一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法及系统与流程

1.本发明属于直流输电系统运维技术领域，具体涉及一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法及系统。


背景技术：

2.双断口断路器广泛应用于电力系统中，其中直流高速开关(high speed switch，hss)即为其中一种，直流高速开关是多端直流输电系统中关键设备，主要应用在多端柔性直流输电系统中，实现直流系统第三站在线投退及直流线路故障高速隔离，提高整个直流系统的可靠性和可用率。
3.由于超高压断路器灭弧室一般由两个或两个以上的断口串联组成，尽管两个灭弧室内部结构相同，但由于绝缘支柱的存在，断路器断口间电阻及对地电阻会导致两个断口在分闸状态下所承受的直流电压分布是不均匀的，用断口不均匀系数来表征断口间电压分布的不均匀程度。特别是对于运行在直流工况的下的直流高速开关设备，如果直流电压分布不均匀系数过大，将引发两个关键的工程运行隐患：
4.①
hss分闸状态下，两个断口承受的直流电压幅值不一致，而原产品的断口绝缘裕度是按照断口均压耐受直流电压来进行设计的，将导致某一断口承受的电压幅值超过设计值，在运行时出现绝缘击穿故障；
5.②
直流高速开关不带震荡回路，意味着没有人工制造的电流过零点，开断难度较大，其开断电流和能够耐受的最大恢复电压相互牵制，开断直流电流越大，耐受的最大恢复电压越低，这一点除了和绝缘介质的恢复能力有关外，和直流电弧的负阻特性也有关，而且两断口直流电压分布会影响直流高速开关开断直流小电流的成功率，所以相比普通的交流断路器，两断口直流电压分布将直接影响直流电流开断效果。
6.因此，为了在单断口绝缘试验和单断口电场仿真计算时施加合适的电压值，真实反应整体产品的绝缘性能，需对断口不均匀系数进行精确测量，以指导断路器断口的外绝缘结构尺寸设计。若断路器断口不均匀系数太大，可以通过设置断口并联均压阻容装置使灭弧室各断口间的电压分布均匀或加长断口干弧距离，以提升断路器断口的耐压能力。
7.现有技术中通常采用微安表测量法和球隙击穿电压法对断口不均匀系数进行测量；其中，微安表测量法通过在断路器两个断口分别连接一个微安表，检测断路器双断口在直流高压下的电导特性，评估断路器的均压情况；由于泄漏电流一般为μa级别，因此这种基于断口泄漏电流评估断口电压分布的方法对测量系统精度要求较高，且泄漏电流受局部放电或周围设备电晕等因素影响较大，现场泄漏电流波动性较大，使得不均匀系数的测量结果不够可靠；球隙击穿电压法则需要调节放电球隙的长度，通过直流控制装置调节直流高压发生器的输出电压，使放电球隙击穿的方法来测量断口电压；其中调节放电球隙的长度在现场实施起来比较困难，而且测量断口电压要先让放电球隙击穿，增加了试验的难度和危险性，因此降低了试验效率。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法及系统，用于解决现有技术中断口不均匀系数的检测方法无法兼顾测量的准确性和试验效率的问题。
9.为了实现上述目的，本发明提供了一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，所述断路器为双断口断路器，所述系统包括第一球体、悬吊结构、第二球体、支柱结构、传感器、测量模块以及处理器；
10.所述悬吊结构为绝缘体，用于将第一球体悬吊在空中，所述支柱结构也为绝缘体，设置在第一球体的正下方，用于将第二球体固定在第一球体正下方设定距离的位置处；
11.所述第一球体为导体，用于通过导线与双断口断路器的三联箱连接；
12.所述第二球体为具有空腔结构的导体，用于接地；传感器包括开孔盖片、旋转叶片、转轴和电机，旋转叶片设置在开孔盖片和电机之间；所述旋转叶片通过转轴与电机连接，电机用于通过转轴控制旋转叶片按照设定转速旋转；开孔盖片和旋转叶片均设置在第一球体和第二球体的球心之间的连接线上；其中，开孔盖片设置在第二球体的表面，旋转叶片设置在第二球体的内部空间中，所述内部空间由开孔盖片和第二球体的内壁围成；旋转叶片的旋转轴方向与第一球体和第二球体的球心之间的连接线方向一致，旋转叶片被开孔盖片遮挡的面积随旋转叶片旋转的位置变化；
13.所述测量模块包括测量装置和转化电阻；所述转化电阻一端通过导线连接到转轴，另一端用于接地，用于将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压；所述测量装置与转化电阻并联，用于测量转化电阻两端的电压，并将所述转化电阻两端的电压作为所述测量装置的测量结果；
14.所述处理器用于执行程序指令，以实现如下的断路器电压分布不均匀系数测量步骤：
15.1)向双断口断路器的其中一个断口的均压环端施加设定大小的电压值，另一断口的均压环端接地；
16.2)控制电机开启，通过转化电阻将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压，通过测量装置获取该电压，并根据标定转换关系得到第一球体和第二球体间的实际电压值，作为均压环端接地的断口所承受的电压值；
17.3)根据所述向断口的均压环端施加的电压值以及均压环端接地的断口所承受的电压值，计算得到断路器断口电压不均匀系数。
18.上述技术方案的有益效果为：通过球隙感应直接测量断口电压，排除局部放电、周围设备电晕、断路器支柱等因素对断口电压分布影响；并且确保被测量的断路器断口与测量球隙主体部分是非接触的，能够避免引入并联的阻容回路，避免其影响电压分布测量的准确性；在球体内部设置电场传感器，可直接将电场值转换为其中一个断口两端的电压值，从而计算出断口电压不均匀系数，且改变测量电压时球隙间的距离是固定的，不需要调节，也不需要用将球隙击穿的方式来得到电压值，能够较为简单灵活地调节测量电压，因此能够提高测量效率。
19.进一步地，计算断口不均匀系数的公式为：
[0020][0021]
u2＝u-u1
[0022]
式中f为断路器断口电压不均匀系数，u为向断口的均压环端施加的电压值，u1为均压环端接地的断口所承受的电压值，u2为均压环端施加电压的断口所承受的电压值。
[0023]
进一步地，获取所述标定转换关系的方式为：将电压直接施加在三联箱上，两个断口的均压环端均接地，得到施加在三联箱上的电压值和测量装置测量结果的电压值之间的对应关系，作为第一球体和第二球体间的实际电压值与测量装置测量结果的电压值之间的标定转换关系。
[0024]
上述技术方案的有益效果为：将测量装置测量结果准确地转化为第一球体和第二球体间的实际电压值，无需实际检测球体间的电压值，简化测量方式的同时保证准确性。
[0025]
进一步地，所述设定距离与向断口的均压环端施加的电压值大小有关，需要向断口的均压环端施加的电压值越大，所述设定距离的值则越大。
[0026]
进一步地，第一球体和/或第二球体为空心球壳结构。
[0027]
上述技术方案的有益效果为：能够节省成本以及避免球体a的重量对安全性的影响。
[0028]
进一步地，所述开孔盖片上开孔的数量和旋转叶片的数量相同，开孔盖片上开孔的位置与各旋转叶片的位置分别对应；且开孔的数量和旋转叶片的数量均为偶数。
[0029]
进一步地，所述测量装置设置在支柱结构所在位置处的地面上。
[0030]
上述技术方案的有益效果为：将测量装置就近设置在支柱结构所在位置处的地面上，能够最大程度避免在高电压环境下，测量模块的检测结果通过电缆传输时电信号的衰减，提高测量结果的准确性。
[0031]
进一步地，连接第一球体与双断口断路器三联箱的导线、传感器对应的电源线和控制线、电机对应的控制器以及测量模块外均套有铝箔波纹管。
[0032]
上述技术方案的有益效果为：能够起到防干扰的屏蔽保护作用，避免控制过程或者电信号传输过程受高电压环境的干扰产生误差。
[0033]
进一步地，所述转化电阻设置在第二球体的内部空间中。
[0034]
本发明还提供了一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法，通过如上述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实现测量，测量步骤如下：
[0035]
1)向双断口断路器的其中一个断口的均压环端施加设定大小的电压值，另一断口的均压环端接地；
[0036]
2)控制电机开启，通过转化电阻将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压，通过测量装置获取该电压，并根据标定转换关系得到第一球体和第二球体间的实际电压值，作为均压环端接地的断口所承受的电压值；
[0037]
3)根据所述向断口的均压环端施加的电压值以及均压环端接地的断口所承受的电压值，计算得到断路器断口电压不均匀系数。
[0038]
该测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法能够实现与上述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统相同的有益效果。
附图说明
[0039]
图1为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中测量系统的结构示意图；
[0040]
图2a为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中传感器在球体b中的安装方式及结构示意图；
[0041]
图2b为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中传感器的开孔盖片结构示意图；
[0042]
图3为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中的标定转换关系曲线图；
[0043]
图4a为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中加压108kv时传感器输出信号示意图；
[0044]
图4b为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中加压198kv时传感器输出信号示意图；
[0045]
图4c为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中加压301kv时传感器输出信号示意图；
[0046]
图4d为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中加压401kv时传感器输出信号示意图；
[0047]
图5为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中的传感器输出信号随断路器两端电压的变化曲线图；
[0048]
图6为本发明测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中的不均匀系数随断路器两端电压的变化曲线图。
具体实施方式
[0049]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0050]
测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例：
[0051]
本实施例提供了一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统的技术方案，其中，所测量的断路器为双断口断路器，断路器由两个灭弧室串联而成，两个灭弧室均处于分闸状态，即每个灭弧室对应一个断口；参照图1，该测量系统包括第一球体(即图1中的球体a)、悬吊结构、第二球体(即图1中的球体b)、支柱结构、传感器、测量模块以及处理器；
[0052]
悬吊结构为绝缘体，用于将球体a悬吊在空中，该悬吊结构通常为一串绝缘子；支柱结构也为绝缘体，设置在球体a的正下方，用于将球体b固定在球体a正下方设定距离的位置处；该设定距离也即球体a和球体b之间的距离，其与进行测量时向断口的均压环端施加的电压值大小有关，需要向断口的均压环端施加的电压值越大，设定距离的值则越大；本实施例中所测量的双断口断路器为
±
800kv直流高速开关hss，为保证在
±
800kv hss上施加一定高压时，球隙(球体a和球体b之间的间隙)不被击穿，从而保护示波器和测量装置，则该设定距离设置为0.7m-1.5m的范围内；在其他实施例中，设定距离的大小也可以按照“需要向断口的均压环端施加的电压值越大，设定距离的值则越大”的设置原则，进行适应性调整。
[0053]
球体a为导体，用于通过导线与双断口断路器的三联箱连接；由于球体a悬吊在空中，为了节省成本以及避免球体a的重量对安全性的影响，将球体a设置为空心球壳结构；
[0054]
球体b为具有空腔结构的导体，用于接地；传感器设置在球体b的空腔结构内，参照图2a，传感器包括开孔盖片、旋转叶片、旋转叶片的转轴和电机，旋转叶片设置在开孔盖片和电机之间，本实施例中，旋转叶片和开孔盖片的距离仅为1mm左右；旋转叶片通过转轴与电机连接，电机用于控制旋转叶片按照设定转速旋转，具体是通过绝缘体连接在旋转叶片的转轴上，带动转轴旋转从而使旋转叶片旋转的；开孔盖片和旋转叶片均设置在第一球体和第二球体的球心之间的连接线上，也即球体a和球体b的球心之间的连接线垂直穿过开孔盖片和旋转叶片的中心。
[0055]
测量模块包括测量装置与转化电阻，分别对应了图2a中的示波器和电阻；其中，转化电阻用于将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压，测量装置则用于测得该电压值，并将该电压值作为测量结果；本实施例中的测量装置为示波器，也对应了图1中的记录仪表；为使转化电阻上的测量电压值在合理范围，本实施例中电机转速控制至2000r/min左右；如图2a所示，旋转叶片的转轴上用弹簧压一根导线，该弹簧能够保证导线与转轴紧密连接，但不影响转轴的正常转动(在其他实施例中，也可以采用其他固定方式，只要保证导线与转轴紧密连接且不影响转轴的正常转动即可)，该导线连接到转化电阻的一端，转化电阻的另一端通过另一导线接地；将示波器两根测量线分别连接在转化电阻的两端，即将示波器与转化电阻并联；由此即可通过测量装置准确获取转化电阻处的电压值。
[0056]
其中，开孔盖片设置在第二球体顶端的表面，旋转叶片设置在第二球体的内部空间中，内部空间由开孔盖片和第二球体的内壁围成；也即为了放置传感器，在球体b下半部分的表面上挖出一个空洞，洞口朝向球体a所在位置的方向，空洞内部放置传感器的旋转叶片和电机，洞口通过开孔盖片覆盖；如图2a所示，在本实施例中，球体b是全部空心的结构，也即球体b为一个壳体，电机通过若干根绝缘支柱固定在壳体上；在其他实施例中，也可设置其他形状和大小的空腔结构，只要能够保证预留足够的空间布置电机、旋转叶片、转化电阻、转化电阻和示波器之间的测量线以及电机电源的导线即可。
[0057]
旋转叶片的旋转轴方向与第一球体和第二球体的球心之间的连接线方向一致，旋转叶片被开孔盖片遮挡的面积随旋转叶片旋转的位置变化；本实施例中，开孔盖片上开孔的数量和旋转叶片的数量相同，开孔盖片上开孔的位置与各旋转叶片的位置分别对应；且开孔的数量和旋转叶片的数量均为偶数，为6个、8个或12个。
[0058]
参照图2b，开孔盖片上开有扇型孔洞，图2b中的黑色部分为开孔盖片实体部分，白色部分为盖片上所开的孔洞；本实施例中，旋转叶片的形状能够保证旋转至扇型孔洞时能够完全从各个孔洞处完全露出不被遮挡；当旋转叶片转至与孔洞位置重合面积增大时，开孔盖片无法遮挡旋转叶片或遮挡旋转叶片的面积占旋转叶片总面积的比例减小，叶片上电荷会由少到多变化，本实施例中在开孔盖片无法遮挡旋转叶片时，叶片上电荷量达到最大值；当旋转叶片转至与孔洞位置重合面积减小时，开孔盖片完全遮挡或遮挡旋转叶片的面积占旋转叶片总面积的比例增大，叶片上电荷会由多到少变化，本实施例中在开孔盖片完全遮挡旋转叶片时，叶片上电荷量达到最小值；根据上述过程可以看出，随着电机带动叶片的旋转，叶片上电荷会由多到少再到多交替变化，电荷在叶片上的增减过程会产生交变电流；该交变电流通过测量模块中的转化电阻转换为电压，然后将示波器测出的电压转换为
三联箱实际电压值，实现对三联箱处电压的测量；上述球体a、球体b以及传感器的结构相当于通过球隙感应原理直接测量断口电压，因此能够排除局部放电、周围设备电晕、断路器支柱等因素对断口电压分布影响；并且被测量的断路器断口与测量球隙主体部分是非接触的，能够避免引入并联的阻容回路，避免其影响电压分布测量的准确性。
[0059]
测量装置，即示波器设置在用于支撑球体b的支柱结构所在位置处的地面上，便于随时观测和记录传感器传输的数据；从传感器处获取的电信号输出通过15m信号电缆(测量线)传输到示波器上进行观测；由于在高电压环境下，测量模块的检测结果若通过电缆传输，则传输过程中电信号会产生衰减，导致测量结果的不准确，因此将测量模块就近设置在支柱结构所在位置处的地面上，能够最大程度避免衰减；在其他实施例中，也可采用电光转换装置将测量得到的电信号转化为光信号再通过光缆传输，此时则无需考虑衰减问题，测量模块可设置在任意不影响其他测量步骤的位置。
[0060]
本实施例中，连接球体a与双断口断路器三联箱的导线、传感器对应的电源线和控制线、电机对应的控制器以及测量装置外均套有铝箔波纹管，可以起到防干扰的屏蔽保护作用；这种波纹管还具有重量轻，可任意弯曲、伸直，安装方便，耐油、耐腐蚀、耐老化、耐高温等优点。
[0061]
处理器用于执行程序指令，以实现如下的断路器电压分布不均匀系数测量步骤：
[0062]
1)向双断口断路器的其中一个断口(即图1中的断口a)的均压环端施加设定大小的电压值u，即双断口断路器两端的电压为u，另一断口(即图1中的断口b)的均压环端接地；图1中断口a、断口b以及下方的支柱均连接在三联箱上，断口a和断口b未与三联箱连接的一端连接均压环，即为相应断口的均压环端；
[0063]
吊装的球体a与三联箱通过导线相连，由于两个球体间隙的电阻无穷大，因此虽然球体间隙与断口b并联，也不会减小断口上的电阻值而造成测量误差；由于断口a施加的电压为总电压，而断口b接地，则断口b和三联箱两端的电压即为三联箱处的实际电压值，且球体间隙与断口b并联，因此测量得到的三联箱处的实际电压值即为球体a和球体b间的实际电压值。
[0064]
2)控制电机开启，通过转化电阻将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压，用示波器测得该电压值，并根据标定转换关系得到第一球体和第二球体间的实际电压值，作为均压环端接地的断口所承受的电压值；
[0065]
测量装置为示波器的情况下，从示波器处获取旋转叶片上产生的交变电流转化得到的电压信号如图4a-4d所示，图4a-4d分别为向断口a的均压环端施加108kv、198kv、301kv和401kv电压值时传感器输出的三联箱处的实际电压信号示意图；
[0066]
标定转换关系需要在进行断路器电压分布不均匀系数测量步骤前通过标定实验得到；本实施例中，处理器还用于执行程序指令，以实现如下的标定实验过程：
[0067]
±
800kv hss两端接地，将高电压直接加到三联箱上；三联箱上的高电压从100kv开始加压，每增加50kv通过测量模块测量1组数据，加压至300kv共记录6组数据，三联箱处电压的实际值(理论值)与测量装置测量出的三联箱处电压信号的幅值(测量模块输出的测量值)对应的曲线即作为标定转换关系曲线，如图3所示，可知标定转换关系曲线的线性度很好，表明该测量方法精度很高，能够根据测量信号准确计算出实际电压值；根据该标定转换关系曲线或对应的转换关系式，即可将测量装置测量出的三联箱处电压信号的幅值转化
为三联箱处的实际电压值，也即得到了球体a和球体b间的实际电压值，这里记为u1。
[0068]
3)根据所述向断口的均压环端施加的电压值以及均压环端接地的断口所承受的电压值，计算得到断路器断口电压不均匀系数。
[0069]
根据步骤1)和2)，向断口的均压环端施加的电压值为u，球体a和球体b间的实际电压值为u1；由于断口b与球隙并联，断口b承受的电压也是u1，则断口a承受的电压值u2＝u-u1；
[0070]
由于计算断口电压分布不均匀系数的原理如下：
[0071][0072]
则通过如下公式即可计算得到断口电压分布不均匀系数：
[0073][0074]
式中，f为断路器断口电压不均匀系数，u为向断口的均压环端施加的电压值，u1为均压环端接地的断口所承受的电压值，u2为均压环端施加电压的断口所承受的电压值。
[0075]
在hss的断口a均压环端施加电压后，每个电压等级进行三次测量并求测量模块输出信号幅值的平均值，得到测量装置输出信号幅值(测量装置输出的测量值)与hss的断口a均压环端施加电压的关系如图5所示；由图5可知，测量装置输出信号幅值与hss断口a均压环端施加的直流电压基本成线性关系。
[0076]
测量装置输出的测量值根据标定转换关系，转换得到三联箱处的实际电压值u1，再通过公式计算对应向断口a的均压环端施加的不同电压值的断口电压分布不均匀系数，如表1所示：
[0077]
表1断路器的三联箱实测电压
[0078][0079]
以向hss断口a的均压环端施加的不同电压值(断路器两端电压)为横坐标，计算得到的断口电压分布不均匀系数为纵坐标，绘制出断口电压分布不均匀系数随电压的变化曲线如图6所示；由图6可知，当断路器两端电压小于250kv时，计算出的断口电压分布不均匀系数均大于1.3，且分散性较大；当电压在250～500kv区间内，断口电压分布不均匀系数在1.2～1.3之间；当电压超过500kv时，断口电压分布不均匀系数的分布相对集中，并趋于稳定，断口电压分布不均匀系数稳定在1.25～1.27之间。
[0080]
测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法实施例：
[0081]
本实施例提供了一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法的技术方案，通过如上述测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例中的测量系统实现测量，测量步骤如下：
[0082]
1)向双断口断路器的其中一个断口的均压环端施加设定大小的电压值，另一断口的均压环端接地；
[0083]
2)控制电机开启，通过转化电阻将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压，用示波器测得该电压值，并根据标定转换关系得到第一球体和第二球体间的实际电压值，作为均压环端接地的断口所承受的电压值；
[0084]
3)根据所述向断口的均压环端施加的电压值以及均压环端接地的断口所承受的电压值，计算得到断路器断口电压不均匀系数。
[0085]
由于测量系统的具体原理、结构以及工作过程已经在上述测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实施例进行了详细的说明，因此此处不再赘述。
[0086]
本发明具有以下特点：
[0087]
①
在双断口的一侧加直流电压，另一侧接地，其中一个断口与球隙组成并联回路，
通过球隙感应直接测量断口电压，排除局部放电、周围设备电晕、断路器支柱等因素对断口电压分布影响；并且确保被测量的断路器断口与测量球隙主体部分是非接触的，能够避免引入并联的阻容回路，避免其影响电压分布测量的准确性。
[0088]
②
在球体内部设置电场传感器，可直接将电场值转换为其中一个断口两端的电压值，从而计算出断口电压不均匀系数，且改变测量电压时球隙间的距离是固定的，不需要调节，也不需要用将球隙击穿的方式来得到电压值，能够较为简单灵活地调节测量电压，因此能够提高测量效率。
[0089]
③
连接第一球体与双断口断路器三联箱的导线、传感器对应的电源线和控制线、电机对应的控制器以及测量模块外均套有铝箔波纹管，可以起到防干扰的屏蔽保护作用；并且将测量模块就近设置在支柱结构所在位置处的地面上，能够最大程度避免测量模块输出电信号的衰减。
[0090]
应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，所述断路器为双断口断路器，其特征在于，所述系统包括第一球体、悬吊结构、第二球体、支柱结构、传感器、测量模块以及处理器；所述悬吊结构为绝缘体，用于将第一球体悬吊在空中，所述支柱结构也为绝缘体，设置在第一球体的正下方，用于将第二球体固定在第一球体正下方设定距离的位置处；所述第一球体为导体，用于通过导线与双断口断路器的三联箱连接；所述第二球体为具有空腔结构的导体，用于接地；传感器包括开孔盖片、旋转叶片、转轴和电机，旋转叶片设置在开孔盖片和电机之间；所述旋转叶片通过转轴与电机连接，电机用于通过转轴控制旋转叶片按照设定转速旋转；开孔盖片和旋转叶片均设置在第一球体和第二球体的球心之间的连接线上；其中，开孔盖片设置在第二球体的表面，旋转叶片设置在第二球体的内部空间中，所述内部空间由开孔盖片和第二球体的内壁围成；旋转叶片的旋转轴方向与第一球体和第二球体的球心之间的连接线方向一致，旋转叶片被开孔盖片遮挡的面积随旋转叶片旋转的位置变化；所述测量模块包括测量装置和转化电阻；所述转化电阻一端通过导线连接到转轴，另一端用于接地，用于将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压；所述测量装置与转化电阻并联，用于测量转化电阻两端的电压，并将所述转化电阻两端的电压作为所述测量装置的测量结果；所述处理器用于执行程序指令，以实现如下的断路器电压分布不均匀系数测量步骤：1)向双断口断路器的其中一个断口的均压环端施加设定大小的电压值，另一断口的均压环端接地；2)控制电机开启，通过转化电阻将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压，通过测量装置获取该电压，并根据标定转换关系得到第一球体和第二球体间的实际电压值，作为均压环端接地的断口所承受的电压值；3)根据所述向断口的均压环端施加的电压值以及均压环端接地的断口所承受的电压值，计算得到断路器断口电压不均匀系数。2.根据权利要求1所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，计算断口不均匀系数的公式为：u2＝u-u1式中f为断路器断口电压不均匀系数，u为向断口的均压环端施加的电压值，u1为均压环端接地的断口所承受的电压值，u2为均压环端施加电压的断口所承受的电压值。3.根据权利要求1或2所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，获取所述标定转换关系的方式为：将电压直接施加在三联箱上，两个断口的均压环端均接地，得到施加在三联箱上的电压值和测量装置测量结果的电压值之间的对应关系，作为第一球体和第二球体间的实际电压值与测量装置测量结果的电压值之间的标定转换关系。4.根据权利要求1或2所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，所述设定距离与向断口的均压环端施加的电压值大小有关，需要向断口的均压环端施加的电压值越大，所述设定距离的值则越大。
5.根据权利要求1或2所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，第一球体和/或第二球体为空心球壳结构。6.根据权利要求1或2所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，所述开孔盖片上开孔的数量和旋转叶片的数量相同，开孔盖片上开孔的位置与各旋转叶片的位置分别对应；且开孔的数量和旋转叶片的数量均为偶数。7.根据权利要求1或2所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，所述测量装置设置在支柱结构所在位置处的地面上。8.根据权利要求1或2所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，连接第一球体与双断口断路器三联箱的导线、传感器对应的电源线和控制线、电机对应的控制器以及测量装置外均套有铝箔波纹管。9.根据权利要求7所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统，其特征在于，所述转化电阻设置在第二球体的内部空间中。10.一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法，其特征在于，通过如权利要求1-9任一项所述的测量断路器断口电压分布不均匀系数的系统实现测量，测量步骤如下：1)向双断口断路器的其中一个断口的均压环端施加设定大小的电压值，另一断口的均压环端接地；2)控制电机开启，通过转化电阻将旋转叶片上产生的交变电流转化为该转化电阻两端的电压，通过测量装置获取该电压，并根据标定转换关系得到第一球体和第二球体间的实际电压值，作为均压环端接地的断口所承受的电压值；3)根据所述向断口的均压环端施加的电压值以及均压环端接地的断口所承受的电压值，计算得到断路器断口电压不均匀系数。

技术总结
本发明属于直流输电系统运维技术领域，具体涉及一种测量断路器断口电压分布不均匀系数的方法及系统。本发明在双断口的一侧加直流电压，另一侧接地，其中一个断口与球隙组成并联回路，通过球隙感应直接测量断口电压，排除局部放电、周围设备电晕、断路器支柱等因素的影响，并且确保被测量的断路器断口与测量球隙主体部分是非接触的，能够避免引入并联的阻容回路，提高测量准确性；本发明通过在球体内部设置电场传感器，直接将电场值转换为其中一个断口两端的电压值来计算不均匀系数，无需使放电球隙击穿，能够较为灵活地调节测量电压，且改变测量电压时球隙间的距离是固定的，不需要调节，因此能够提高测量效率。因此能够提高测量效率。因此能够提高测量效率。


技术研发人员：张长虹 吕金壮 黎卫国 杨旭 魏建巍 孙珂珂 李明洋 门博 孙英杰 石万里 刘彬 张良 侯明春 金光耀 孙龙勇 孙玉洲 刘英英
受保护的技术使用者：平高集团有限公司 河南平高电气股份有限公司
技术研发日：2023.01.04
技术公布日：2023/7/12