[实用新型]电场测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力检测设备领域，特别涉及一种电场测量系统。

背景技术

近年来随着电压等级的提高，不仅输变电设备本身的电场分布成为研究的热点，电力系统电磁兼容问题也越来越引起人们的重视。在高电压等级的变电站内，电磁环境相当恶劣，特别是当开关操作时，会产生变化快、幅值高的瞬态电磁场，这种变化快、幅值高的瞬态电磁场将对二次侧的保护和控制设备产生强烈的电磁千扰，严重时甚至引发事故并损坏二次侧的保护和控制设备川。而采用测量的手段对变电站的工频电场和暂态电场进行实测以获取相应的数据可以为电力系统电磁兼容问题的研究提供事实依据。此外，在EMC研究方面，除电力系统电磁兼容问题外，很多其它领域也存在电磁兼容问题，都需要空间电场的测量作为其实验支持。

作业人员在高压工频电场的环境下，尤其是在攀爬杆塔或接近高压带电设备时，工作人员会误闯入高场强区，如果在没有警示的情况下作业人员将会长时间工作却毫不知情，这就有可能造成人身伤害。

现有的检测技术分两个方面。一是光学式电场测量法。该方法具有绝缘性能好、响应速度快、安全性高、体积小以及重量轻等优点但是这类电场传感器往往价格昂贵，并且在实际测量当中，光学式电场传感器还有许多问题需要克服。比如，由于电光效应本身具有温度相关性，因此基于电光效应的电场传感器一般存在温度漂移的问题；当利用电光晶体感应静态或极低频电场时，晶体内将产生电荷漂移和电场分布的改变，导致输出传感信号不稳定的问题；同样，被测电场内空间自由电荷的存在及在传感晶体表面的积聚，也会影响晶体内电场分布。

另外一方面为电学原理电场测量法：目前利用电学原理进行电场检测的方法有很多，但其基本原理是：处于电场中的导体传感器表面会产生感应电荷，针对测量不同频率电场的需要，设计相应的传感器结构和取样电路，将感应电荷转换成与待测电场强度有一定对应关系的电流或电压信号，再对信号进行分析，从而获得电场强度。例如：1993年中国科学院兰州高原大气物理研究所设计的旋片式电场仪，这种电场传感器测量电极由一个固定的金属感应片和一个转速一定的接地转子组成，当接地转子旋转时，感应片将在电场中交替地被屏蔽和暴露，感应片表面上就会产生变化的电荷。若使用一个电阻将感应片与地相连接，则电阻上就会有交变电流流过，测出该电流大小就可知道电场值。又如2004年上海交通大学电气工程系设计的变电容合成绝缘子带电检测仪，通过测量合成绝缘子的纵向电场强度来判断绝缘子的内部导通性故障，也是采用旋片式变电容的方法进行合成绝缘子的直流电场测量。

自90年代以来国内外越来越多的科研机构和电力部门认识到电场测量的重要性，但是这些研究成果复杂且价格较为昂贵从而影响了它们的推广和使用。

因此，研究成本较低、操作方便且具有警示功能的电场测量装置，对保证作业人员的安全，提高电力生产的安全系数，降低事故发生率具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种电场测量系统，具有制造成本低、操作方便、抗干扰能力强和使用灵活等优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：。

本实用新型的电场测量系统，包括三维电场探头、信号预处理单元、A/D转换单元和数据处理单元，所述三维电场探头包括三组测量电极，每一组测量电极分别对应电场的X、Y、Z方向上的电场强度测量，所述信号预处理单元包括三路信号预处理电路，每一路信号预处理电路均包括前置放大模块、滤波模块和有效值转换模块，每一路信号预处理电路的信号输入端分别连接至对应测量电极的信号输出端，经信号预处理电路处理后的电场强度信号通过A/D转换单元转换后，送入数据处理单元。

进一步，所述电场测量系统还包括无线收发单元，所述无线收发单元包括与数据处理单元相联接的装置端模块和与外部PC机相联接的PC端模块，所述无线收发单元用于实现电场强度数据的实时传输和三维电场探头与PC机之间的无线控制；

进一步，所述三维电场探头采用立方体结构，每两个对应面之间通过其各自的极板相对组成一个感应电极；

进一步，所述前置放大模块和滤波模块组成巴特沃思二阶有源带通滤波电路；