一种串联式交流高压母线测量装置及方法

摘要

本发明提出了一种串联式交流高压母线测量装置。所述测量装置包括进线连接组件、出线连接组件、高压导体、金属外壳、金属感应片和测量组件。本发明通过进线连接组件和出线连接组件分别与交流高压母线的进线与出线连接，将高压导体串联在交流高压母线中，而将金属外壳接地，克服现有切片式电压测量装置中金属外壳处于高电位无法进行传感部分的可带电更换和离线校准的技术缺陷，实现了传感部分(测量电阻)的可带电更换和离线校准，提高测量的准确性。

权利要求

1.一种串联式交流高压母线测量装置，其特征在于，所述测量装置包括进线连接组件、出线连接组件、高压导体、金属外壳、金属感应片和测量组件；

所述金属感应片为从所述金属外壳上切下的一部分，并设置在所述金属外壳的切口位置，所述金属感应片与所述金属外壳之间设置有绝缘膜；

所述高压导体设置在所述金属外壳内；

所述进线连接组件的一端和所述出线连接组件的一端穿过所述金属外壳分别与所述高压导体的两端连接；

所述测量组件的一端与所述金属感应片连接，所述测量组件的另一端与所述金属外壳连接，所述金属外壳接地；

测量时，所述进线连接组件的另一端与交流高压母线的进线连接，所述出线连接组件的另一端与交流高压母线的出线连接，将所述高压导体串联在所述交流高压母线中；

所述进线连接组件和所述出线连接组件均包括：第一连接件、绝缘套管、高压连接线、金属法兰和第二连接件；所述高压连接线的一端通过所述第一连接件与交流高压母线连接，所述高压连接线的另一端穿过所述金属外壳并通过所述第二连接件与所述高压导体连接；所述绝缘套管套设在所述高压连接线的外部；所述绝缘套管通过所述金属法兰与所述金属外壳固定连接；

所述进线连接组件和所述出线连接组件还包括均压环；所述均压环套设在所述高压连接线位于所述连接件与所述绝缘套管之间部分的外部。

2.根据权利要求1所述的串联式交流高压母线测量装置，其特征在于，所述测量组件包括测量电阻、电压测量模块、传输电缆、信号接收模块和电压显示模块；

所述测量电阻的一端与所述金属感应片连接，所述测量电阻的另一端与所述金属外壳连接；

所述电压测量模块与所述测量电阻并联；

所述信号接收模块的一端通过所述传输电缆与所述电压测量模块连接；

所述信号接收模块的另一端与所述电压显示模块连接；

所述电压显示模块用于根据所述电压测量模块测量的测量电阻两端的电压计算交流高压母线的电压并进行显示。

3.根据权利要求2所述的串联式交流高压母线测量装置，其特征在于，所述金属外壳的下端设置有金属支撑架；

所述金属支撑架上设置有金属封闭腔体，所述测量电阻和所述电压测量模块设置在所述金属封闭腔体内，所述传输电缆穿过所述金属封闭腔体上的通孔与所述电压测量模块连接。

4.根据权利要求2所述的串联式交流高压母线测量装置，其特征在于，所述金属外壳的侧面设置有金属屏蔽盒；

所述测量电阻和所述电压测量模块设置在所述金属屏蔽盒内，所述传输电缆穿过所述金属屏蔽盒上的通孔与所述电压测量模块连接。

5.根据权利要求1所述的串联式交流高压母线测量装置，其特征在于，所述金属外壳的内部充有六氟化硫气体。

6.根据权利要求1所述的串联式交流高压母线测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括两个盆式绝缘子；

两个所述盆式绝缘子设置在所述金属外壳的内部，用于支撑所述高压导体。

7.一种串联式交流高压母线测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：采用实验的方式确定测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数；

所述采用实验的方式确定测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数，具体包括：将测量装置的进线连接组件与标准电压互感器的输出母线的进线连接，出线连接组件与标准电压互感器的输出母线的出线连接，将测量装置的高压导体串联在标准电压互感器的输出母线中，搭建实验电路；测量实验电路的测量装置的测量电阻两端的电压；

计算测量电阻两端的电压与标准电压互感器输出电压的比例值，作为测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数；

将测量装置的进线连接组件与交流高压母线的进线连接，出线连接组件与交流高压母线的出线连接，将测量装置的高压导体串联在交流高压母线中；

测量测量电阻两端的电压；

根据测量电阻两端的电压和所述比例系数计算交流高压母线的电压。

说明书

一种串联式交流高压母线测量装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高压母线测量技术领域，特别是涉及一种串联式交流高压母线测量装置。

背景技术

[0002] 随着目前生产生活对电能需求的增加，电网的规模在日益壮大，使得电力系统对输电技术提出了更高的要求，系统的电压等级不断提高，电网的结构也更加错综复杂。为了
保证电网的安全稳定运行，常要对电压、电流等参数进行实时监测。

[0003] 目前，电力系统中电压的检测方法主要以电压互感器为主，电压互感器不仅存在体积大，成本高，只能定点测量电压的缺点，而且电磁式电压互感器在电压等级较高时会出
现磁饱和现象，其输出电压出现非线性的问题，电容式电压互感器在高电压下传感部分绝
缘困难。目前已有人提出了一种高压母线上的切片式电压测量装置，此装置在结构上直接
与高压母线相连，其处于高电位，一旦安装则无法进行传感部分的可带电更换和离线校准，
影响了测量的准确性。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种串联式交流高压母线测量装置及方法，以实现传感部分(测量组件中的测量电阻)的可带电更换和离线校准，提高测量的准确性。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0006] 一种串联式交流高压母线测量装置，所述测量装置包括进线连接组件、出线连接组件、高压导体、金属外壳、金属感应片和测量组件；

[0007] 所述金属感应片为从所述金属外壳上切下的一部分，并设置在所述金属外壳的切口位置，所述金属感应片与所述金属外壳之间设置有绝缘膜；

[0008] 所述高压导体设置在所述金属外壳内；

[0009] 所述进线连接组件的一端和所述出线连接组件的一端穿过所述金属外壳分别与所述高压导体的两端连接；

[0010] 所述测量组件的一端与所述金属感应片连接，所述测量组件的另一端与所述金属外壳连接，所述金属外壳接地；

[0011] 测量时，所述进线连接组件的另一端与交流高压母线的进线连接，所述出线连接组件的另一端与交流高压母线的出线连接，将所述高压导体串联在所述交流高压母线中。

[0012] 可选的，所述进线连接组件和所述出线连接组件均包括：第一连接件、绝缘套管、高压连接线、金属法兰和第二连接件；

[0013] 所述高压连接线的一端通过所述第一连接件与交流高压母线连接，所述高压连接线的另一端穿过所述金属外壳并通过所述第二连接件与所述高压导体连接；

[0014] 所述绝缘套管套设在所述高压连接线的外部；

[0015] 所述绝缘套管通过所述金属法兰与所述金属外壳固定连接。

[0016] 可选的，所述进线连接组件和所述出线连接组件还包括均压环；

[0017] 所述均压环套设在所述高压连接线位于所述连接件与所述绝缘套管之间部分的外部。

[0018] 可选的，所述测量组件包括测量电阻、电压测量模块、传输电缆、信号接收模块和电压显示模块；

[0019] 所述测量电阻的一端与所述金属感应片连接，所述测量电阻的另一端与所述金属外壳连接；

[0020] 所述电压测量模块与所述测量电阻并联；

[0021] 所述信号接收模块的一端通过所述传输电缆与所述电压测量模块连接；

[0022] 所述信号接收模块的另一端与所述电压显示模块连接；

[0023] 所述电压显示模块用于根据所述电压测量模块测量的测量电阻两端的电压计算交流高压母线的电压并进行显示。

[0024] 可选的，所述金属外壳的下端设置有金属支撑架；

[0025] 所述金属支撑架上设置有金属封闭腔体，所述测量电阻和所述电压测量模块设置在所述金属封闭腔体内，所述传输电缆穿过所述金属封闭腔体上的通孔与所述电压测量模
块连接。

[0026] 可选的，所述金属外壳的侧面设置有金属屏蔽盒；

[0027] 所述测量电阻和所述电压测量模块设置在所述金属屏蔽盒内，所述传输电缆穿过所述金属屏蔽盒上的通孔与所述电压测量模块连接。

[0028] 可选的，所述金属外壳的内部充有六氟化硫气体。

[0029] 可选的，所述测量装置还包括两个盆式绝缘子；

[0030] 两个所述盆式绝缘子设置在所述金属外壳的内部，用于支撑所述高压导体。

[0031] 一种串联式交流高压母线测量方法，所述测量方法包括如下步骤：

[0032] 采用实验的方式确定测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数；

[0033] 将测量装置的进线连接组件与交流高压母线的进线连接，出线连接组件与交流高压母线的出线连接，将测量装置的高压导体串联在交流高压母线中；

[0034] 测量测量电阻两端的电压；

[0035] 根据测量电阻两端的电压和所述比例系数计算交流高压母线的电压。

[0036] 可选的，所述采用实验的方式确定测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数，具体包括：

[0037] 将测量装置的进线连接组件与标准电压互感器的输出母线的进线连接，出线连接组件与标准电压互感器的输出母线的出线连接，将测量装置的高压导体串联在标准电压互
感器的输出母线中，搭建实验电路；

[0038] 测量实验电路的测量装置的测量电阻两端的电压；

[0039] 计算测量电阻两端的电压与标准电压互感器输出电压的比例值，作为测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数。

[0040] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

[0041] 本发明提出了一种串联式交流高压母线测量装置。所述测量装置包括进线连接组件、出线连接组件、高压导体、金属外壳、金属感应片和测量组件；所述金属感应片为从所述
金属外壳上切下的一部分，并设置在所述金属外壳的切口位置，所述金属感应片与所述金
属外壳之间设置有绝缘膜；所述高压导体设置在所述金属外壳内；所述进线连接组件的一
端和所述出线连接组件的一端穿过所述金属外壳分别与所述高压导体的两端连接；所述测
量组件的一端与所述金属感应片连接，所述测量组件的另一端与所述金属外壳连接，所述
金属外壳接地。本发明的测量装置通过进线连接组件和出线连接组件分别与交流高压母线
的进线与出线连接，将高压导体串联在交流高压母线中，将交流高压母线的电压引入屏蔽
盒内的高压导体，通过金属感应片测量高压导体内的高压交流电产生的电场，实现对交流
高压母线中的电压的测量。本发明通过进线连接组件和出线连接组件分别与交流高压母线
的进线与出线连接，将高压导体串联在交流高压母线中，而将金属外壳接地，克服现有切片
式电压测量装置处于高电位，无法进行传感部分的可带电更换和离线校准的技术缺陷，实
现了传感部分(测量电阻)的可带电更换和离线校准，提高测量的准确性；而且本发明的测
量电阻通过传输电缆与信号接收模块连接进行信号传输，无需采用光纤进行传输，节约了
成本。

附图说明

[0042] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。

[0043] 图1为本发明实施例1提供的一种串联式交流高压母线测量装置的结构示意图；

[0044] 图2为本发明实施例2提供的一种串联式交流高压母线测量装置的结构示意图；

[0045] 附图说明：1为第一连接件；2为高压母线；3为均压环；4为绝缘套管；5为高压连接线；6为金属法兰；7为金属外壳；8为SF6气体；9为第二连接件；10为高压导体；11为金属感应
片；12为盆式绝缘子；13为绝缘膜；14为测量电阻；15 为电压测量模块；16为传输电缆；17为
信号接收模块；18为电压显示模块；19为金属屏蔽盒；20为金属支撑架。

具体实施方式

[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0047] 本发明的目的是提供一种串联式交流高压母线测量装置及方法，以实现测量装置与高压母线的可拆卸安装。

[0048] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0049] 如图1和2所示，本发明提供一种串联式交流高压母线测量装置，所述测量装置包括进线连接组件、出线连接组件、高压导体10、金属外壳7、金属感应片11和测量组件。

[0050] 所述金属感应片11为从所述金属外壳7上切下的一部分，并设置在所述金属外壳7的切口位置，所述金属感应片11与所述金属外壳7之间设置有绝缘膜13。所述金属感应片11
可以是但不限于，从金属外壳7切割下来的一部分，将金属感应片11通过所述绝缘膜13重新
粘贴在金属外壳7切口处，实现金属感应片11与金属外壳7之间的绝缘。

[0051] 所述高压导体10设置在所述金属外壳7内；所述金属外壳7的内部充有六氟化硫气体8。所述测量装置还包括两个盆式绝缘子12；两个所述盆式绝缘子12设置在所述金属外壳
7的内部，用于支撑所述高压导体。所述盆式绝缘子12与绝缘膜13为聚酰亚胺或者其他绝缘
材料。

[0052] 所述进线连接组件的一端和所述出线连接组件的一端穿过所述金属外壳分别与所述高压导体的两端连接。

[0053] 所述进线连接组件和所述出线连接组件均包括：第一连接件1、绝缘套管 4、高压连接线5、金属法兰6和第二连接件9；所述高压连接线5的一端通过所述第一连接件1与交流
高压母线2连接，所述高压连接线5的另一端穿过所述金属外壳通过所述第二连接件9与高
压导体10连接；所述绝缘套管4套设在所述高压连接线5的外部；所述绝缘套管4通过所述金
属法兰6与所述金属外壳7固定连接。

[0054] 所述进线连接组件和所述出线连接组件还包括均压环3；所述均压环3套设在所述高压连接线5位于所述第一连接件1与所述绝缘套管4之间部分的外部。

[0055] 所述第一连接件1的作用是紧固交流高压母线2与高压连接线5之间的连接；所述均压环3的作用是均匀电场，防止绝缘套管4端部因承受不均匀电场而产生绝缘劣化；所述
绝缘套管4是高压连接线5与金属外壳7之间的主绝缘，同时可以保护高压连接线5免受气候
影响和电蚀作用；所述高压连接线5是一个金属导体，连接交流高压母线2与装置内的高压
导体10；所述金属法兰6 的作用是保证装置的密封性，防止内部SF6气体泄漏；所述金属外
壳7接地，保持零电位；所述SF6气体8的作用是建立内部电场；第二连接件9是用来连接高压
连接线5与高压导体10。

[0056] 所述测量组件的一端与所述金属感应片连接，所述测量组件的另一端与所述金属外壳连接，所述金属外壳接地。

[0057] 所述测量组件包括测量电阻14、电压测量模块15、传输电缆16、信号接收模块17和电压显示模块18；所述测量电阻14的一端与所述金属感应片11 连接，所述测量电阻14的另
一端与所述金属外壳7连接；所述电压测量模块 15与所述测量电阻14并联；所述信号接收
模块17的一端通过所述传输电缆 16与所述电压测量模块15连接；所述信号接收模块17的
另一端与所述电压显示模块18连接；所述电压显示模块18用于根据所述电压测量模块测量
的测量电阻两端的电压计算交流高压母线2的电压并进行显示。所述电压显示模块 18通过
比例关系计算得到架空线的电压并显示。所述测量电阻14的阻值范围为0.1MΩ～200MΩ。

[0058] 测量时，所述进线连接组件的另一端与交流高压母线2的进线连接，所述出线连接组件的另一端与交流高压母线2的出线连接，将所述高压导体10串联在所述交流高压母线2
中。

[0059] 实施例1

[0060] 如图1所示，所述金属外壳7的下端设置有金属支撑架20。所述金属支撑架上设置有金属封闭腔体，所述测量电阻和所述电压测量模块设置在所述金属封闭腔体内，所述传
输电缆穿过所述金属封闭腔体上的通孔与所述电压测量模块连接。

[0061] 实施例2

[0062] 如图2所示，所述金属外壳的侧面设置有金属屏蔽盒19；所述测量电阻和所述电压测量模块设置在所述金属屏蔽盒内，所述传输电缆穿过所述金属屏蔽盒上的通孔与所述电
压测量模块连接。本发明的实施例2提供的测量装置也可以包括金属支撑架20，而在金属支
撑架上无需设置金属密封腔体。

[0063] 本发明还提供一种串联式交流高压母线测量方法，所述测量方法包括如下步骤：采用实验的方式确定测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数；将测量
装置的进线连接组件与交流高压母线的进线连接，出线连接组件与交流高压母线的出线连
接，将测量装置的高压导体串联在交流高压母线中；测量测量电阻两端的电压；根据测量电
阻两端的电压和所述比例系数计算交流高压母线的电压。其中，所述采用实验的方式确定
测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间的比例系数，具体包括：将测量装置的进
线连接组件与标准电压互感器的输出母线的进线连接，出线连接组件与标准电压互感器的
输出母线的出线连接，将测量装置的高压导体串联在标准电压互感器的输出母线中，搭建
实验电路；测量实验电路的测量装置的测量电阻两端的电压；计算测量电阻两端的电压与
标准电压互感器输出电压的比例值，作为测量电阻两端的电压与交流高压母线的电压之间
的比例系数。

[0064] 测量的原理为：根据测量电阻两端的电压和电阻值，应用欧姆定律，可得到流过电阻的电流；然后根据正弦稳态电流与电荷之间的相量关系，可得到切片内表面的电荷量；由
于电场强度正比于电荷量，电压又正比于电场强度，因而高压导体的电压正比于切片内表
面的电荷量。而高压导体电压与测量电阻两端之间的比例系数可通过对比标准电压互感器
电压以及数值仿真结果得到，本发明采用实验的方式获取比例系数，然后根据测量电阻两
端的电压，计算交流高压母线。

[0065] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

[0066] 本发明通过进线连接组件和出线连接组件分别与交流高压母线的进线与出线连接，将高压导体串联在交流高压母线中，而将金属外壳接地，克服现有切片式电压测量装置
处于高电位无法进行传感部分的可带电更换和离线校准的技术缺陷，实现了传感部分(测
量电阻)的可带电更换和离线校准，提高测量的准确性。

[0067] 本发明提出了一种串联式交流高压母线测量装置。所述串联式交流高压母线测量装置，相比于现有的电压互感器检测方式，具有体积小、成本低、结构简单的优点。简单的结
构使得装置杂散参数较小且分布简单，可以精确测量。

[0068] 所述串联式交流高压母线测量装置的金属外壳接地，外部电场干扰较小，其测量信号可以使用电缆进行传输，不必再采用光纤传输模块，进一步节省了成本。

[0069] 所述串联式交流高压母线测量装置为独立式测量装置，方便拆卸，可以实现设备的离线校准，从而提高测量的准确率。

[0070] 本说明书中等效实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，等效实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0071] 本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实
施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。