换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置及使用方法
阅读说明：本技术 换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置及使用方法 (Converter station grounding electrode grounding resistance measurement interference suppression device and use method thereof ) 是由 陈文涛 张陵 吴天博 赵普志 詹仲强 杨柱石 李山 刘磊 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及换流站直流接地极接地电阻测量技术领域,是一种换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置及使用方法,其前者包括信号采集放大单元、供电单元、处理单元、信号输出单元和信号反馈单元；供电单元用于给信号采集放大单元和信号输出单元供电；信号采集放大单元采集直流电源电压线上的干扰电压信号,并将干扰电压信号处理后输出无损干扰电压信号。本发明通过输出一个与干扰电压信号幅值相等,相位相反的干扰抑制电压信号,并将该干扰抑制电压信号输出至电压表的输入端,使直流接地的电位极线路上干扰电压信号和干扰抑制电压信号相互抵消而接近于零,达到消除信号干扰的效果,提高了换流站直流接地极接地电阻测试的准确度与可信度。(The invention relates to the technical field of converter station direct current grounding electrode grounding resistance measurement, in particular to a converter station grounding electrode grounding resistance measurement interference suppression device and a using method thereof, wherein the converter station grounding electrode grounding resistance measurement interference suppression device comprises a signal acquisition and amplification unit, a power supply unit, a processing unit, a signal output unit and a signal feedback unit; the power supply unit is used for supplying power to the signal acquisition and amplification unit and the signal output unit; the signal acquisition amplifying unit acquires interference voltage signals on a direct-current power supply voltage line, processes the interference voltage signals and outputs lossless interference voltage signals. The interference suppression voltage signal with the same amplitude and the opposite phase as the interference voltage signal is output and is output to the input end of the voltmeter, so that the interference voltage signal and the interference suppression voltage signal on the direct-current grounded potential polar line are mutually counteracted to be close to zero, the effect of eliminating signal interference is achieved, and the accuracy and the reliability of the grounding resistance test of the direct-current grounding electrode of the converter station are improved.)
技术领域
本发明涉及换流站直流接地极接地电阻测量技术领域，是一种换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置及使用方法。
背景技术
换流站接地极作为直流输电系统在正常或故障时使电流返回环流站直流侧中性点的重要设备，所以对环流站直流接地极的状态检测是极为必要的，其中换流站直流接地电阻测量为重要项目。在换流站直流接地电阻测量中，通常采用将直流电源安放在换流站内，利用接地极两条极线分别作为电流线和电位线。将直流电源放在换流站，利用接地极、接地极线路的一根极线(右极线，面向换流站方向，下同)和换流站接地网构成直流电流回路，电位测量线利用接地极的另一根极线(左极线)，测量接地极接地电阻时采用如附图3所示接线，在测量接地极的直流接地电阻时，采用电流表—电压表法，即向直流接地极注入直流电流I，测量接地极相对零电位参考点的电位U，则接地电阻R＝U/I。
对高压直流接地极接地电阻的测量可以很好的反映接地极的通流能力，保证直流线路的正常稳定运行，特别是单极大地运行方式下的稳定运行。高压直流接地极接地电阻的测量方法是建立在工频接地电阻测试的基础之上的，所不同的是高压直流接地极接地电阻的测量需要向接地极注入直流，而且电流线、电压线的布置距离都较长，一般为10kM以上。因此由于较长的电压电流导致线路中极易耦合其他电力传输线的干扰，从而对测量的准确性造成影响。
对于耦合的干扰，解决方法可通过以下方式来实现：(1)去除干扰源：在实际中一般干扰源无法进行去除；(2)阻断耦合途径：很难在数十公里的测试线路上进行屏蔽干扰处理；因此现有的对于耦合的干扰的方式不能对线路的耦合干扰进行消除，使得换流站直流接地极接地电阻测试的准确度与可信度降低。
发明内容
本发明提供了一种换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置及使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的对于耦合干扰消除的方式存在的不能对线路的耦合干扰进行消除，使得换流站直流接地极接地电阻测试的准确度与可信度降低的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置，包括信号采集放大单元、供电单元、处理单元、信号输出单元和信号反馈单元；
供电单元用于给信号采集放大单元和信号输出单元供电；
信号采集放大单元采集直流电源电压线上的干扰电压信号，并将干扰电压信号处理后输出无损干扰电压信号；
处理单元接收无损干扰电压信号，并将无损干扰电压信号变换分解，得到无损干扰电压信号的幅值和相位，并根据该无损干扰电压信号控制信号输出单元；
信号输出单元根据处理单元的控制输出一个与无损干扰电压信号幅值相等、相位相反的干扰抑制电压信号；
信号反馈单元接收干扰抑制电压信号，并反馈至处理单元。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述信号采集放大单元可包括信号采样模块和信号放大模块；信号采样模块采集直流电源电压线上的干扰电压信号并输出；信号放大模块接收干扰电压信号，并将干扰电压信号进行无损放大后输出无损干扰电压信号。
上述信号输出单元可包括干扰抑制信号模块和干扰抑制信号放大模块；干扰抑制信号模块根据处理单元的控制输出一个与无损干扰电压信号幅值相等、相位相反的干扰抑制电压信号；干扰抑制信号放大模块输出放大后的干扰抑制电压信号。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置的使用方法，包括以下步骤：
将信号采集放大单元并接在直流电源电压线和接地极线路之间，将信号输出单元的输出端并接在电压表的输入端；
信号采集放大单元采集直流电源电压线上的干扰电压信号，并将干扰电压信号处理后输出无损干扰电压信号；
处理单元接收无损干扰电压信号，将无损干扰电压信号变换分解得到无损干扰电压信号的幅值和相位，并根据该无损干扰电压信号控制信号输出单元，使信号输出单元输出一个与该无损干扰电压信号幅值相等、相位相反的干扰抑制电压信号至信号反馈单元；
信号反馈单元接收干扰抑制电压信号，并反馈至处理单元，信号反馈单元接收干扰抑制电压信号，并反馈至处理单元，处理单元判断反馈的干扰抑制电压信号和无损干扰电压信号的幅值是否相等、相位是否相反，若判断出反馈的干扰抑制电压信号与无损干扰电压信号幅值相等、相位相反，则处理单元控制信号输出单元输出该干扰抑制电压信号输出至电压表。
本发明通过输出一个与干扰电压信号幅值相等，相位相反的干扰抑制电压信号，并将该干扰抑制电压信号输出至电压表的输入端，使直流接地的电位极线路上干扰电压信号和干扰抑制电压信号相互抵消而接近于零，达到消除信号干扰的效果，提高了换流站直流接地极接地电阻测试的准确度与可信度；本发明通过相互抵消的方式没有明显的带宽限制，区别于传统的一阶滤波器或二阶滤波器，使用时能极大的提高整个装置对干扰响应的带宽。
附图说明
附图1为本发明实施例一的电路结构示意图。
附图2为本发明实施例二的方法流程示意图。
附图3为现有换流站直流接地电阻测量的电路结构示意图。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例一：如附图1所示，本发明实施例公开了一种换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置，包括信号采集放大单元、供电单元、处理单元、信号输出单元和信号反馈单元；
供电单元用于给信号采集放大单元和信号输出单元供电；
信号采集放大单元采集直流电源电压线上的干扰电压信号，并将干扰电压信号处理后输出无损干扰电压信号；
处理单元接收无损干扰电压信号，并将无损干扰电压信号变换分解，得到无损干扰电压信号的幅值和相位，并根据该无损干扰电压信号控制信号输出单元；
信号输出单元根据处理单元的控制输出一个与无损干扰电压信号幅值相等、相位相反的干扰抑制电压信号；
信号反馈单元接收干扰抑制电压信号，并反馈至处理单元。
上述处理单元用于接收信号采集放大单元输出的无损干扰电压信号，并对无损干扰电压信号进行傅里叶变换和拉普拉斯变换，得到无损干扰电压信号的幅值和相位，并根据该无损干扰电压信号控制信号输出单元。
工作时，将信号采集放大单元并接在集直流电源电压线和接地极线路之间，将信号输出单元的输出端并接在电压表的输入端，信号采集单元采集电位极线路上的干扰电压信号，并将采集到的干扰电压信号无损放大后输出无损干扰电压信号至处理单元，处理单元将无损干扰电压信号变换分解得到无损干扰电压信号的幅值和相位，并根据该无损干扰电压信号控制信号输出单元，使信号输出单元输出一个与该无损干扰电压信号幅值相等、相位相反的干扰抑制电压信号，信号反馈单元接收干扰抑制电压信号，并反馈至处理单元，处理单元将反馈的干扰抑制电压信号与无损干扰电压信号进行比较，若反馈的干扰抑制电压信号与无损干扰电压信号幅值相等、相位相反，则处理单元控制信号输出单元输出该干扰抑制电压信号输出至电压表，此时电压表上存在有被测直流信号、干扰电压信号和干扰抑制电压信号，其中干扰电压信号和干扰抑制电压信号幅值大小相等，相位相反，因此干扰电压信号和干扰抑制电压信号相互抵消而接近于零，从而电压表只存在被测直流信号，达到消除信号干扰的效果。
其中，本发明的进行干扰抑制的原理如下：
将待测微弱直流信号和其他干扰信号分别记作：xz(t)和xg(t)，信号测量过程中，得到的输出记作x(t)，即：
x(t)＝xz(t)+xg(t) (1)
为了能够在其他干扰信号下，实现直流信号xz(t)的精确测量，首先需要消除其他干扰信号即xg(t)，
假设干扰信号的周期为T，则波形每隔T重复一次，即：
xg(t)＝xg(t+kT) (2)
其中k是正整数，T是干扰信号的周期。
通过如下计算的得到干扰抑制信号y(t)，即：
y(t)＝x(t)-x(t+kT) (3)
将式(1)带入式(3)，得到，
y(t)＝xz(t)-xg(t+kT) (4)
通过上述表达式(1)和表达式(4)可见，其他干扰信号xg(t)已经被抵消，达到消除信号干扰的效果。
综上本发明通过输出一个与干扰电压信号幅值相等，相位相反的干扰抑制电压信号，并将该干扰抑制电压信号输出至电压表的输入端，使直流接地的电位极线路上干扰电压信号和干扰抑制电压信号相互抵消而接近于零，达到消除信号干扰的效果，提高了换流站直流接地极接地电阻测试的准确度与可信度；本发明通过相互抵消的方式没有明显的带宽限制，区别于传统的一阶滤波器或二阶滤波器，使用时能极大的提高整个装置对干扰响应的带宽。
可根据实际需要，对上述换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，信号采集放大单元包括信号采样模块和信号放大模块；信号采样模块采集直流电源电压线上的干扰电压信号并输出；信号放大模块接收干扰电压信号，并将干扰电压信号进行无损放大后输出无损干扰电压信号。
上述信号采样模块可采用高精度的信号采样模块，可实现1至10MHz内的各种干扰电压信号的无损采样，便于准确提取电压线上的干扰电压信号，但是信号采样模块输出的干扰电压信号的幅值较小，因此通过信号放大模块将干扰电压信号进行等比例放大后提供给处理单元。
如附图1所示，信号输出单元包括干扰抑制信号模块和干扰抑制信号放大模块；干扰抑制信号模块根据处理单元的控制输出一个与无损干扰电压信号幅值相等、相位相反的干扰抑制电压信号；干扰抑制信号放大模块输出放大后的干扰抑制电压信号。
上述干扰抑制信号放大模块的输出端在使用时并联在电压表的输入端，干扰抑制电压信号经过干扰抑制信号放大模块放大后输出至电压表，此时电压表上存在有被测直流信号、干扰电压信号和干扰抑制电压信号，其中干扰电压信号和干扰抑制电压信号幅值大小相等，相位相反，因此干扰电压信号和干扰抑制电压信号相互抵消而接近于零，从而使电压表只存在被测直流信号，达到消除信号干扰的效果。
实施例二：如附图2所示，本发明实施例公开了一种换流站接地极接地电阻测量干扰抑制装置的使用方法，包括以下步骤：
S101，将信号采集放大单元并接在直流电源电压线和接地极线路之间，将信号输出单元的输出端并接在电压表的输入端；
S102，信号采集放大单元采集直流电源电压线上的干扰电压信号，并将干扰电压信号处理后输出无损干扰电压信号；
S103，处理单元接收无损干扰电压信号，将无损干扰电压信号变换分解得到无损干扰电压信号的幅值和相位，并根据该无损干扰电压信号控制信号输出单元，使信号输出单元输出一个与该无损干扰电压信号幅值相等、相位相反的干扰抑制电压信号至信号反馈单元；S104，信号反馈单元接收干扰抑制电压信号，并反馈至处理单元，信号反馈单元接收干扰抑制电压信号，并反馈至处理单元，处理单元判断反馈的干扰抑制电压信号和无损干扰电压信号的幅值是否相等、相位是否相反，若判断出反馈的干扰抑制电压信号与无损干扰电压信号幅值相等、相位相反，则处理单元控制信号输出单元输出该干扰抑制电压信号输出至电压表。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。