[发明专利]一种离子流密度测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力测量系统技术领域，具体地，为一种离子流密度测量系统。

背景技术

随着国民经济的持续快速发展，用电需求越来越高，而我国的发电能源与用电需求在地理位置上极度不平衡。特高压直流输电工程由于其输电能力强、损耗小、两侧交流系统不需要同步、发生故障时对电网造成的损失小等诸多优点，适合大区电网互联。发展特高压输电技术，不能忽视其对周围环境和设备的电磁影响。其中地面离子流密度就是评价特高压直流输电线路下电磁环境干扰的重要指标之一。

离子流密度是指导体通过高压电时会发生电晕，电离形成的离子在电场力的作用下，向附近空间运动，形成离子流。而地面单位面积截获的离子流称为离子流密度。离子流密度通常用威尔逊平板(Wilson板)进行测量。离子流采集板的面积应足够大，使其截获的离子电流较大，易于进行测量。

公开号为CN101188059A的中国专利，公开了一种离子流密度测量系统，可适用于高压输电线路下方的离子流密度测量。它主要由一组离子流密度板，通过信号电缆与离子流信号采集处理装置相连，并设有A/D转换模块。由于该测量系统中的离子流密度板与离子流测量装置之间采用电缆连接。

电通信方式传输数据，在特高压线下复杂电磁环境，丢包率和误码率较高；在复杂电磁环境中测量离子流密度时，复杂的空间干扰往往会在离子流测量系统中形成有效的回路，从而使得离子流的测量结果不准确，甚至可能导致测量仪器的损坏。另外，位于复杂电磁环境中的测量电路很容易将高压电引导低压测量端，可能会操作人员和设备造成安全威胁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种离子流密度测量系统，减少数据传输过程中的误差或错误，以及避免测量系统受到干扰，同时实现高低压之间的隔离。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种离子流密度测量系统，包括：

离子流传感阵列，用于测量离子流密度并将其转换为模拟电压信号输出；

数据采集单元，用于将输入的所述模拟电压信号转换为第一数字信号，并将其发送至光纤数据传送单元；

光纤数据传送单元，用于将接收到的所述第一数字信号转换为光脉冲，并将其通过光纤发送至光纤数据接收单元；

光纤数据接收单元，用于将接收到的所述光脉冲转换为第二数字信号，并将所述第二数字信号发送至上位机；

电池供电模块，用于给所述离子流传感阵列、数据采集单元和光纤数据传送单元供电。

进一步地，所述离子流传感阵列、数据采集单元、光纤数据传送单元和电池供电模块均悬空设置，并位于高电位端。

进一步地，所述离子流传感阵列包括：

多块威尔逊板，用于截取待测量环境中的离子流，输出电流信号；

与所述威尔逊板一一对应的信号调理单元，用于将输入的所述电流信号转换为模拟电压信号并输出。

进一步地，所述数据采集单元设置多路与所述信号调理单元一一对应的采集通道。

进一步地，所述威尔逊板包括平行设置的、形状相同的上极板和下极板，所述上极板外圈套设有屏蔽环，所述屏蔽环和所述下极板接地，所述上极板和下极板的中部开设有通孔。

进一步地，所述上极板为边长0.7m的正方形，厚度为2mm，其与所述下极板间距为3mm，所述屏蔽环宽度为15mm。

进一步地，所述上极板和下极板材质为铝合金。

进一步地，所述上位机由测控计算机和上位机软件构成，用于解析、显示和存储所述第二数字信号。

进一步地，所述信号调理电路中，包括跨阻放大器。

进一步地，所述信号调理电路中，包括依次串联的跨阻放大器、反相放大器和跟随器。

进一步地，多个塑料螺栓支撑于所述上极板和下极板之间，所述屏蔽环通过金属螺栓与所述下极板连接。

进一步地，所述上位机软件用于根据存储于其中的所述信号调理单元的配置参数以及所述第二数字信号计算出所述离子流密度。

本发明提供的离子流密度测量系统，使用光纤传输数据，具有如下优点：

1.本发明结合光纤通信技术的稳定传输特性，可以达到如传输特高压合成电场数据等应用领域所要求的数据实时可靠传输标准；

2、本发明尤其适合于高电压环境下的离子流测量，实现高压侧测量与低压侧数据保存和处理的隔离，最大程度地保障低压侧设备和人身安全。

3.本发明所提供的技术方案中，数据传输采用光纤线路，使得传输线路的抗干扰能力强、传输的有效距离大，可满足远距离测量要求，减少数据传输过程中的误差或错误；