本文提出一種高壓電力線路相位無線檢測(cè) 的新方法 ，該方法 由 個(gè)發(fā)送裝置和 個(gè)接收裝置組成 ，發(fā)送裝置主要利用 電

磁藕合和限幅電路采集電網(wǎng)電壓信號(hào) ，將采集到的電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行 調(diào)制發(fā)送到接收裝置 ，接收裝置將接收到的來 自

個(gè)發(fā)送裝置的電壓信號(hào)進(jìn)行解調(diào) ，解調(diào)后恢復(fù)原來相位信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí) 比較得到相位脈沖信號(hào) ，從而間接地實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)線路不同相之間的相位進(jìn)行檢測(cè) ，發(fā)送模塊采用高頻發(fā)送來解決強(qiáng)磁場(chǎng)干擾問題 ，利用該技術(shù)已成功地開發(fā) 了高壓電力線路無線核相儀，該裝置可以方便地對(duì)電網(wǎng)并網(wǎng)合閘進(jìn)行檢測(cè) 。

引 言

相位與頻率是工頻交流信號(hào) 的 個(gè)重要參數(shù) ， 同頻正弦信號(hào)間相位差 的測(cè)量在工業(yè) 自動(dòng)化 、 智能控制及通信、 電子 、地球物理勘探等許多領(lǐng)域都有著廣泛 的應(yīng)用 ，如網(wǎng)絡(luò)模型辯識(shí) 、 特性測(cè)試 、 故 障診 斷、 電網(wǎng)的功率 因素測(cè)量 、 電機(jī)功角測(cè)試 、 介質(zhì)材料損耗角的確定等。 在 電力系統(tǒng)監(jiān)控 中，常需要監(jiān)視功率 因數(shù) 、 有功功率 、 無功功率 等 ，這些量直接與交流 電的電壓和 電流的相位差角有關(guān) ，特別是在 電力 系統(tǒng) 中電 網(wǎng)并 網(wǎng)合 閘 、 新發(fā) 電站并網(wǎng) 、 新變電站投產(chǎn)前 ，輸變 電工程擴(kuò)建 、 改造或主設(shè)備大修后 ，竣工投運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常要做核相實(shí)驗(yàn) 。 其 中，包括核對(duì)相序和相位 ，即需要測(cè)量并 網(wǎng) 的兩 電網(wǎng)對(duì)應(yīng)兩相 的相位差 ，以防止 由于相序或相位不 正確而短 路 ，造成設(shè)備損壞 ，給用戶帶來不必要 的麻煩等。 并 網(wǎng)合閘時(shí)要求兩 電網(wǎng)的電壓之間的相位嚴(yán)格相同，因此 ，這時(shí)就需要較精確測(cè)量 個(gè)電網(wǎng)對(duì)應(yīng)相之間的電壓相位差 ， 由此可 以看 出相位差測(cè)量的重要性，〕 。

常規(guī)測(cè)量中大多數(shù)均采用有線方式直接測(cè)量 ，可得到較精確的結(jié)果 ，對(duì)于低壓線路也較安全方便 但是對(duì)幾以上的高壓線路進(jìn)行相位測(cè)量時(shí) ，有線方式拖線長(zhǎng)、操作不便且存在一定 的危險(xiǎn)性 。 因此 ，為了克服高壓線路測(cè)量相位的缺點(diǎn) ，本文提 出一種高壓 電力線路相位無線檢測(cè) 的新方法 。 該方法主要采用 個(gè)發(fā)送裝置和 個(gè)接收裝置來完成。 發(fā)送裝置使用時(shí)與被測(cè)線路接觸或接近 ，主要用于采集電壓相位信號(hào) ，并通過調(diào)制電路把 電壓相位信號(hào)發(fā)送到接收裝置 接收裝置把接收到的 路調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)恢復(fù) 出電網(wǎng) 電壓信號(hào) ，把 路電網(wǎng)電壓信號(hào)進(jìn)行 比較即可得到被測(cè)線路的相位差信號(hào)相位采集方法高壓電力線路電壓很高，周圍場(chǎng)強(qiáng)也很強(qiáng) ，無線相位檢測(cè)裝置工作時(shí)，將發(fā)送裝置 的電極與高壓?jiǎn)蜗嗑€路接觸或接近 ，根據(jù) 電磁場(chǎng)理論在電極上就可 以藕合 出具有相應(yīng)相位關(guān)系的工頻 電磁信號(hào) ，該 電磁信號(hào) 又能在 電極 電感線圈上感應(yīng)出相應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。 ， 。 當(dāng)電極距離高壓 電力線路為 時(shí) ，根據(jù)“ 畢奧一薩伐爾定律” 計(jì)算得 出此時(shí)電極以所 ， ’ 處 位’芯置 的 目 磁附感 ，郎應(yīng) 強(qiáng)一度 認(rèn)為 月 ‘ 興兀。 “ 又 根 ，卜據(jù)川 電毛磁附感 ，郎應(yīng)定律 ，電動(dòng)勢(shì) 的大小與穿過 電感線圈的磁通量的變化圖 高壓正 弦信號(hào)與限幅波關(guān)系示意圖在電路設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)送天線 同時(shí)也作為信號(hào)采集處理

電路簡(jiǎn)稱電極。 當(dāng)高壓線路進(jìn)行相位檢測(cè)時(shí) ， 電極與被測(cè)高壓線路相接觸 或接近 ，根據(jù)上述理論在電極上禍合出頻率為工頻 的電磁信號(hào) ， 電磁信號(hào)在 電極 電感線圈上感應(yīng) 出電動(dòng)勢(shì) ，通過限幅電路把電網(wǎng)電壓信號(hào)取出。

濾波后 方波信號(hào)再分為 路 一路送至聲光顯示 電路進(jìn)行聲光顯示 ，表示裝置 已經(jīng)正常工作 另一路送至發(fā)送模塊進(jìn)行 調(diào)制 ，經(jīng)過發(fā)送模塊調(diào)制后的電網(wǎng)電壓方波信號(hào)又送 回至天線發(fā)送到接收裝置 。 電網(wǎng)電壓相位信號(hào)采集和處理電路。

數(shù)據(jù)無線傳輸方法

目前 ，無線數(shù)據(jù)傳輸在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用 ，數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)就是用數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波的一種傳輸系統(tǒng) ，這個(gè)系統(tǒng)也稱為數(shù)字頻帶傳輸 系統(tǒng)。 數(shù)字信號(hào)有 種傳輸方式 基帶傳輸 數(shù)字信號(hào)直接傳送 的方式是將信源發(fā)出的信息碼經(jīng)碼型變換及波形形成后直接傳送至接收端頻帶傳輸 用數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波后的傳送方式 ，頻帶傳輸?shù)妮d波的波形是任意的，但大多數(shù)的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)都選擇單頻信號(hào) 正 弦波或余弦波作為載波。

檢測(cè)裝置及其無線數(shù)據(jù)傳輸干擾指在工作數(shù)據(jù)頻段內(nèi)產(chǎn)生對(duì)有用信號(hào)造成損害的無用信號(hào)或電磁干擾 。 無用信號(hào)和 電磁干擾不 同，無用信號(hào)也是信號(hào) 電磁干擾是疊加在有用信號(hào)上 的電磁噪聲 ，它是除信號(hào) 以外所有 電磁發(fā)射或任何傳輸通道不應(yīng)出現(xiàn)的電磁現(xiàn)象 。高壓輸電線路在導(dǎo)線周圍形成一個(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)且導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)較高 ，當(dāng)輸 電線路表面 電場(chǎng)強(qiáng)度超過空氣分子的游離強(qiáng)度一般在 時(shí) ，就可 聽到“ 刺刺” 的放電聲 ，嗅到臭氧認(rèn) 的氣味 ，夜間還可 以看到導(dǎo)線周圍發(fā) 出的藍(lán)紫色熒光 ，這就是 電暈放 電。 當(dāng)導(dǎo)線周圍空 間產(chǎn)生局部電暈放 電時(shí) ，在其交流正半波發(fā)射出不同頻率的電磁輻射波 ，對(duì)線路鄰近無線數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸及裝置產(chǎn)生干擾 絕緣子 、 金屬元件連接處 的間隙放 電火花放射出的更高頻率 ，也會(huì)產(chǎn)生時(shí)間斷續(xù) 的機(jī)率甚小 的電磁波干擾 。 對(duì)于高壓輸 電線路 ，這些干擾是不可避免的 ，因?yàn)檩?電線路設(shè)計(jì)時(shí)只考慮在好天氣下不 出現(xiàn)全面電暈時(shí) ，但每天早 、 晚及 不 良?xì)夂蛳逻€ 是 可 能 出現(xiàn) 電暈的。 隨著電壓 的升 高 ，先 出現(xiàn)起 始 電暈 ， 然后 是 可見 電暈 ，最后形成全 面 電暈 。 由于 電暈放射 出不 同強(qiáng)度和不同頻率的電磁波 ，便形成裝置及其無線數(shù)據(jù)傳輸 的干擾根源 。 輸電線路電暈產(chǎn)生的脈沖電磁波沿著線路兩側(cè)橫向傳播 ，無線發(fā)送接收模塊受到脈沖電磁波干擾后 ，便會(huì)影響收發(fā)信號(hào)的質(zhì)量 ，在正常工作時(shí)接收 的有用信號(hào) 的波形幅值和相位受 到影 響 ，導(dǎo)致達(dá)不 到正常工作所需 的信噪 比。 在進(jìn)行實(shí)際相位檢測(cè)時(shí) ，發(fā)送裝置在 同高壓導(dǎo)線接觸或接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的電暈現(xiàn)象。

電暈放 電 的單 個(gè) 脈 沖很 窄 ， 脈 沖寬度 在 娜 量級(jí) 。 實(shí)際交流線路 的電暈放 電多發(fā)生在工頻 的正 、 負(fù)峰值附近 ，有一系列脈 沖組成脈 沖群 ，其波形十分不規(guī)則 。脈沖群的持續(xù)時(shí)間約為 一 。 這樣一 系列的脈沖，必然產(chǎn)生豐富的高頻分量 。 隨著頻率 的提高 ，其頻譜分量減少 。 大量的測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)出輸電線路電暈放 電的頻譜特性在 一 之間，一般無線 電噪聲的頻譜特性不受季節(jié) 、 時(shí)間、 氣候等條件的影響 。 輸 電線路的電暈可產(chǎn)生被稱為電磁干擾 的高頻噪聲。 研究表明，在數(shù) 以上的頻率點(diǎn) ，電暈噪聲電平顯著降低。 輸電線路電暈對(duì)無線電的干擾 ，主要是指對(duì)無線 電接收機(jī) 的中波段 內(nèi)的干擾 ，而在一般情況下 ，輸電線路對(duì)短波的干擾很小 。抗干擾的措施解決抗干擾問題需要選擇發(fā)送 模塊 的合適頻 率個(gè) 發(fā) 送 模 塊 的 發(fā) 射 接 收 頻 率 分 別 為 和巧 ，以及合理的對(duì)發(fā)送接收信號(hào)進(jìn)行處理 ，在裝置 中設(shè)置濾波等電路得到 的有用信號(hào) 。 在高壓無線相位檢測(cè)裝置設(shè)計(jì) 的同時(shí)采用屏蔽 、 數(shù)字地和模擬地嚴(yán)格一點(diǎn)供地 ，屏蔽地 ，加去禍 電容和放 電管等措施解決磁場(chǎng)抗干擾問題以及無線數(shù)據(jù)傳輸問題〕 。

結(jié) 論

高壓無線核相儀可 以對(duì) 高壓線路進(jìn)行相位檢測(cè) ，為了保證在通信過程 中不對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生影響，在設(shè)計(jì)時(shí)限制了其通信距離不 能超過 。 此項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步研究 ，可推廣應(yīng)用到對(duì)高壓 電力線路避雷器阻性泄漏電流的無線檢測(cè)等場(chǎng)合 。

參考文獻(xiàn)

實(shí)驗(yàn) 目的是為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的高壓無線核相儀測(cè)量高壓電力線路電壓相位差的精度和無線通信距離。實(shí)驗(yàn)主要利用 組調(diào)壓器和 組 高壓實(shí)驗(yàn)變壓器調(diào)壓器和高壓實(shí)驗(yàn)變壓器串聯(lián)在一起 ，調(diào)壓器主要用于改變實(shí)驗(yàn)變壓器的輸 出電壓 ，使其在 一 范圍內(nèi)變化來完成 。 實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)壓器的輸人端采用 種接線方式一種方式是將 個(gè)調(diào)壓器輸入端接在三相 電源 同一條端

線上構(gòu)成同相電路 ，即相當(dāng)于構(gòu)成 個(gè)同相電網(wǎng)另一種方式是將 個(gè)調(diào)壓器輸人端接在三相電源不 同的端線上構(gòu)成異相電路 ，即相 當(dāng)于構(gòu)成 個(gè)異相 電網(wǎng)。 實(shí)驗(yàn)時(shí)要求接收裝置同 個(gè)實(shí)驗(yàn)變壓器保持一定距離 測(cè)量發(fā)送裝置的發(fā)送距離，把高壓無線核相儀測(cè)量的 個(gè)實(shí)驗(yàn)變壓器輸出端的電壓相位差與示波器測(cè)試調(diào)壓器輸人端的電壓相位差 比較 ，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高壓無線核相儀測(cè)量精度在 “ 以 內(nèi)。 通過調(diào)整發(fā)送模塊的供 電電壓 設(shè)計(jì)時(shí)采用 供電和天線的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)送天線的長(zhǎng)度取 。 ，接收天線的長(zhǎng)度取 。 可 以 限制發(fā)送距離在 以 內(nèi)。 目前電網(wǎng)并 網(wǎng)核相時(shí)兩 電網(wǎng)同相和不 同相的相位差值 ， 國(guó)外 的標(biāo)準(zhǔn)是相位差值小 于 ” 認(rèn) 為是同相 ，相位差值大于 認(rèn)為是異相 ，所 以設(shè)計(jì)的高壓無線核相儀符合電網(wǎng)并網(wǎng)核相的檢測(cè)要求。