[发明专利]一种基于探针阵列的空间电荷密度测量装置

说明书

本发明提供一种基于探针阵列的空间电荷密度测量装置，所述测量装置包括传感单元、处理单元和底座；所述处理单元置于传感单元下方且与底座相连。所述传感单元采用探针阵列，所述探针阵列包括阵列框架和电位探针；本发明提供一种基于探针阵列的空间电荷密度测量装置，基于探针阵列，获取空间电位，采用高斯定理计算出该空间的电荷密度，电位探针采用感应型或振动型，提高测量精度和装置的稳定性，能较好的用于复杂多变的环境。

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体涉及一种基于探针阵列的空间电荷密度测量装置。

背景技术

我国地域辽阔，经济发展和资源分布极不均衡。随着我国电力开发，西南地区将有大量的电力需要远距离输送到华中、华东和华南，而采用直流输电能够有效地节约线路走廊，有助于改善网络结构、减少输电瓶颈和实现大范围的资源优化配置，因此，建设直流输电工程是我国电力工业发展的必由之路。直流输电工程由换流站、输电线路和接地极组成，这三部分的电磁环境是直流输电工程设计、建设及运行中必须考虑的重大技术问题。

空间电荷密度是考量电磁环境的重要组成部分之一，直流输电线路运行时，导线电晕产生的电荷会在空间扩散，因而空间中充满带电离子。再者，直流输电线路的地面合成电场有两部分电荷产生。直流输电线路导线上的电荷产生的电场称为标称电场，空间电荷及离子产生的电场称为离子流场，标称电场与离子流场叠加形成合成电场。在多数研究中，电场和离子水平被看成是相对不变的，但是由于天气的影响，风速、风向的变化，导致直流线路附近的电场强度、离子流密度和空间电荷分布不断变化，空中电荷的积累会产生对地的电位差，从而影响地面合成场强的大小。在导线电晕发展程度较为严重的情况下，空间电荷的影响显得尤为突出，地面合成电场的场强最大值可达标称场强的2-3倍。为了控制地面合成电场的大小，对空间电荷的测量不可或缺，但我国还不存在可适用于直流线路环境的空间电荷密度测量仪器。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于探针阵列的空间电荷密度测量装置，基于探针阵列，获取空间电位，采用高斯定理计算出该空间的电荷密度，电位探针采用感应型或振动型，提高测量精度和装置的稳定性，能较好的用于复杂多变的环境。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种基于探针阵列的空间电荷密度测量装置，所述测量装置包括传感单元、处理单元和底座；所述处理单元置于传感单元下方且与底座相连。

所述传感单元采用探针阵列，所述探针阵列包括阵列框架和电位探针；

所述探针阵列为四个长方体组合结构，每个长方体顶点处设有电位探针，且每两个长方体结合的结点处共用电位探针，共18个电位探针；

阵列框架为空心圆柱管，所述空心圆柱管内部布置信号传输屏蔽线，电位探针测量的空间电位通过信号传输屏蔽线传输给处理单元。

所述电位探针采用感应型电位探针或振动型电位探针。

所述感应型电位探针包括感应球壳、金属球和分压电阻；

所述金属球位于感应球壳的中心，所述分压电阻位于信号传输屏蔽线上，且位于空心圆柱管内部；信号传输屏蔽线一端连接金属球，另一端连接处理单元。

所述振动型电位探针包括采集管、振动感应片和预处理单元；

振动感应片和预处理单元均位于采集管内，所述振动感应片感应采集管处的空间电位，所述空间电位通过预处理单元进行放大处理后，传输给处理单元。

所述处理单元包括屏蔽盒、信号调理电路、滤波电路、信号隔离电路、A/D转换电路、控制电路、显示电路和通信电路；

所述信号调理电路、滤波电路、信号隔离电路、A/D转换电路、控制电路和通信电路均位于屏蔽盒内部；