[發明專利]用于電場強度測量的非線性補償系統及方法

在審

• 申請號: 202011372201.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112540241A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 張慧敏
• 申請（專利權）人: 重慶電子工程職業學院
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12;G01D21/02;G01R35/00
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 隋金艷

本發明涉及電力測量技術領域，具體涉及一種用于電場強度測量的非線性補償系統，包括：電場單元，用于實時采集高壓輸電線周圍的電場強度；溫濕單元，用于實時采集高壓輸電線周圍的溫度、濕度；儲存單元，用于儲存在不同空氣濕度下測量得到的多組檢驗點的電壓值與對應電場強度；主控單元，用于通過非線性算法，利用電場強度與溫度、濕度對電場強度進行準確計算，得到修正后的電場強度；輸出單元，用于輸出修正后的電場強度。本發明通過非線性算法對電場強度進行補償，解決了現有技術在電場強度的臨界點附近，無法準確地對測量值進行修正的技術問題。

技術領域

本發明涉及電力測量技術領域，具體涉及一種用于電場強度測量的非線性補償系統及方法。

背景技術

為了保證電力系統的安全性和可靠性，需要對輸電線路進行實時有效的監測，獲得電場強度。但是，目前的研究和實測均表明，電場強度受空氣濕度的影響較大，在濕度達到90％時，由于泄漏電流增加，電容式電場測量裝置顯示的測量值甚至可以達到實際值的2～3倍。故而，為了獲取真實的電場水平，需要測量結果進行校準。

比如，文件CN109239473A公開了一種工頻電場測量裝置的濕度影響校正方法，包括步驟：將工頻電場測量裝置以及支架一起放置于溫度、濕度連續可調的密閉空間的工頻電場發生裝置內，通過溫度恒定時調節濕度獲取濕度變化對工頻電場測量裝置的影響規律，并通過計算得到相應的濕度修正系數；然后根據不同溫度下的濕度修正系數進行數值擬合，得到對應的修正函數，以及根據工頻電場測量裝置在實際測量中的讀數和修正函數進行數值修正。

由于環境濕度會從兩個方面影響電場強度測量的準確度，也即，除了影響傳感器輸出的測量值，還會改變輸電線路周圍的電場分布。在實際的測量中發現，以電場強度2.5kv/m和8kv/m為臨界點：在2.5kv/m以下以及8kv/m以上，電壓隨電場強度的增大比較緩慢。這是由于，對于固定電容而言，其感應電荷的能力有上限，在接近極限的過程中，其收集電荷的能力會變得越來越弱，電壓隨電場強度的增加而上升減緩。也即是說，在電場強度的臨界點附近，采用現有擬合的方法無法準確地對測量值進行修正。

發明內容

本發明提供一種用于電場強度測量的非線性補償系統，解決了現有技術在電場強度的臨界點附近，無法準確地對測量值進行修正的技術問題。

本發明提供的基礎方案為：用于電場強度測量的非線性補償系統，包括：

電場單元，用于實時采集高壓輸電線周圍的電場強度；

溫濕單元，用于實時采集高壓輸電線周圍的溫度、濕度；

儲存單元，用于儲存在不同空氣濕度下測量得到的多組檢驗點的電壓值與對應電場強度；

主控單元，用于通過非線性算法，利用電場強度與溫度、濕度對電場強度進行準確計算，得到修正后的電場強度：

提取在不同空氣濕度下測量得到的多組檢驗點的電壓值與對應電場強度；

在每個濕度下，擬合出電壓值與對應電場強度的曲線；

比較相對濕度h，使其在h_j和h_j+1中間，即h_jhh_j+1，在h_j、h_j+1兩條曲線上用線性插值法求出實際空氣濕度h對應的輸出電壓如下，

式中，U_i,j和U_i,j+1為兩個標準值，根據上式計算出m個電壓輸出值，也即并得出在空氣濕度為h時電壓值U與對應電場強度E的擬合曲線；

將實際電壓值U與得到的m個電壓值進行比較，找出使得并在此區間上使用線性插值法，也即按照下式，

即求出實際電壓值U對應的修正后的電場強度；