基本信息
- 项目名称：
- 特高压输变电设备电磁测量仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本项目制作完成的仪器特高压输变电设备电磁测量仪分别由两个装置-特高压输变电设备工频电场测量报警仪和特高压直流输变电设备合成场强测量仪组成。该设备可以用于高压线路电场的测量，为研究电磁污染、电磁兼容提供技术支持，也能用于日常居民预防电磁污染。该仪器成本低，精度高，可靠性好，已具备产业化能力，能够得到广泛的推广和应用。
- 详细介绍：
- 1. 本项目研制了高压工频电场测量报警仪。该报警仪除了能有效测量工频电场外，还结合国家有关标准设计了电场报警单元，当目标区域的电场超过设定值时，报警仪能够产生报警。该报警仪可以在环评领域得到推广，工作人员可以通过设定限值，利用仪器的报警功能快速的对目标区域的场强进行评定。 2. 研究了考虑风速影响的合成场强的测量仪，能够测量直流输电线的合成场强。该测量仪可以在我国未来以特高压为骨干的智能电网的直流输电线的电磁环境评估中得到推广应用。 随着我国经济发展，电网容量快速增长，发展特高压输电技术，建设特高压输电网成为未来几年我国电力建设的重要工程，随着特高压直流输电工程的建设与发展，新的问题又出现了，包括：电磁环境问题、电磁兼容问题以及电磁场测量问题，其中直流输电线的合成场强的测量是研究以上问题的基础。与交流输电线的工频电场相比，直流输电线的合成场强，场源多样性。由于其含有离子流电场，因此其大小受风速、湿度等天气条件影响，从而导致其计算以及测量较交流输电线的工频场复杂。 因此需要对特高压直流输电线路的合成场强的快速计算方法，以及风、湿度以及复杂线路结构对其合成场强的影响进行研究。并研究考虑风速影响下，合成场强的测量装置。 创新点： 1. 结合了国家关于人体在工频电场中暴露值的规定，在装置中置入了报警系统。可以方便的预警电场强度超标，在未来环境测评中（如空气质量）测评中，发挥很好的作用。 2. 在研究特高压直流输电线路合成场强的计算方法的基础上，研究风速、湿度以及复杂线路对直流输电线路周围产生的合成场强的影响。在此基础上，研制特高压直流输电线路的合成场强测量装置，通过在测量装置中加入风速传感器自动处理风速对测量结果的影响。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1. 本项目研制了高压工频电场测量报警仪。该报警仪除了能有效测量工频电场外，还结合国家有关标准设计了电场报警单元，当目标区域的电场超过设定值时，报警仪能够产生报警。该报警仪可以在环评领域得到推广，工作人员可以通过设定限值，利用仪器的报警功能快速的对目标区域的场强进行评定。 2. 研究了考虑风速影响的合成场强的测量仪，能够测量直流输电线的合成场强。该测量仪可以在我国未来以特高压为骨干的智能电网的直流输电线的电磁环境评估中得到推广应用。随着特高压输电工程的建设，诸多问题需要对特高压直流输电线路的合成场强的快速计算方法，以及风、湿度以及复杂线路结构对其合成场强的影响进行研究。并研究考虑风速影响下，合成场强的测量装置。 创新点： 1. 结合了国家关于人体在工频电场中暴露值的规定，在装置中置入了报警系统。可以方便的预警电场强度超标，在未来环境测评中（如空气质量）测评中，发挥很好的作用。 2. 在研究特高压直流输电线路合成场强的计算方法的基础上，研究风速、湿度以及复杂线路对直流输电线路周围产生的合成场强的影响。在此基础上，研制特高压直流输电线路的合成场强测量装置，通过在测量装置中加入风速传感器自动处理风速对测量结果的影响。 主要技术指标:超过国家规定的电场强度限值5Kv/m-10Kv/m时黄灯闪烁并报警，大于10Kv/m时红灯亮并报警。
科学性、先进性
- 1. 国内外学者采用计算的方法，预测高压变电站、输电线附近的工频电磁场存在很多问题，如设备结构复杂的电场、预放电过程等，难以通过仿真计算解决，或者由于计算时间过长使计算出来的电场值丧失实时性，无法满足实际的需要。 本项目针对监测高压电力设备所产生的工频电场的需要，设计研究了基于C8051F020的高压工频电场测量报警系统，系统由项目组自主研发，成本低，可推广性强，除了能有效监测工频电场外，还结合国家有关标准设计了电场报警单元，当工作人员处于电场过高区域时，系统能及时发出警告，可以很好的应用于环境测评中。 2. 目前国内外目前计算高压直流输电线附近合成场强大小时，虽然考虑了风速对合成场强的影响，但没有对其经行更进一步的分析。而目前的合成场强测量仪也没有考虑在有风的情况下对测量结果的影响。 本装置是考虑风速影响的特高压直流输电线合成场强测量装置，在测量仪器中加入风速感应模块，根据风速对合成场强的影响，测量装置能够自动处理风速对合成场强的影响。
获奖情况及鉴定结果
- 共发表论文四篇，SCI收录两篇，EI三篇，国际会议论文一篇（已投稿）： Investigation on the Electric Field Inverse Problem of HV Transmission Lines and Discussion on Its Application（SCI: 000273285900025） Calculation on the magnetic field around the distribution substation and analysis on the shielding measures（SCI: 000283661600042） Study on the parameters of UHV DC electric field meter(EI: 20102212972402) Petro-Galerkin Method for the calculation of Ion Flow Fields under UHV DC Transmission Lines(COMPUMAG2011)
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利权转让
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本装置是一套电场场强测量装置，设备测量准确度高，成本较低，技术水平处于国内领先地位。本装置使用方便，开机即可自动测量周围电场和场强的值。本装置具有自动报警单元，可以预警电场值的超标，有效的应用于环境的评价中。 本装置适用于特高压输电线路和设备的电场场强测量，随着特高压直流输电工程的建设与发展，本装置可以很好的服务于这项国家重点工程，提供有力的技术支持，为该工程的建设改进和完善提供参考。并且本装置已在重庆、河南多个变电站进行了实地的测量，测量结果准确可靠，优势明显。 本仪器可以用于国家电力部门和电力制造企业，未来可用于普通民众，随着特高压工程建设和环境问题日益严重，作为一项应用价前景巨大的高科技发明，必将成为众多设备制造企业关注的焦点，产生良好的经济效应，服务于社会建设。
同类课题研究水平概述
- 1.国内外学者采用计算的方法，针对高压变电站、输电线附近的工频电磁场的预测进行了大量研究，计算机技术使这一研究取得了更多成绩。但仍有很多问题，如设备结构复杂的电场、预放电过程等，难以通过仿真计算解决，或者由于计算时间过长使计算出来的电场值丧失实时性，无法满足实际的需要。对工频电场进行现场实测，所获得的数据直观准确，仍然是工频电场环境监测最有效的手段。本装置针对监测高压电力设备所产生的工频电场的需要，设计研究了基于C8051F020的高压工频电场测量报警系统，本系统为项目组自主研发，成本低，可推广性强，已通过政府相关单位的鉴定，本系统最大创新点在于除了能有效监测工频电场，还结合国家有关标准设计了电场报警单元，当工作人员处于电场过高区域时，系统能及时发出警告，具有很强的实用价值。 2.目前国内外部分研究单位已经对特高压直流输电线的合成场强的计算方法以及测量技术进行了研究。提出了不少能够应用于实际情况的计算方法。有限元法优势明显，其主要特点是适应性较强，能方便地处理非线性问题，并能考虑风的影响。但是其不足在于计算量大，计算速度慢，特别是针对特高压直流输电线路的合成场强的问题，对于这种开域的问题，要做相应的处理才能进行计算。直流输电线路电晕引起的导线大地空间的合成场强虽然可以通过编程计算机计算, 但计算中要设定一些基础数据, 例如离子迁移率、正负离子复合系数、扩散系数（一般忽略扩散作用）以及导线起始电晕场强或导线表面电荷密度等等。计算结果的准确程度取决于这些基础数据的设定值, 因而实验研究仍是重要的方法。在计算合成场强的同时通过测量设备现场测量合成场强大小可以与计算结果相比对、分析。 目前国内外目前计算高压直流输电线附近合成场强大小时，虽然考虑了风速对合成场强的影响，但没有对其进行更进一步的分析。而目前的合成场强测量仪也没有考虑在有风的情况下对测量结果的影响。而本装置在国际上首次制造出考虑风速对电场场强影响的电场测量装置，测量更为精确，非常适用于推广使用。
