[發(fā)明專利]一種利用磁場(chǎng)數(shù)據(jù)逆推架空輸電線路三相電流的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510775911.6
• 申請(qǐng)日: 2015-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN105375470A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖冬萍;姜克儒;劉淮通;謝雨桐;馬啟超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于架空輸電線路電流測(cè)量領(lǐng)域，具體為一種逆推架空輸電線路三相 電流的方法。

背景技術(shù)

三相電流的幅值和相位直接反映交流輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)和健康水平，是 評(píng)估電能質(zhì)量、判斷無功補(bǔ)償投切容量、啟動(dòng)繼電保護(hù)和進(jìn)行故障診斷的主要 依據(jù)。目前輸配電線路電量信號(hào)檢測(cè)主要是通過互感器實(shí)現(xiàn)的。如果安裝傳統(tǒng) 的電磁式互感器，通常需要在停電狀態(tài)下完成；大量使用電磁互感器存在引發(fā) 鐵磁諧振的潛在危害。而隨著線路電壓等級(jí)的升高，互感器的絕緣難度及價(jià)格 也大幅提升。互感器長(zhǎng)期接入線路中，還存在發(fā)熱、老化等問題，測(cè)量準(zhǔn)確性 降低，其本身可能成為電網(wǎng)的安全隱患。

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，沿架空輸電線路對(duì)其電流進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和自動(dòng)控制的需求越來越迫切。考慮傳統(tǒng)電流互感器的工作原理 和電氣特性，在已有線路中加裝電流互感器存在諸多困難，甚至根本不具備實(shí) 現(xiàn)條件。面對(duì)這樣的瓶頸問題，有必要開拓思路尋求新型的測(cè)量方式，實(shí)現(xiàn)安 全而有效的架空輸電線路電流監(jiān)測(cè)。

對(duì)高壓交流輸電線路電磁環(huán)境的大量研究證實(shí)，輸電線路工頻電流在其周 圍空間產(chǎn)生工頻磁場(chǎng)，源與場(chǎng)之間存在著顯著的正相關(guān)性。鑒于此，可以利用 傳感器測(cè)量架空線路下方空間若干個(gè)測(cè)量點(diǎn)的工頻磁場(chǎng)，建立逆推數(shù)學(xué)模型， 通過優(yōu)化算法估算出線路電流、提取特征參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)線路電流的非接觸測(cè) 量。

線路空間電磁場(chǎng)測(cè)量與線路不存在直接的電氣連接，不影響線路的運(yùn)行狀 態(tài)，對(duì)測(cè)量設(shè)備本身沒有太高的絕緣要求；此外，測(cè)量位置可根據(jù)需要確定， 操作方便靈活。這些都體現(xiàn)了基于電磁場(chǎng)逆問題方法反演輸電線路電流，進(jìn)行 非接觸式測(cè)量的巨大優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種操作方便靈活、無需 斷電、在線測(cè)量計(jì)算、非接觸式測(cè)量的利用磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)逆推架空輸電線路三相 電流的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種利用磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)逆推架空輸電線路 三相電流的方法，其包括以下步驟：

101、獲取架空輸電線路三相導(dǎo)線之間的水平距離和垂直距離，并在架空輸 電線路正下方分別設(shè)置3個(gè)測(cè)量點(diǎn)，獲取測(cè)量點(diǎn)與導(dǎo)線之間的垂直距離；

102、根據(jù)架空輸電線路的位置結(jié)構(gòu)參數(shù)和測(cè)量點(diǎn)的位置參數(shù)計(jì)算出測(cè)量點(diǎn) 與導(dǎo)線之間的距離，及測(cè)量點(diǎn)的各個(gè)磁場(chǎng)矢量與垂直方向的夾角θ；

103、利用專用工頻磁場(chǎng)測(cè)量裝置測(cè)量3個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度及其分量；

104、預(yù)設(shè)架空輸電線路三相電流初值，然后結(jié)合步驟102計(jì)算得出的導(dǎo)線 與測(cè)量點(diǎn)之間的距離及夾角θ計(jì)算測(cè)量點(diǎn)理論磁感應(yīng)強(qiáng)度及其分量，并且推導(dǎo)出 測(cè)量點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度分量與三相電流之間的約束關(guān)系；

105、利用步驟103得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量值及其分量的測(cè)量值，和步驟 104得到的理論計(jì)算值構(gòu)造尋優(yōu)算法的適應(yīng)度函數(shù)F_GA，并在步驟104得到的約 束條件下，采用多目標(biāo)尋優(yōu)算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算；

106、如果滿足迭代終止條件，則輸出逆推所得的三相電流最優(yōu)解；否則更 新三相電流值，返回步驟103。

進(jìn)一步的，建立交流輸電線路空間磁場(chǎng)計(jì)算模型，采用疊加定理可計(jì)算三 相電流在測(cè)量點(diǎn)P點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度