CN104597355A - 导线参数测量仪及测量方法 - Google Patents

Abstract

导线参数测量仪包括电流互感器、电压互感器、CPU、GPS时钟模块、显示模块、环境信息采集模块、通信模块、人机接口和电源模块，电流互感器、电压互感器、环境信息采集模块、GPS时钟模块、显示模块和通信模块分别与CPU连接；GPS时钟模块为CPU采集的信息提供准确的时间；通信模块实现两个导线参数测量仪之间的相互通信。导线参数测量方法是通过GPS时钟模块将采集的数据打上时标后将数据传送至CPU，将A端数据和B端数据进行融合后计算出单位长度导线的电阻r、电抗x和电纳b，然后根据温度、湿度和光照值进行修正。本发明实现了在实际运行环境下的导线参数精确测量工作，无需停电即可实现各电压等级的导线参数的带电测量工作。

Description

导线参数测量仪及测量方法

技术领域

本发明涉及一种导线参数测量仪及测量方法。

背景技术

传统便携式带电导线参数测量装置需要在模拟环境下开展参数测量工作，需要通过模拟真实的电气试验环境，投切断路器等电气设备操作来实现测量工作。在测量电纳时，测量端通过互感设备连接测量装置，导线另一端需要开断；在测量阻抗时，测量端通过互感设备连接测量装置，导线另一端需要接地短路。操作费时费力，而且涉及到一次设备，带有一定的危险性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种导线参数测量仪及测量方法，它实现了在实际运行环境下的导线参数精确测量工作，无需停电即可实现各电压等级的导线参数的带电测量工作。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种导线参数测量仪，其特征在于，包括电流互感器、电压互感器、CPU、GPS时钟模块、显示模块、环境信息采集模块、通信模块和电源模块，所述环境信息采集模块包括温度采集器、湿度采集器和光照采集器；所述电流互感器、电压互感器、环境信息采集模块、GPS时钟模块、显示模块和通信模块分别与CPU连接，电流互感器、电压互感器和环境信息采集模块采集的信息传送给CPU；GPS时钟模块为CPU采集的信息提供准确的时间；所述通信模块实现两个导线参数测量仪之间的相互通信。

进一步的，本导线参数测量仪还包括人机接口，所述人机接口与所述CPU连接，实现与外部设备的连接。

优选的，所述显示模块为触摸屏。

进一步的，所述通信模块包括无线接收模块和无线发射模块。

一种基于导线参数测量仪的导线参数测量方法，该方法包括以下步骤：

第一步，将被测导线两端分别接入一个导线参数测量仪；

第二步，采集导线A端和B端的电压电流矢量值及温度、湿度和光照值；

第三步，通过GPS时钟模块将采集的数据打上时标后将数据传送至CPU；

第四步，将A端数据和B端数据进行融合；

第五步，通过A端和B两端采集的电气量计算导线的电阻R、电抗X和电纳B；

第六步，计算单位长度导线的电阻r、电抗x和电纳b；

第七步，根据采集到的温度、湿度和光照值，对计算的单位长度的导线参数进行修正。

进一步的，在第四步中，根据GPS时钟模块在采集的信息上打的时标，将相同时间的A端和B端的电气量数据和非电气量数据分别进行融合。

进一步的，在第五步中，将测得的已知量代入下式(1)和(2)

${\stackrel{\·}{U}}_A\·{\stackrel{\·}{I}}_A+\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_A^2={\stackrel{\·}{U}}_B\·{\stackrel{\·}{I}}_B-\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_B^2+(R+\mathrm{jX})\·{\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_A-{\stackrel{\·}{U}}_B}{R+\mathrm{jX}}\right)}^2---\left(1\right)$

$\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_A+{\stackrel{\·}{I}}_A={\stackrel{\·}{I}}_B-\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_B---\left(2\right)$

计算导线的电阻R、电抗X和电纳B。

进一步的，第七步中修正方法为：将单位长度导线的电阻r、电抗x和电纳b代入公式(3)、(4)和(5)中进行修正，得到修正导线参数r1、x1、b1，

r1＝r·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB    (3)

x1＝x·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB    (4)

b1＝b·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB    (5)

式中，t、w、l分别代表测得的温度、湿度、光照值。

本发明的有益效果是：它可以实现输电导线投运后，在实际运行环境下的导线参数精确测量工作，无需停电即可实现各电压等级的导线参数的带电测量工作，既克服了传统测量装置测量时依赖模拟环境，又避免操作一次电气设备(断路器)带来的危险性。导线参数测量仪带有GPS同步时钟模块，该设备集成了同步时钟模块、温度测量、湿度测量及光照测量模块。自动识别导线运行环境下的天气和设备温度、湿度和光照水平，并通过测量方法行实时校验和修正获取精确的测量数据。该设备具有体积小、容量轻、便于携带、适合在现场和野外使用的特点，实际操作便捷。

附图说明

图1是本发明导线参数测量仪使用状态原理图；

图2是本发明测量方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的导线参数测量仪包括电流互感器、电压互感器、CPU、GPS时钟模块、显示模块、环境信息采集模块、通信模块、人机接口、和电源模块。

所述环境信息采集模块包括温度采集器、湿度采集器和光照采集器，温度采集器包括温度传感器，湿度采集器包括温度传感器，光照采集器包括照度传感器。所述电流互感器、电压互感器、环境信息采集模块、GPS时钟模块、显示模块、通信模块和人机接口分别与CPU连接。所述人机接口实现与外部输入输出设备的连接。电流互感器和电压互感器采集的电流和电压等电气量信息，环境信息采集模块采集的湿度、温度和光照等非电气量信息均传送给CPU，需要说明的是，电流互感器、电压互感器和环境信息采集模块采集的模拟量信息需要经过A/D转换，若采用的CPU自带有A/D转换模块，则直接传送给CPU即可，若CPU不带A/D转换功能，则需要添加A/D转换模块，将模拟量信息转换为数字量信息后传送给CPU，图1中的U1和U2即为A/D转换模块。对于环境信息采集模块和电流互感器和电压互感器采集的信号，由于CPU自身具有信号处理功能，但是为了减轻CPU的负担，可先经过滤波器滤波处理后再传输给CPU。GPS时钟模块为CPU采集的信息提供准确的时间，GPS时钟模块采用市场上常见的GPS时钟模块即可，例如HJ5440M模块。显示模块显示经CPU处理后的参数，优选的，所述显示模块为触摸屏，这样可以通过触摸屏实现人机交互，对导线参数测量仪进行操作。电源模块为整个设备提供工作电压，由于电源模块为常规设置，在图1中并未画出。

使用时，导线两端的两个导线参数测量仪上的所述通信模块实现两个导线参数测量仪之间的相互通信，优选的，所述通信模块包括无线接收模块和无线发射模块，对于无线收发模块，可选择的种类较多，如gprs无线传输模块，在这里不再一一举例。

一种基于导线参数测量仪的导线参数测量方法，该方法包括以下步骤：

第一步，将被测导线的A端和B端分别接入一个导线参数测量仪。

第二步，采集导线A端和B端的电压电流矢量值及温度、湿度和光照值。

第三步，通过GPS时钟模块将采集的数据打上时标后将数据传送至CPU。

第四步，根据GPS时钟模块在采集的信息上打的时标，将相同时间的A端和B端的电气量数据和非电气量数据分别进行融合，A端和B端的数据可相互传输至对方，使用时进行设置即可，此处设置为B端将数据传输至A端。

第五步，通过A端和B两端采集的电气量计算导线的电阻R、电抗X和电纳B；将测得的已知量代入下式(1)和(2)

${\stackrel{\·}{U}}_A\·{\stackrel{\·}{I}}_A+\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_A^2={\stackrel{\·}{U}}_B\·{\stackrel{\·}{I}}_B-\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_B^2+(R+\mathrm{jX})\·{\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_A-{\stackrel{\·}{U}}_B}{R+\mathrm{jX}}\right)}^2---\left(1\right)$

$\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_A+{\stackrel{\·}{I}}_A={\stackrel{\·}{I}}_B-\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_B---\left(2\right)$

计算导线的电阻R、电抗X和电纳B。

第六步，计算单位长度导线的电阻r、电抗x和电纳b；

第七步，根据采集到的温度、湿度和光照值，对计算的单位长度的导线参数进行修正，即将单位长度导线的电阻r、电抗x和电纳b代入公式(3)、(4)和(5)中进行修正，得到修正导线参数r1、x1、b1，

r1＝r·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB    (3)

x1＝x·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB    (4)

b1＝b·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB    (5)

式中，t、w、l分别代表测得的温度、湿度、光照值。

以上所述结合附图对本发明的优选实施方式和实施例作了详述，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种导线参数测量仪，其特征在于，包括电流互感器、电压互感器、CPU、GPS时钟模块、显示模块、环境信息采集模块、通信模块和电源模块，所述环境信息采集模块包括温度采集器、湿度采集器和光照采集器；所述电流互感器、电压互感器、环境信息采集模块、GPS时钟模块、显示模块和通信模块分别与CPU连接，电流互感器、电压互感器和环境信息采集模块采集的信息传送给CPU；GPS时钟模块为CPU采集的信息提供准确的时间；所述通信模块实现两个导线参数测量仪之间的相互通信。

2.根据权利要求1所述的导线参数测量仪，其特征在于，还包括人机接口，所述人机接口与所述CPU连接，实现与外部设备的连接。

3.根据权利要求1所述的导线参数测量仪，其特征在于，所述显示模块为触摸屏。

4.根据权利要求1所述的导线参数测量仪，其特征在于，所述通信模块包括无线接收模块和无线发射模块。

5.一种导线参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将被测导线两端分别接入一个导线参数测量仪；

第二步，采集导线A端和B端的电压电流矢量值及温度、湿度和光照值；

第三步，通过GPS时钟模块将采集的数据打上时标后将数据传送至CPU；

第四步，将A端数据和B端数据进行融合；

第五步，通过A端和B两端采集的电气量计算导线的电阻R、电抗X和电纳B；

第六步，计算单位长度导线的电阻r、电抗x和电纳b；

第七步，根据采集到的温度、湿度和光照值，对计算的单位长度的导线参数进行修正。

6.根据权利要求5所述的导线参数测量方法，其特征在于，在第四步中，根据GPS时钟模块在采集的信息上打的时标，将相同时间的A端和B端的电气量数据和非电气量数据分别进行融合。

7.根据权利要求5所述的导线参数测量方法，其特征在于，在第五步中，将测得的已知量代入下式(1)和(2)

${\stackrel{\·}{U}}_A\·{\stackrel{\·}{I}}_A+\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_A^2={\stackrel{\·}{U}}_B\·{\stackrel{\·}{I}}_B-\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_B^2+(R+\mathrm{jX})\·{\left(\frac{{\stackrel{\·}{U}}_A-{\stackrel{\·}{U}}_B}{R+\mathrm{jX}}\right)}^2---\left(1\right)$

$\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_A+{\stackrel{\·}{I}}_A={\stackrel{\·}{I}}_B-\frac{1}{2}B\·{\stackrel{\·}{U}}_B---\left(2\right)$

计算导线的电阻R、电抗X和电纳B。

8.根据权利要求5所述的导线参数测量方法，其特征在于，第七步中修正方法为：将单位长度导线的电阻r、电抗x和电纳b代入公式(3)、(4)和(5)中进行修正，得到修正导线参数r1、x1、b1，

r1＝r·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB                           (3)

x1＝x·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB                           (4)

b1＝b·e^tA-tB·e^wA-wB·e^lA-lB                           (5)

式中，t、w、l分别代表测得的温度、湿度、光照值。