项误差在量程范围内任意位置的值。     

换流阀内组件冲击电压分布光电测量方法的研究

根据高压换流阀中晶闸管的布置情况,设计了冲击电压测量用电阻型传感器探头的外形结构。利用静电场数值计算的优化结果,确定了该探头的外形结构尺寸,并通过1个带宽为1MHz的脉冲频率调制光纤传输系统来传输信号。对该测量系统进行了整机试验,给出了雷电冲击电压响应和操作冲击电压响应。结果显示,该系统在操作冲击下刻度因子的线性度在±0.15%内。     

SSC超导主二极磁体的磁场测量

本文介绍作者在美国超导超级对撞机实验室工作期间进行的超导主二极磁体磁场测量的情况测量是在费米国家加速器实验室的低温实验站进行的。二极磁体磁场方向垂直度的测量采用ＦＡＰ探头，电流一磁场的转换函数的测量采用ＨＡＬＬ和ＮＭＲ探头，磁场多极分量的测量采用ＭＯＬＥ探头。测量的结果对评价磁体的磁场质量和改进磁体的制造工艺起了很大的作用。     

基于关节臂的超声测流装置几何参数精测方法研究

针对如何确保现场安装超声测流装置测量准确度的问题,提出了基于关节臂的现场安装探头几何参数精测方法。 首 先,对超声测流装置的流量计算模型进行分析,结果表明,其测量准确度建立在探头几何参数的准确测量基础上。 在此基础上, 通过探头的特殊设计及内外测比对试验,验证了使用关节臂外测探头三维坐标推算探头实际几何参数的可行性。 最后,在南水 北调中线工程的 3 个试点,使用关节臂精确测量插入式四声道超声测流装置探头三维坐标,分析得到探头几何参数的精确量值 和修正权重系数。 通过分析不同权重系数对超声测流装置平均流速的影响,结果表明,该方法能提高现场安装的超声测流装置 测量准确度 0. 02% ~ 0. 58%,对现场划线定位的准确度水平做出评价,验证了方法的合理性和有效性。     

基于神经网络的星敏支架指向倾角监测方法

针对星敏支架热致变形导致其指向精度降低的问题,提出了一种基于神经网络的指向倾角监测方法。 首先,分析星敏 支架结构特征,搭建星敏支架指向倾角预测系统,采集星敏支架结构形变和倾角变化数据,并对实验数据进行预处理;其次,构 建深度神经网络模型,将星敏支架模型各测量点的应变信息作为输入变量,并使用 Adam 优化算法更新网络参数,经训练迭代 后得到指向倾角预测模型;然后针对传统深度神经网络收敛速度慢、容易产生局部最小值等局限性,使用遗传算法对深度神经 网络的超参数进行优化,以提升神经网络的训练速度;最后使用测试集数据对星敏支架指向倾角变化进行预测,分析该模型在 不同温度条件下对星敏支架指向倾角监测的准确率。 实验结果表明,优化后深度神经网络模型的指向倾角预测方法的平均误 差为 0. 20″,且倾角预测精度明显优于传统算法,证明利用深度学习方法实现星敏支架指向倾角监测具有可行性。     

阵列式霍尔传感器去偏心误差优化算法设计

在实际应用中,因为导线偏心误差的存在,会使阵列式霍尔传感器的测量精度受到很大影响。为了解决这一问题,文中以由八个霍尔元件构成的圆形阵列式霍尔电流传感器为例,在分析了导线位置偏移对霍尔传感器测量精度的影响的基础上,对比前人提出的导线定位算法,提出并详细阐述了去偏心误差优化算法设计,通过检测导线位置的偏移引起的各霍尔元件输出电压的变化,对各个霍尔元件的输出电压增益进行自动反馈调整,在尽力简化算法运算复杂度的同时起到消除导线偏心误差的作用。仿真结果表明,通过对霍尔元件输出电压加权增益系数的反馈调整,可以很好地消除导线偏心误差的影响,使传感器的测量精度得到很大的提高。该算法适用于所有圆形阵列式的霍尔电流传感器,亦可推广至所有基于圆形阵列结构的电流测量传感器。     

瞬态电场测量系统的研制与试验

针对瞬态电场的测量,研制了一款以基于MSP430系列微处理器为核心,应用高速模数转化芯片与高速存储器的测量系统,所用球形探头具有体积小、功耗低、可编程和测量范围可调的特点。通过试验验证和改进,该测量系统能够满足电力系统中的电场测量要求。     

Time-domain magnetic field waveform measurement near printed circuit boards

This paper describes a time domain magnetic field measurement process for measuring magnetic fields near printed circuit boards (PCBs) with a loop probe. In carrying out these measurements, the loop probe needs to be calibrated in the frequency domain. In this process, a microstrip line with a teflon substrate serving as the standard magnetic field source is employed as a means of calibrating the probe. The standard magnetic field intensities of the line are calculated by using an approximate equation obtained from Ampère's law to simplify the calibration. The sensor-factor of the probe obtained from this method agrees with that obtained through the use of a standard G-TEM cell in 2 dB at frequencies below 1 GHz. The waveforms of magnetic fields near a PCB having a four-layer construction are measured using a 10 mm diameter loop probe as the calibrated magnetic field sensor. The generation of magnetic field waveforms causing the radiated emission from the PCB is found to depend on the circuit operating conditions. Our results clarify the fact that the time domain magnetic field measurement process is an effective tool for analyzing the sources of emission radiated from PCBs and for investigating the radiation mechanism. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 125(4): 9–18, 1998