【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電氣工程，尤其涉及一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置及方法。
技術介紹
1、特高壓等級輸電線路中，普遍采用帶電作業方式進行運維檢修。為保證帶電作業人員安全，需確定帶電作業最小安全距離。獲取帶電作業間隙操作沖擊放電特性是確定最小安全距離的前提。然而，現階段缺乏對帶電作業間隙操作沖擊放電過程的細致觀測，難以解釋作業人員姿態和線路特征對間隙放電特性的影響機制。導致確定安全距離時往往留有較大裕度，一定程度上造成了帶電作業安全性和工程建設經濟之間的矛盾。因此，通過獲取帶電作業間隙操作沖擊放電物理參數，可為帶電作業研究試驗優化和絕緣配合精細化設計等實際工程應用提供有力支撐。
2、帶電作業間隙屬于長空氣間隙，但現有研究主要集中在棒—板間隙。帶電作業工況下作業人員、導線和不同桿塔構成的間隙結構與棒-板長空氣間隙結構差異較大，加之導線臨近效應產生的電場屏蔽，使得帶電作業間隙流注先導起始和發展過程有別于常規間隙。因此，現有長間隙研究中獲取的關鍵參數難以直接用于實際工程中帶電作業間隙放電特性的研究。同時，針對帶電作業人員與桿塔、導線構成的間隙結構復雜，針對各類放電參數的測量往往誤差較大，如由雜散電容引起的位移電流組成復雜，導致放電電流的特征起始電流難以準確判斷。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于針對上述現有技術的不足，提供了一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置及方法，能夠獲取帶電作業間隙操作沖擊放電物理參數。
2、為實現上述目的，本專利技術采用了如下
3、本專利技術提供了一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置，包括：
4、沖擊電壓發生器，用于產生正極性操作沖擊電壓；
5、分壓器，與所述沖擊電壓發生器相連接；
6、示波器，通過同軸電纜與所述分壓器相連接；
7、高壓引線，連接所述分壓器與模擬人和分裂導線；
8、光纖式電流傳感器，環繞在所述高壓引線的周圍；
9、高頻信號檢測裝置，包括兩組高頻天線和上位機處理器，布置于高速相機旁，所述高頻天線采集到放電高頻信號后，通過所述上位機處理器實時處理特征信號；
10、信號發生器，連接所述示波器與所述高速相機和電流測量裝置，實現帶電作業間隙放電電壓、放電電流和放電發展圖像的同步測量。
11、進一步，還包括：
12、接地并起吊至距地面20?m高空處的模擬塔窗，所述模擬人穿戴全套屏蔽服通過銅線與所述分裂導線連接，以實現等電位；
13、將所述模擬人和所述分裂導線使用絕緣子懸掛至所述模擬塔窗上，所述模擬人與所述分裂導線組成的高壓電極與所述模擬塔窗形成帶電作業長空氣間隙。
14、進一步，所述光纖式電流傳感器包括led光源，所述led光源發出光信號經過第一耦合器分為兩束，其中一束光波繼續傳輸；繼續傳輸的光波經過光纖偏振器后被轉換為線偏振光，所述線偏振光經過第二耦合器后，再次被分成兩束，每束光分別經過光纖相位延時器，轉換成圓偏振光，兩束所述圓偏振光的旋轉方向相同，經過第三耦合器后，沿相反方向進入傳感光纖環；兩束所述圓偏振光在所述傳感光纖環中傳播。
15、進一步，一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，采用一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置來實現，還包括：
16、兩束所述圓偏振光的速度變化表現為相遇干涉時產生相位差，具體為：
17、；
18、其中，為相位差；為法拉第旋轉角，即光在磁場作用下旋轉的角度；v為菲爾德常數，h為磁場強度，l為傳感光纖長度；
19、通電導線附近磁場為：
20、；
21、其中，為通電導線半徑；
22、所述相位差與電流的關系為：
23、；
24、其中，n為傳感光纖環的匝數；i為待測電流值；
25、當沒有電流通過時，兩束光波的相位差為零，即，；
26、電流影響下的光纖狀態函數：
27、；
28、法拉第效應與電流的方向性有關，電流的方向會直接影響測得相位差的符號；如果電流反向，則相位差的符號也應相應反轉；
29、相位差隨電流方向的變化表示為：
30、；
31、其中，s為定義的一個電流方向性函數，取值為+1時，表示電流順時針流動，取值為-1時，表示電流逆時針流動；a為光纖環的有效面積；
32、菲爾德常數v受溫度t和外部磁場b的影響，因此需考慮環境的校正：
33、；
34、相位差隨環境變化為：
35、；
36、其中，為真空磁導率。
37、進一步，光纖中的雙折射效應會導致光的兩個偏振分量以不同的速度傳播，進而影響相位差，設雙折射引起的附加相位差為：
38、；
39、其中，為僅受到雙折射影響后的總誤差；
40、如果雙折射效應不顯著，即：
41、；
42、；
43、若存在顯著雙折射效應：
44、；
45、其中，為雙折射效應影響下的光纖狀態函數。
46、進一步，光纖受到外界應力變化時，會導致光纖材料發生形變，從而影響相位差的測量，對于應力引起的相位差變化為：
47、；
48、其中，k為與光纖材料特性相關的常數；為應力應變函數；
49、設應力應變的判別條件為：；
50、若存在顯著應力應變：
51、；
52、其中，為應力應變影響下的光纖狀態函數。
53、進一步，外界的電磁干擾會對光纖傳感器的測量結果產生不利影響，外接電磁場對相位差的干擾函數為：
54、。
55、進一步，光的傳輸強度和相位差受到光纖環中的光學損耗的影響，損耗對相位差的影響表示為：
56、；
57、其中，α為損耗系數；
58、如果損耗不顯著，則：
59、；
60、引入光學損耗的判別條件：
61、。
62、進一步，判斷測量是否有效為：
63、；
64、當時，測量有效；當時，表明測量會受到誤差或者環境因素的影響。
65、本專利技術的有益效果為：該裝置包括光纖式電流傳感器、電流測量裝置、高速相機、高頻信號檢測裝置和信號發生器，分壓器測得的放電電壓信號經電纜傳輸至示波器。光纖式電流傳感器繞置在高壓引線周圍測量放電電流信號，經由光纖傳輸至電流測量裝置；高速攝相機用于拍攝放電過程的光學圖像，其工作參數按照試驗布置、鏡頭配置、分辨率要求設定；為保證試驗中電學和光學觀測的一致性，電流測量裝置和高速攝像機通過示波器輸出的觸發信號進行同步。光纖式電流傳感器對電磁干擾不敏感，能夠在強電磁環境中準確測量電流；其次，光纖本身是電的絕緣體，可以避免高電壓對測量設備的影響。此外，光纖具有本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求2所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置，其特征在于：所述光纖式電流傳感器（11）包括LED光源（24），所述LED光源（24）發出光信號經過第一耦合器（191）分為兩束，其中一束光波繼續傳輸；繼續傳輸的光波經過光纖偏振器（20）后被轉換為線偏振光，所述線偏振光經過第二耦合器（192）后，再次被分成兩束，每束光分別經過光纖相位延時器（18），轉換成圓偏振光，兩束所述圓偏振光的旋轉方向相同，經過第三耦合器（193）后，沿相反方向進入傳感光纖環（17）；兩束所述圓偏振光在所述傳感光纖環（17）中傳播。
4.一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，其特征在于，采用如權利要求1至3中任一項所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置來實現，還包括：
5.根據權利要求4所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，其特征在于：光纖中的雙折射效應會導致光的兩個偏振
6.根據權利要求5所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，其特征在于：光纖受到外界應力變化時，會導致光纖材料發生形變，從而影響相位差的測量，對于應力引起的相位差變化為：
7.根據權利要求6所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，其特征在于：外界的電磁干擾會對光纖傳感器的測量結果產生不利影響，外接電磁場對相位差的干擾函數為：
8.根據權利要求7所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，其特征在于：光的傳輸強度和相位差受到光纖環中的光學損耗的影響，損耗對相位差的影響表示為：
9.根據權利要求8所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，其特征在于：判斷測量是否有效為：
...【技術特征摘要】
1.一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置，其特征在于，還包括：
3.根據權利要求2所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置，其特征在于：所述光纖式電流傳感器（11）包括led光源（24），所述led光源（24）發出光信號經過第一耦合器（191）分為兩束，其中一束光波繼續傳輸；繼續傳輸的光波經過光纖偏振器（20）后被轉換為線偏振光，所述線偏振光經過第二耦合器（192）后，再次被分成兩束，每束光分別經過光纖相位延時器（18），轉換成圓偏振光，兩束所述圓偏振光的旋轉方向相同，經過第三耦合器（193）后，沿相反方向進入傳感光纖環（17）；兩束所述圓偏振光在所述傳感光纖環（17）中傳播。
4.一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量方法，其特征在于，采用如權利要求1至3中任一項所述的一種帶電作業間隙操作沖擊放電參數測量裝置來實...
【專利技術屬性】
技術研發人員：方雅琪，毛蘇涵，楊炳森，張曉星，曾浩，方俊康，陳諾，章國光，李廣科，
申請(專利權)人：湖北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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