[發(fā)明專利]基于感應(yīng)電荷層析成像的氣體絕緣輸電管道電場重構(gòu)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010117222.7
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111428393B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜伯學(xué);梁虎成;李進(jìn);王澤華;張程;冉昭玉
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/18;H01B3/56;G06F113/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明公開一種基于感應(yīng)電荷層析成像的氣體絕緣輸電管道電場重構(gòu)方法，包括兩個步驟：感應(yīng)電荷分布測量；基于電荷層析的電場重構(gòu)。首先，利用有限元仿真軟件在氣體絕緣管道感應(yīng)電荷分布和空間電位場之間建立聯(lián)系；然后，依據(jù)測量得到的感應(yīng)電荷分布，利用Landweber迭代算法反演空間電位分布；最后，對空間電勢分布求梯度即可重構(gòu)空間電場分布。實現(xiàn)氣體絕緣輸電管道內(nèi)部空間電場的重建，從而在運(yùn)行過程中實時監(jiān)控管道內(nèi)部的空間電場分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體絕緣輸電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于感應(yīng)電荷層析成像的氣體絕緣輸電管道電場重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

氣體絕緣輸電管道憑借其占地面積小、可靠性高和環(huán)境友好等特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。氣體絕緣輸電管道在運(yùn)行過程中會由于機(jī)械損傷和雜質(zhì)粘附等因素，形成缺陷，畸變電場分布，誘發(fā)絕緣故障，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明提出一種基于感應(yīng)電荷層析成像的三維電場重構(gòu)方法，以期在實際應(yīng)用中能夠?qū)崟r監(jiān)測氣體絕緣輸電管道內(nèi)的電場波動。當(dāng)出現(xiàn)電場畸變時能及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施，避免故障發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種基于感應(yīng)電荷層析成像的氣體絕緣輸電管道電場重構(gòu)方法，以期在實際應(yīng)用中能夠?qū)崟r監(jiān)測氣體絕緣輸電管道內(nèi)的電場波動。當(dāng)出現(xiàn)電場畸變時能及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施，避免故障發(fā)生。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：基于感應(yīng)電荷層析成像的氣體絕緣輸電管道電場重構(gòu)方法，包括兩個步驟：

1)感應(yīng)電荷分布測量

圖1所示為氣體絕緣輸電管道電場重構(gòu)系統(tǒng)的示意圖，共包含三個模塊：傳感器單元、測量單元和電場重構(gòu)單元。利用布置在管道內(nèi)表面和導(dǎo)桿外表面的測量電極，可以得到的感應(yīng)電荷的密度分布。若測量電極數(shù)目為M，則可以得到的M個位置的平均感應(yīng)電荷密度。

2)基于電荷層析的電場重構(gòu)

首先，利用有限元仿真軟件在氣體絕緣管道感應(yīng)電荷分布和空間電位場之間建立聯(lián)系，如下：

Q_M＝S_M×NV_N

其中，Q_M為氣體絕緣輸電管道感應(yīng)電荷矩陣，M為測量電極數(shù)目；V_N為空間電位場矩陣，N為對管道進(jìn)行網(wǎng)格剖分的數(shù)目；S_MN為靈敏度矩陣。

然后，依據(jù)測量得到的感應(yīng)電荷分布，利用Landweber迭代算法反演空間電位分布：

V_k+1＝V_k+αS^T(Q-SV_k)

V₀＝S^TQ

其中，α為收斂調(diào)節(jié)系數(shù)；V₀為初始電位分布；V_k和V_k+1分別為第k和k+1次迭代時的空間電勢。

最后，對空間電勢分布求梯度即可重構(gòu)空間電場分布。

其中，E(x,y,z)為三維空間電場分布；V(x,y,x)是空間電位分布。

有益效果

本發(fā)明可以實現(xiàn)氣體絕緣輸電管道內(nèi)部空間電場的重建，從而在運(yùn)行過程中實時監(jiān)控管道內(nèi)部的空間電場分布。在管道內(nèi)出現(xiàn)電場畸變時及早采取措施，避免故障發(fā)生。

圖2所示為實驗用的氣體絕緣輸電管道簡化模型。

圖3所示為重構(gòu)的氣體絕緣輸電管道空間電場分布。