CN105675954B - 一种高压交流输电线路电压测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种高压交流输电线路电压测量方法，包括以下步骤：根据高压交流输电线路不同距离处电场强度分布的不同，构建关于高压交流输电线路电压、测量点到该高压交流输电线路的距离和该测量点处电压之间的数学模型；选取两种不同测量原理的电场仪分别对该测量点进行测量，得到该测量点处不同电场仪测得的电压值V1和V2；根据测得的V1、V2和该数学模型，计算得出高压交流输电线路电压。与现有技术相比，降低了测量位置与输电线路之间的耦合性，可实现对输电线路的远距离测量，另外，对高压交流输电线路电压的可测量程宽，且测量工具体积小，便于携带。

Description

一种高压交流输电线路电压测量方法
技术领域
本发明涉及电力测量领域，特别是涉及一种高压交流输电线路电压测量方法。
背景技术
现有技术中，多采用电压互感器对高压交流输电线路电压进行测量。通常的测量方法是在变压器高压侧并联一个测量用电压互感器，在变压器低压二次侧接电压表或示波器，用来测量电压，然后根据所测电压值和电压互感器的变换比，换算出高压侧电压，即该高压交流输电线路电压。这种利用电压互感器对高压交流输电线路电压进行测量的方法，通过电路的强耦合特性，对高压交流输电线路电压进行近距离测量，具有操作简单，准确度高的优点。
然而，上述测量方法中测量的高压交流输电线路电压不宜太高。如果该电压太高，则要求电压互感器的一次电压较高，使得制造出的电压互感器体积庞大，成本高，且不宜携带。
因此，进一步对高压交流输电线路电压测量方法进行研究，很有必要。
发明内容
本发明实施例中提供了一种高压交流输电线路电压测量方法，以解决现有技术中利用传统电压互感器对高压交流输电线路电压进行测量时，存在的高压交流输电线路电压可测量程窄、电压互感器体积庞大、成本高且不易携带的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
本发明实施例提供了一种高压交流输电线路电压测量方法，包括以下步骤：根据高压交流输电线路不同距离处电场强度分布的不同，构建关于高压交流输电线路电压、测量点到该高压交流输电线路的距离和该测量点处电压之间的数学模型；选取两种不同测量原理的电场仪分别对该测量点进行测量，得到该测量点处不同电场仪测得的电压值V1和V2；根据测得的V1、V2和该数学模型，计算得出高压交流输电线路电压。
优选的，两种不同测量原理的电场仪包括一维球形交变电场仪、电容耦合原理电场仪和光学电场仪中的任意两种电场仪。
优选的，根据高压交流输电线路不同距离处电场强度分布的不同，构建关于高压交流输电线路电压、测量点到高压交流输电线路的距离和测量点处电压之间的数学模型，具体包括以下步骤：根据麦克斯韦电位系数法，单位长度高压交流输电线路上的等效电荷为[Q]＝[P]-1[U]，其中，U为高压交流输电线路电压，P为高压交流输电线路的电位系数；根据高斯定理，距该高压交流输电线路不同距离处的电场强度为其中，E为电场强度，Q为单位长度高压交流输电线路上的等效电荷量，ρ为该测量点到高压交流输电线路的距离；根据该等效电荷量Q和电场强度E，得到测量点处电场强度E＝f(ρ，U)；该测量点处电压v是该测量点处电场强度E的函数，满足函数关系式v＝Ψ(E)，建立v与ρ和U的数学模型为
优选的，根据该V1、V2和数学模型，计算得出高压交流输电线路电压，具体包括以下步骤：两种不同测量原理的电场仪输出的测量点处电压v1和v2与该ρ和U之间的关系可用函数关系式和表示；将该V1和V2分别代入函数关系式和得到方程组对该方程组进行求解，得到该高压交流输电线路电压U和该测量点到该高压交流输电线路的距离ρ。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种高压交流输电线路电压测量方法，根据距高压交流输电线路不同距离处电场分布的不同，构建关于高压交流输电线路电压、测量点到该高压交流输电线路的距离和测量点处电压的数学模型，采用两种不同原理的电场仪感应测量点处电压，进而得出该高压交流输电线路电压的数值。与现有技术相比，降低了测量位置与输电线路之间的耦合性，可实现对输电线路的远距离测量，另外，对高压交流输电线路电压的可测量程宽，且测量工具体积小，便于携带。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高压交流输电线路电压测量方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参见图1，为本发明实施例提供的一种高压交流输电线路电压测量方法的流程示意图。本发明实施例提供了一种高压交流输电线路电压测量方法，主要依据高压交流输电线路所产生的感应电场中，距该高压交流输电线路的不同位置处，感应电场分布不同，完成对该高压交流输电线路电压的测量。具体包括以下步骤：
S11：根据高压交流输电线路下不同距离电场强度分布，构建关于高压交流输电线路电压、测量点到该高压交流输电线路之间的距离和该测量点处电压之间的数学模型。
进一步地，由于高压交流输电线路的电场主要由高压交流输电线路的导线电荷产生，在给定导线结构和电压的情况下，需要先计算该导线电荷，然后再利用该导线电荷来计算空间电场。输电线路上的电荷实际上是分布在子导线表面，由于高压架空输电线路导线分裂圆的等效半径比架设高度小得多，并且人们通常关心的是地面附近的电场强度，所以在计算时可以认为等效电荷位于导线的几何中心，即将等效电荷看成该导线电荷。
假设输电线路为无限长且平行于地面，将地面视为良导体，那么构建关于高压交流输电线路电压、测量点到该高压交流输电线路的距离和该测量点处电压之间的数学模型，具体可以包括以下步骤：根据麦克斯韦电位系数法，单位长度高压交流输电线路上的等效电荷为[Q]＝[P]-1[U]，其中，U为高压交流输电线路电压，[U]为高压交流输电线路电压的矩阵形式，P为高压交流输电线路的电位系数，[P]-1为该高压交流输电线路的电位系数的逆矩阵；根据高斯定理，距该高压交流输电线路不同距离处的电场强度为其中，E为电场强度，Q为单位长度高压交流输电线路上的等效电荷量，ρ为该测量点到高压交流输电线路的距离；根据该等效电荷量Q和电场强度E，得到测量点处电场强度与该ρ和U有关，可用函数关系式E＝f(ρ，U)进行表示；该测量点处电压v是该测量点处电场强度E的函数，满足函数关系式v＝Ψ(E)，根据v、E、Q和ρ、U之间的函数关系，建立关于v与ρ和U的数学模型，函数表示为
S12：选取两种不同测量原理的电场仪分别对该高压交流输电线路产生的电场中同一测量点进行测量，得到该测量点处对应的不同电场仪测得的电压值V1和V2。
进一步地，该两种不同测量原理的电场仪可以为一维球形交变电场仪、电容耦合原理电场仪和光学电场仪中的任意两种电场仪，选取两种不同测量原理的电场仪对该高压交流输电线路产生的感应电场中的同一测量点进行电压测定，可以获得两个不同的测量点电压V1和V2。
S13：根据测得的V1、V2和该数学模型，计算得出高压交流输电线路电压。进一步地，根据测得的V1、V2和该数学模型，计算得出高压交流输电线路电压，具体包括：两种不同测量原理的电场仪输出的测量点处电压v1和v2与该ρ和U之间的关系可用函数关系式和表示；将该V1和V2分别代入函数关系式和得到方程组对该方程组进行求解，得到该高压交流输电线路电压U和该测量点到该高压交流输电线路的距离ρ。
本发明公开的高压交流输电线路电压测量方法，依据高压交流输电线路附近不同距离处电场强度的分布不同，构建关于高压交流输电线路电压、测量点到该高压交流输电线路之间的距离和该测量点处电压之间的数学模型，利用两种不同测量原理的电场仪对该感应电场中的同一测量点处的电压进行测量，最终可以通过计算，得出该高压交流输电线路电压以及该测量点到该高压交流输电线路的距离。与现有技术相比，降低了测量位置选取与输电线路之间的耦合性，可实现对输电线路的远距离测量，另外，对高压交流输电线路电压的大小没有限制，可测量程宽，且测量工具如一维球形交变电场仪、电容耦合原理电场仪和光学电场仪体积小，便于携带。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高压交流输电线路电压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据麦克斯韦电位系数法，单位长度高压交流输电线路上的等效电荷为[Q]＝[P]-1[U]，其中，U为所述高压交流输电线路电压，P为所述高压交流输电线路的电位系数；
根据高斯定理，距所述高压交流输电线路不同距离处的电场强度为其中，E为电场强度，Q为所述单位长度高压交流输电线路上的等效电荷量，ρ为所述测量点到所述高压交流输电线路的距离；
根据所述等效电荷量Q和电场强度E得到测量点处电场强度E＝f(ρ，U)；
所述测量点处电压v是所述测量点处电场强度E的函数，满足函数关系式v＝Ψ(E)，建立所述v与所述ρ和U的数学模型为
选取两种不同测量原理的电场仪，分别利用所述电场仪对所述测量点进行测量，得到所述测量点处不同电场仪测得的电压值V1和V2；
所述两种不同测量原理的电场仪输出的测量点处电压v1和v2与所述ρ和U之间的关系表示为和
将所述电压值V1和V2代入所述函数关系式和得到方程组
对所述方程组进行求解，得到所述高压交流输电线路电压U和所述测量点到所述高压交流输电线路的距离ρ。
2.根据权利要求1所述的高压交流输电线路电压测量方法，其特征在于，所述两种不同测量原理的电场仪包括一维球形交变电场仪、电容耦合原理电场仪和光学电场仪中的任意两种电场仪。
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