[發明專利]一種基于磁傳感器的三芯電力電纜相電流檢測方法

在審

• 申請號: 201610086432.8
• 申請日: 2016-02-16
• 公開（公告）號: CN105606876A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 袁燕嶺;董杰;李世松;趙偉;高中強;田新成;高俊福;夏福慶;袁繼軍;張西術;梁東;朱曉嶺;劉亞新;穆勇
• 申請（專利權）人: 國網冀北電力有限公司唐山供電公司;清華大學;國家電網公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 唐山順誠專利事務所(普通合伙) 13106
• 代理人: 于文順;晏春紅

技術領域

本發明涉及一種基于磁傳感器的三芯電力電纜相電流檢測方法，屬于電磁測量中 的電流檢測技術領域。

背景技術

三芯電力電纜常應用于35kV以下的輸電工程中。三芯電力電纜A、B、C各相芯線之 間，沿周向兩兩相隔120度做均勻分布，且三相芯線使用共同的屏蔽保護層。為確保城市供 電系統的安全穩定運行，對電力電纜相電流的實時檢測意義重大。原則上來說，可以通過實 時檢測三芯電力電纜中各相芯線電流的變化，對電纜各相的運行狀態進行評估，以保證三 芯電力電纜的正常、可靠運行。但是，對這種三相芯線共用同一屏蔽保護層的三芯電力電 纜，傳統技術的基于電磁感應原理的電流檢測方法無法被應用，這是因為：在三芯電力電纜 正常工作情況下，其中三相芯線的電流相平衡，對外的等效電流為零，因而穿過該電纜任意 橫截面的總磁通量也為零；即，不能在環繞電纜的周向平面即磁感應平面上產生變化的磁 通量，因此，無法以傳統的基于電磁感應原理的電流檢測方法測量出該電纜各相芯線中的 電流。

隨著電力電纜在城市供電系統中的大量應用，其運行的安全性越來越受到重視。 為實現對電力電纜運行狀態的在線監測，一種較為可靠的方法，是監測電纜在實際運行中 各相芯線電流的變化情況，并基于此，對電力電纜的運行狀態進行評估。如上所述，以傳統 的基于電磁感應原理的檢測方法及測量裝置，無法實現對三芯電力電纜各相芯線電流的測 量，且目前已有的電力電纜檢測方法和檢測裝置，也大多是實現間接反映電纜運行特性的 相關參數的測量，如電纜溫度測量等。間接測量的結果，雖然也能反映電力電纜是否已存在 缺陷、是否存在即將發生故障的隱患、甚至已發生的故障等，但測量存在延遲，且不能明確 診斷缺陷或故障的位置和類型，存在較大的局限性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于磁傳感器的三芯電力電纜相電流檢測方法，建立三 芯電力電纜表面周向磁場與該電纜各相芯線電流之間關系的物理數學模型，通過檢測三芯 電力電纜表面周向磁場的變化，實現對三芯電力電纜中各相芯線電流的有效檢測，解決背 景技術存在的上述問題。

本發明的技術方案是：

一種基于磁傳感器的三芯電力電纜相電流檢測方法，采用三個相差120度的磁傳感器， 測量三芯電力電纜表面磁場沿電纜周向的切向分量的大??；三個磁傳感器分別與三芯電力 電纜的A、B、C各相的芯線準直；采用解耦算法，由三個磁傳感器輸出的示值和該三芯電力電 纜周向的幾何尺寸，直接得到該三芯電力電纜A、B、C各相芯線中電流的大小和方向。

所述三個磁傳感器，通過機械結構，沿三芯電力電纜周向互差120度地被固定于該 電纜的外表面，去測量磁場沿三芯電力電纜外表面周向的切向分量；每一個磁傳感器固定 在該電纜圓心與相應相芯線中心的連線上；三個磁傳感器在三芯電力電纜外表面周向上固 定的位置，與該三芯電力電纜各相芯線的位置相一致。

所述采用解耦算法，由三個磁傳感器輸出的示值和該三芯電力電纜周向的幾何尺 寸，直接得到該三芯電力電纜A、B、C各相芯線中電流的大小和方向；采用三個處于各相芯線 中心的線電流源，模擬產生三芯電力電纜表面的磁場分布；根據安培環路定理，確定每個線 電流源在磁傳感器位置產生的磁場分布；基于磁傳感器處的磁場與線電流源的對應關系， 建立以線電流源大小為未知量、三芯電力電纜表面周向磁場為已知量的方程；基于上述已 知量，也就是三個磁場傳感器處沿三芯電力電纜外表面周向的磁場的切向分量，未知量，也 就是三相電流之間的物理聯系，建立一個包含三個獨立方程的線性方程組；通過求解該線 性方程組，得到三芯電力電纜各相芯線中電流的大小和方向。

本發明的有益效果：建立三芯電力電纜表面周向磁場與該電纜各相芯線電流之間 關系的物理數學模型，通過檢測三芯電力電纜表面周向磁場的變化，實現對三芯電力電纜 中各相芯線電流的有效檢測；解決了以傳統感應式電流測量裝置無法測量出三芯電力電纜 各相電流的難題，通過在三芯電力電纜表面測量磁場信息來確定電纜中各相電流的大小及 變化，理論上，可基于它實現對三芯電力電纜中各相電流的實時在線檢測。

附圖說明

圖1為本發明三芯電力電纜結構及各相電流測量原理示意圖；