[發明專利]基于球諧函數分解的電流參數彈性網正則化反演方法

有效

• 申請號: 201910364917.2
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110412333B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 胡軍;趙根;何金良;王善祥;歐陽勇;王中旭;曾嶸;莊池杰;張波;余占清
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 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

一種基于球諧函數分解的電流參數彈性網正則化反演方法，其反演步驟為：建立球諧函數模型，設立磁場待測量點P以及待測量點P的磁場強度矢量值H_m公式(1)；根據安培環路定律，得到待求線電流在測量點處產生的磁場強度矢量值H_c公式(2)；在測量點處沒有磁場源時，得到將H_ext表示為標量磁位的形式；采用正則化方法對待求線電流進行求解。其有益效果是：采用硬件排布優化及軟件算法解耦的方法減小外部干擾及計算誤差，得到線電流參數反演結果；采用基于球諧函數分解的算法及正則化計算方法，僅利用數學手段實現被測電流的分離，消除外部干擾磁場的影響，提高測量精度。

技術領域

本發明涉及電氣電磁反演應用領域，特別是一種基于球諧函數分解的電流參數彈性網正則化反演方法。

背景技術

在目前電力系統小尺度近距離下的電流量測中，電流直流互感器存在不能測量直流電流、體積龐大等缺點，而諸如集磁環結構的電流傳感器等非介入式測量手段結構復雜，安裝及絕緣設計較困難，使其應用范圍受到了較大限制。

發明內容

發明目的：

設計一種具有體積小、結構簡單、易于安裝、成本低、能夠消除外部干擾、反演精度高等優點的電流反演方法，采用傳感器陣列實現非介入式高壓直流量測的電流參數彈性網正則化反演方法。

本發明設計了一種基于球諧函數分解的電流參數彈性網正則化反演方法。具體設計方案為：

一種基于球諧函數分解的電流參數彈性網正則化反演方法，其反演步驟為：

步驟1、建立球諧函數模型，設立磁場待測量點P以及待測量點P的磁場強度矢量值H_m公式(1)；

步驟2、根據安培環路定律，得到待求線電流在測量點處產生的磁場強度矢量值H_c公式(2)；

步驟3、在測量點處沒有磁場源時，得到將H_ext表示為標量磁位的形式；

步驟4、根據高斯定律，得到外界干擾源對應的標量磁位滿足拉普拉斯公式(4)；

步驟5、采用球諧函數對所述公式(4)進行分解，根據分解公式(5)和基于伴隨勒讓德多項式的公式(6)，求得分解次數為l，階數為m的球諧函數

步驟6、通過公式(5)求得外界干擾源產生的磁場強度矢量值H_ext求解公式(7)；

步驟7、對所述公式(7)進行分解，得到球坐標系下各磁場強度分量公式(8)；

步驟8、通過公式(9)計算球諧函數對θ和φ的偏導數；

步驟9、將笛卡爾坐標系下的磁場強度矢量值轉化為球坐標系下的磁場強度矢量值獲得公式(10)；

步驟10、根據公式(1)、公式(2)獲得引導場矩陣G公式(11)；

步驟11、求解電流列向量I中的N個待求線電流元素。

所述步驟1中，建立x，y，z軸坐標系，包括代表球諧函數的球體，還包括位于球體內且軸向方向沿x軸分布的多條待求電流I₁,I₂,…,I_N、位于虛線外的線電流干擾源I_extN、磁偶極子干擾源m_N，則H_m待求線電流及外界干擾源兩部分產生的磁場強度之和，其公式為：

H_m＝H_c+H_ext (1)