[發(fā)明專利]基于磁矢量數(shù)據(jù)的海纜故障探測儀實驗室精度檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110744923.8
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113866696B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張磊;葛軍凱;胡凱;孫璐;陳國東;樂彥杰;徐蓓蓓;彭維龍;楊國卿;李國柱
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司舟山供電公司;浙江舟山海洋輸電研究院有限公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司;杭州量泓科技有限公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01S19/14;G01R31/08;G01R33/02
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 王曉燕

1.基于磁矢量數(shù)據(jù)的海纜故障探測儀實驗室精度檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

1)布置設(shè)備，設(shè)備包括交流電源、海纜、第一GPS定位器、海纜故障探測儀、第二GPS定位器；交流電源：用于提供交流信號；海纜：用來模擬故障點；海纜的一端為交流電源連接端，另一端為接地端，其接地阻抗小于4Ω；第一GPS定位器設(shè)于海纜的故障點處，用于提供故障點的具體物理坐標；第二GPS定位器與海纜故障探測儀位于同一移動平臺上，第二GPS定位器為海纜故障探測儀提供具體的地理坐標；海纜故障探測儀：用來探測海纜的磁場變化，尋找出磁場異常點，其設(shè)有三軸矢量磁傳感模塊、姿態(tài)測量模塊，在探測時，從三軸矢量磁傳感模塊中獲取磁場數(shù)據(jù)，磁場數(shù)據(jù)包括磁場總場與三分量數(shù)據(jù)，并通過姿態(tài)測量模塊獲取慣導數(shù)據(jù)，結(jié)合磁場數(shù)據(jù)與慣導數(shù)據(jù)，將三軸矢量磁傳感模塊坐標下的磁場三分量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地理坐標下的三分量數(shù)據(jù)，保證測量到的故障海纜產(chǎn)生的磁場數(shù)據(jù)不受傳感器姿態(tài)的影響，根據(jù)地理坐標下的磁場數(shù)據(jù)以及電流的磁特征信號，計算出海纜故障探測儀與故障海纜的相對位置，根據(jù)海纜故障探測儀的實時位置，計算得到故障海纜的故障點坐標；

2)檢測設(shè)備，并給所有用電設(shè)備供電，交流電源的N端接地，L端接故障海纜，用于模擬海纜故障時的低阻故障電流的流向情況；

3)設(shè)置功率交流電源輸出一個穩(wěn)定的工頻交流信號，使得故障海纜周圍產(chǎn)生一個穩(wěn)定的工頻交變磁場，用于海纜故障探測儀根據(jù)磁場信號進行海纜定位；

4)通過第一GPS定位器記錄故障點的具體的地理坐標：經(jīng)度J1、緯度W1；

5)把移動平臺安裝到滑軌上，打開海纜故障探測儀及第二GPS定位器設(shè)備，并開啟移動平臺的動力裝置，用于模擬海纜故障探測儀在實際探測過程中的運動情況；

6)當移動平臺從A端行駛到B端，記錄海纜故障探測儀探測到的故障點坐標：經(jīng)度J2、緯度W2、和兩點距離D；

7)計算第一GPS定位器記錄的實際故障點地理坐標與海纜故障探測儀探測的故障點坐標之間的相對距離，將相對距離作為海纜故障探測儀的精度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁矢量數(shù)據(jù)的海纜故障探測儀實驗室精度檢測方法，其特征在于：電流的磁特征信號通過磁場模型獲取；

海纜的電流載體為內(nèi)部的通電導體，海纜磁場等效為長直導線的磁場模型；

根據(jù)畢奧薩法爾定律，導線周圍任意一點的磁場大小為：

其中，L為積分路徑，I為源電流，dl為源電流無限微分的電流元，為電流元指向待測點的單位向量；μ₀為真空磁導率，r為距導線的距離；因為海纜可以理解為一條無限長長直導線，經(jīng)過化簡，海纜周圍的磁場大小為：

其中，R是距海纜的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁矢量數(shù)據(jù)的海纜故障探測儀實驗室精度檢測方法，其特征在于：確定海纜故障探測儀與故障海纜的相對位置步驟為：

依靠航行過程中起點B和終點F探測到的磁場參數(shù)與GPS參數(shù)進行計算，利用起點B與終點F兩點GPS坐標，可以計算兩點之間的距離distance與方位角度bearing：

其中，J₁、W₁、J₂、W₂分別對應起點B與終點F的經(jīng)緯度，R_E為地球半徑；

利用地理坐標系下正北和正東方向的磁場分量相位差計算海纜的方向，海纜角度值angle通過這兩個分量的反正切得到：

其中，angle為海纜在地理坐標系下與正北方向的角度，B_X為地理北向的磁場值，B_Y為地理東向的磁場值；

當航行到終點F時，海纜故障探測儀與海纜之間的水平距離D通過以下公式進行計算：

其中，B₁、B₂為海纜在起點和終點產(chǎn)生的總磁場值，為起點和終點的垂直方向的磁場值，當海纜方向為北偏東時，第一個正負號取負，海纜方向為北偏西時，則取正；當航行的起點與終點位于海纜同側(cè)時，第二個正負號取負，起點與終點位于海纜不同側(cè)時，則取正；

通過以上計算方式，即可得到海纜方向以及海纜故障探測儀與海纜之間的相對距離。