基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法

技术特征：
1.基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，采用基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头实现，其包括如下步骤：步骤1. 在即将进行断路器操作之前，在混合式直流断路器的侧方，靠近混合式直流断路器主支路和转移支路的位置放置一个基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头；其中，对称双间隙环天线的轴线与地面平行，且对称双间隙环天线的两个间隙的连线与混合式直流断路器的进线到出线的方向平行；步骤2. 将开关瞬态电磁场同步测量探头的磁场信号输出端以及电场信号输出端分别通过一根输出同轴电缆连接至屏蔽室内的录波仪上；连接磁场信号输出端的一根输出同轴电缆连接至录波仪的通道1上，而连接电场信号输出端的另一根输出同轴电缆连接至录波仪的通道2上；其中，以上两根输出同轴电缆的长度相等；步骤3. 打开录波仪，将录波仪的通道1作为触发通道，并将触发电平设置为高于本底噪声20-40 mv，且保持单次触发模式；步骤4. 混合式直流断路器操作时产生的开关瞬态电磁场，使得录波仪被触发，通过录波仪记录下采集得到的开关瞬态电磁场信号；步骤5. 将录波仪采集得到的开关瞬态电磁场信号上传到电脑中，以时间为横轴，画出电场和磁场信号的波形图；同时根据换流站中原有的电压、电流录波系统的记录信号，将混合式直流断路器两端进线和出线的电压、电流信号也画在同一个坐标轴上；步骤6. 首先根据换流站原有的录波系统的电压、电流信号，对混合式直流断路器的主支路的闭锁时刻以及转移支路的闭锁时刻进行读取；步骤7. 根据开关瞬态电磁场信号，对混合式直流断路器的闭锁时刻进行精确判断，其中，将记录的磁场脉冲的起始时刻作为主支路的闭锁时刻；在主支路的闭锁时刻之后的2-10 ms，会出现明显的电场脉冲，是转移支路闭锁产生的，以所述电场脉冲的起始时刻作为转移支路的闭锁时刻；进一步将本步骤7测得的主支路的闭锁时刻，与步骤6中粗略测得的主支路的闭锁时刻进行对比，若二者之间相差不超过1 ms，则认为基于电磁场同步测量得到的混合式直流断路器的主支路的闭锁时刻的测量结果是真实的；如果本步骤7测得的主支路的闭锁时刻与步骤6中粗略测得的主支路的闭锁时刻之间相差超过1ms，则以步骤6中得到的主支路闭锁时刻为时间基准，在步骤7测得的磁场脉冲序列上寻找与步骤6中得到的主支路闭锁时刻时间相差不超过1ms的磁场脉冲，并以该磁场脉冲的起始时刻作为主支路闭锁时刻，同样的，在主支路的闭锁时刻之后的2-10 ms，会出现明显的电场脉冲，是转移支路闭锁产生的，以所述电场脉冲的起始时刻作为转移支路的闭锁时刻。2.根据权利要求1所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头，包括对称双间隙环天线以及电磁场分离电路；
对称双间隙环天线，包括第一天线组件以及第二天线组件；第一天线组件与第二天线组件的结构相同，且均包括一天线组件主体段和一天线组件引出段，天线组件主体段与天线组件引出段相连；天线组件主体段与天线组件引出段是由同一根同轴电缆经折弯形成的；其中，所述天线组件主体段为半圆环形；在天线组件主体段远离天线组件引出段的一端，该天线组件主体段的内导体凸出于外导体的所在端面，即内导体暴露于外导体的外侧；第一天线组件暴露在外侧的内导体连接于第二天线组件的外导体上，其连接位置位于第二天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处；第一天线组件的天线组件主体段的外导体所在端面与第二天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处之间形成有第一间隙；第二天线组件暴露在外侧的内导体连接于第一天线组件的外导体上，其连接位置位于第一天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处；第二天线组件的天线组件主体段的外导体所在端面与第一天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处之间形成有第二间隙；第一天线组件与第二天线组件处于同一平面内，且为中心对称，经由第一天线组件与第二天线组件组合形成的对称双间隙环天线呈圆环形；其中，第一间隙与第二间隙位于对称双间隙环天线两个对称的位置；所述电磁场分离电路包括第一功率分配器、第二功率分配器、包含运算放大器的加法器电路以及包含运算放大器的减法器电路；第一天线组件的天线组件引出段连接至第一功率分配器的输入端，第二天线组件的天线组件引出段连接至第二功率分配器的输入端；第一功率分配器的输出端有两路，且两路输出信号的幅值相等、符号相同，每路输出信号的幅值均为第一间隙处输出的第一电压信号的倍；第二功率分配器的输出端有两路，且两路输出信号的幅值相等、符号相同，每路输出信号的幅值均为第二间隙处输出的第二电压信号的倍；加法器电路的输入端有两个，一个输入端连接第一功率分配器的一个输出端，另一个输入端连接第二功率分配器的一个输出端；加法器电路的输出端有一个，加法器电路的输出信号为第一功率分配器的输出信号和第二功率分配器的输出信号相加并进行放大后的信号；减法器电路的输入端有两个，一个输入端连接第一功率分配器的另一个输出端，另一个输入端连接第二功率分配器的另一个输出端；减法器电路的输出端有一个，减法器电路的输出信号为第一功率分配器的输出信号和第二功率分配器的输出信号相减并进行放大后的信号；加法器的输出端为磁场信号输出端，减法器的输出端为电场信号输出端。3.根据权利要求2所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述对称双间隙环天线还配置有天线支撑件；
所述天线支撑件包括两个结构相同的尼龙支撑件，每个尼龙支撑件的一侧表面均设有与所述对称双间隙环天线形状、大小相适应的圆环形卡槽；对称双间隙环天线位于上、下放置的两个尼龙支撑件之间并进行固定。4.根据权利要求3所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述尼龙支撑件为方形，每个尼龙支撑件的边角处均设有安装孔；两个所述尼龙支撑件之间通过依次穿过对应安装孔的尼龙螺栓进行固定。5.根据权利要求2所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述对称双间隙环天线的直径为5-10cm。6.根据权利要求2所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述加法器电路包括第一电阻、第二电阻以及第一运算放大器；其中，第一电阻有两个，第二电阻以及第一运算放大器分别有一个；两个所述第一电阻的一端分别与加法器电路的一个输入端相连；两个所述第一电阻的另一端、第二电阻的一端以及第一运算放大器的反向输入端相连；第一运算放大器的同向输入端接地；第二电阻的另一端、第一运算放大器的输出端与加法器电路的输出端相连；其中，第一运算放大器的放大倍数为第二电阻和第一电阻的比值。7.根据权利要求2所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述减法器电路包括第一电阻、第二电阻以及第二运算放大器；其中，第一电阻和第二电阻均有两个，第二运算放大器有一个；两个第一电阻的一端分别与减法器电路的一个输入端相连；两个第一电阻的另一端分别连接至第二运算放大器的反向输入端以及同向输入端；一个第二电阻的一端连接第二运算放大器的同向输入端，另一端接地；另一个第二电阻的一端连接第二运算放大器的反向输入端，另一端与第二运算放大器的输出端和减法器电路的输出端相连；其中，第二运算放大器的放大倍数为第二电阻和第一电阻的比值。8.根据权利要求2所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述开关瞬态电磁场同步测量探头还包括金属屏蔽盒；其中，将包含所述电磁场分离电路的电路板放置于所述金属屏蔽盒内。9.根据权利要求1所述的基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，其特征在于，所述步骤1中，基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头架高地面1-2米，与混合式直流断路器之间的水平距离为3-5米。

技术总结
本发明属于电磁场测量以及高压直流断路器技术领域，公开了一种基于电磁场同步测量的混合直流断路器闭锁时刻测量方法，该方法基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头，以实现对换流站中断路器操作产生的开关瞬态电磁场的同步测量，由于混合式直流断路器的主支路的闭锁不会使得断路器及其线路的电压产生显著变化，但电流的转移过程会在断路器周边感应出强磁场脉冲，因此只需要测量断路器周边的磁场脉冲就能够准确地测量出主支路的闭锁时刻，而转移支路的闭锁会造成断路器两端电压的迅速变化，因此，通过测量断路器周边的电场脉冲就能够准确测量出转移支路闭锁的时刻。刻。刻。


技术研发人员：孔旭 刘黎 孙振东 王晓敏 郑舟 牟宗磊 倪晓军
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2022.04.21
技术公布日：2022/5/20