[發明專利]考慮輸電線路弧垂的電流磁場反演導線參數的方法

有效

• 申請號: 201810732261.0
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109115101B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 高峰;吳經鋒;張曉蘭;馮南戰;孔志戰;薛軍;胡攀峰;劉子瑞;王勇;李亞峰;王曉濤;王森;蒲路;胡軍;吳陽;趙根;張波;何金良
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;清華大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06;G01S19/42
• 代理公司: 天津市尚儀知識產權代理事務所(普通合伙) 12217
• 代理人: 高正方

1.一種考慮輸電線路弧垂的電流磁場反演導線參數的方法，包括線路的反演模型部分，線路的分段線性反演部分，輸電導線位置及弧垂估算部分，其特征在于，首先向算法輸入無人機在飛行過程中等時間間隔采樣的空間磁場強度和GPS位置信息，所述線路的反演模型部分，線路的分段線性反演部分，輸電導線位置及弧垂估算部分依次進行，其特征在于，

所述線路的反演模型部分中，向算法輸入無人機在飛行過程中等時間間隔采樣的空間磁場強度和GPS位置信息，用于后續計算處理，

所述線路的分段線性反演部分中，建立直導線輸電線路基于幾何關系和Biot-Sarvart定律的空間磁場分布模型，將輸電導線抽象成線路的一組參數，

將輸電線路分為等間隔的小段，將位置信息和磁場強度信息也相應分段，之后使用無約束優化方法進行反演，對于每一小段內的數據，將其按照反演模型部分提出的直導線模型使用無約束非線性優化方法進行反演，得到該段線路信息，包括位置，電流幅值和相位，

所述輸電導線位置及弧垂估算部分中，通過中值濾波和拋物線擬合，得到帶弧垂的導線位置信息，輸出給無人機的飛控系統，用于指導后續無人機的飛行，實現智能巡線，

所述線路的反演模型部分中，

設導線L位于高度為H的平行于水平面的平面S內，在平面內的方程為ax+by+c＝0，設測量點A的坐標為(x_r，y_r，z_r)，則B點的坐標為(x_r，y_r，H)，由導線位置方程可解得C點的坐標為:

且點A、點B、點C之間有幾何關系為：

設導線電流方向向量為對于流過直流電流的無限長直導線，基于幾何關系的模型下的磁場強度，建立空間磁場強度與線路參數的關聯模型為：

所述線路的分段線性反演部分中，選取采樣點數N，每N個采樣點為一小段，在該小段內將磁場源即有弧垂的輸電導線看做直導線進行處理，使用該小段內的磁場強度和無人機位置信息進行反演，得到各小段磁場源的位置和電流信息，

使用無約束優化算法Nelder-Mead算法，引入目標函數f，其中：

f＝||H_cal-H_sam||

其中H_cal表示根據計算出的采樣點處磁場強度，H_sam表示實際傳感器測量得到的磁場強度值，

通過最小化目標函數f的值得到與當前一小段內的若干個磁場量測點的測量值最符合的導線模型參數，即導線的位置和電流，對于交流導線，在給出導線位置的同時給出導線上電流的幅值和相位，

所述輸電導線位置及弧垂估算部分中，在得到各小段的導線位置信息后，首先通過中值濾波去除異常點對反演的影響，之后將導線弧垂抽象成拋物線模型，使用拋物線對所得到的各小段導線位置進行擬合，得到帶弧垂的輸電線路反演結果，將反演的輸電導線位置結果輸出給無人機的飛控部分，指導無人機沿線路飛行，實現智能巡檢。