±800KV特高压直流电力设备非接触智能预警系统研究及应用

±800KV特高压直流电力设备非接触智能预警系统研究及应用

费跃军1，罗杰2

(1.国网河南省电力公司，河南郑州450016

2.南京文道自动化系统有限公司，江苏南京210046)

摘要：发展特高压输电，有利于全面提升我国电网的资源优化配置能力，促进大煤电、大水电、大核电和可再生能源基地的集约化开发利用，解决长期困扰我国的煤电运输紧张难题，促进清洁能源发展，保障国家能源安全和电力可靠供应，是我国电力工业科学发展的迫切需要。本文浅析了关于±800KV特高压直流电力设备非接触智能预警系统的研究现状及应用前景。

关键词：特高压;电力设备;非接触智能预警;高压供电

一、目的与意义

在特高压项目大力推进蓬勃发展的工程背景下，为确保特高压线路安全运行特高压线路的运维及附近场所施工安全的需要，迫切需要保证特高压线路作业车辆能安全作业的预警设备，本项目针对国内空白也是特高压超高压检测难题的高压直流电力设备非接触智能预警系统，对关键技术的研究及应用是该设备推广的重要而迫切的工作。

此产品在上世纪70年代由东欧和日本率先研发，主要是针对交流高压检测预警系统，直到目前资料显示已开始系列生产但相关资料较少，我们的研发团队在此直流项目之前2014年已完成了500kV高压电力设备非接触智能预警系统(交流50Hz-60Hz)产品，主要应用于10KV-500KV各级电压的智能预警系统。

二、具体措施

(1)直流电场传感器的研究及器件的选择

直流电场检测传感器是特高压直流预警系统的关键核心组件，对它的研究及芯片选型则是非常重要，我们的项目偏重于创新及新技术的应用，直流电场传感器我们做了深入的研究，目前国内外都有对直流电场的检测装置。

高压直流电场测量原理：在微弱信号处理时，交流量的放大、运算要比直流量容易，所以在测量微弱的直流量时，一般都将其转换为交流量来处理，直流合成场的测量通过电容式电场测试仪将直流合成场转换成交流量，测量直流场强的基本原理是由正弦波发生器产生正弦波，通过负载电阻R连接电极，电极与被测物体间等效为电容C，其两端的正弦波电压值为与电阻R的分压，在在正弦波频率一定的情况下其容抗与i/c成正比，与C成反比，当电极接近被测物体时，是等效电容值增加，等效电容两端信号幅度会下降，当电极远离被测物体时等效电容值减小，等效电容两端信号幅度会上升，等效电容两端取出的信号通过检波器及低通滤波器去除其高频载波部分取出低频幅度信号，取出幅度值，再通过转换变为电场强度对应的数值，其相关的量程和精度可以通过电路参数调整。

原理图片如下：

另外项目在研发过程中还研究了旋叶式电场检测装置测试电场的方法并且做了较多的实验，虽最后未采用但在此说明一下，旋叶式测量电场的基本原理是电动机带动旋转片作定速旋转，下部的静片暴露于电场E的面积呈周期性变化，静片上积聚的电荷呈周期性变化的，静片对地之间接一电阻，通过对电阻两端的电压测量就可以测出此时的电场强度，这种方法也被广泛的使用，效果也比较好，一般较适合手持测试场所。

(二)ASIC芯片

此芯片目自{『主要用于前端传感器内，利用内部DSP处理前端数据进行数字滤波，可根据需要前端传感器进行FIR低通滤波算法，使用MATLAB计算机辅助设计，内部处理的示意图如下：

(三)产品的架构

产品分为检测模块和接收模块两部分，检测模块安装在机械臂顶端，接收模块安装在操作室内，两个模块临时加装可以安装符合IP65的防水铝盒电池组，可保证现场工作10小时。(1)检测模块：检测端由IP65防水铝盒、电场传感器、2.4G天线、主控电路模块，IP65防水铝盒电泄组、防水航空插头等组成。(2)接收模块。接收端由ABS防水盒、2.4G天线、人机界面、主控电路模块、语音报警模块、防水航空插头等组成，接收模块提供无源开关量输出、CAN总线接口、485MODBUS协议接口、电池接口、12V-24V电源接口等。

三、应用前景

随着国家经济的发展，超高压直流项目会越来越多，现场施工作业车辆的安全性也日益突出，很多地方在直流项目建设时线路下方是空旷的，但随着后期发展线路下方会有人员活动、种植粮食有施工车辆进入等都会给线路带来许多不确定的风险，如果车辆进入现场可以安装本设备可以提示预警的功能，可以减少操作不慎带来的风险并警示操作人员提前回避风险，减少人员、线路、机械的损失，意义重大，今后设备可以支持交流直流两用，同时支持直流和交流场强的检测，会更加方便。

四、结束语

±800KV特高压直流电力设备非接触智能预警系统的是我国未来高压供电系统的发展趋势，通过对其系统中涉及到的部件选择详细分析探讨，寻找最优的设计方案，虽然目前次此技术在我国的应用还不是很成熟，但随着国家的经济发展，提高其技术水平，降低超高压输电系统的风险性，从而促进了我国电力企业的发展与进步。

参考文献：

[1]席崇羽，王海跃，段非非等.±800kV特高压直流输电线路典型故障分析[C].第七届海峡论坛.2015海峡两岸智能电网暨清洁能源技术研讨会论文集.2015: 1-13.

[2]袁诗海，李德辉，探讨±800kV特高压直流输电线干字型铁塔组立施工工法[J].大科技，2015 (6): 65-65，66.

作者简介：

费跃军，国网河南省电力公司;

罗杰，南京文道自动化系统有限公司。