CN107064615A - 高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及系统，所述方法包括构建关于所述高压交流输电线路电压等级、采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；根据所述电场强度、所述位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。本发明可实现非接触、远距离检测高压交流输电线路电压。

Description

高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电力测量技术领域，特别涉及一种高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及系统。

背景技术

通过发电厂发出来的电力，并不是只供给附近的人们使用，还要传输到很远的地方，以满足更多地方的电力需要。这些电不能直接通过普通的输电电线传输出去，而是要用专门的高压输电线路传送。通常，像这种专门用来传送高压电力的线路被称为高压交流输电线路。

高压交流输电线路根据线路安装位置通常分为电缆输电线路和架空输电线路。架空输电线路与电缆输电线路相比，具有建设速度快，检修维护方便、输送容量大及综合造价低等优点，我国电力线路主要采用架空输电线路形式。电力线路的电压等级分为高压、超高压及特高压，其中国内高压电网是指10kV、35kV(66kV)、110kV、220kV、500kV等电压等级的电网。

传统的高压交流输电线路电压测量主要是通过电磁式(如电压互感器、电容式电压互感器等)、非电磁式(如电子式、光电式电压互感器)感应装置对输电线路电压进行近距离和接触式测量，且传统的输电线路电压测量一般采用大体积的一次元件进行感应。传统的输电线路电压测量器测试量程窄，无法实现远距离测量。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及系统，解决传统输电线路电压测量器测试量程窄的问题。

根据本发明的实施例的第一方面，提供了一种高压交流输电线路电压等级测量方法，所述方法包括：

根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；

根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；

获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

具体地，所述根据高压交流输电线路下不同采样点的电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型包括：

通过数据拟合的方式，得到所述函数模型

其中，E为所述高压交流输电线路下的采样点的电场强度；U为所述高压交流输电线路的电压等级；d为所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离。

具体地，所述根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数具体包括：

根据所述函数模型获取所述函数模型的反函数

其中，E为所述高压交流输电线路下的采样点的电场强度；U为所述高压交流输电线路的电压等级；d为所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离。

具体地，所述根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级包括：

根据所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度，和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量，以及所述反函数构建方程组：

其中，EA为所述两个测量点中一点的电场强度，dA为所述一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，EB为所述两个测量点中另一点的电场强度，dB为所述另一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，Δy为所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

对所述方程组进行求解，得到所述高压交流输电线路的电压等级U＝f^-1(E_A,E_B,Δy)。

根据本发明的实施例的第二方面，还提供了一种高压交流输电线路电压等级测量系统，所述系统包括：电场强度传感器、位移传感器及计算处理器；

所述电场强度传感器和所述位移传感器分别与所述计算处理器相连接；

所述电场强度传感器用于采集高压交流输电线路下方的测量点处高压交流输电线路下方的电场强度；

所述位移传感器用于采集两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

所述计算处理器用于根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

优选地，所述系统还包括与所述计算处理器相连接的数据显示器，所述数据显示器用于显示所述高压交流输电线路的电压。

优选地，所述系统还包括与所述计算处理器相连接的语音输出器，所述语音输出器用于以声音方式通知使用者所述高压交流输电线路的电压。

优选地，所述系统还包括与所述计算处理器相连接的无线/有线传输模块。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种高压交流输电线路电压等级测量装置，所述装置包括：

函数模型构建模块，用于根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；

反函数获取模块，用于根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；

参数获取模块，用于获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

计算模块，用于根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及系统，通过根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。所述系统包括电场强度传感器、位移传感器及计算处理器；所述电场强度传感器和所述位移传感器分别与所述计算处理器相连接；所述电场强度传感器用于采集高压交流输电线路下方的测量点处高压交流输电线路下方的电场强度；所述位移传感器用于采集两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；所述计算处理器用于计算高压交流输电线路电压等级。本发明无需与高压交流输电线路接触，通过采用电场强度传感器和位移传感器测量高压交流输电线路下方电场强度和两个测量点间输电线路垂直位移分量，测量出未知高压交流输电线路电压及等级，实现了非接触、远距离实时检测高压交流输电线路电压。同时本装置体积小，便于携带。本发明为电力生产过程中验电和测量提供辅助测量手段。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为根据实施例示出的一种高压交流输电线路电压等级测量方法的流程图；

图2为根据实施例示出的一种高压交流输电线路电压等级测量系统的结构框图；

图3为根据实施例示出的一种高压交流输电线路电压等级测量系统的另一种结构框图；

图4为根据实施例示出的一种高压交流输电线路电压等级测量装置的结构框图。

图示说明：

其中，101-电场强度传感器；102-位移传感器；103-计算处理器；104-数据显示器；105-语音输出器；106-无线/有线传输模块；31-函数模型构建模块；32-反函数获取模块；33-参数获取模块；34-计算模块。

具体实施方式

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、完整的描述，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供了一种高压交流输电线路电压等级测量方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1、根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；

步骤S2、根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；

步骤S3、获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

步骤S4、根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

具体地，所述根据高压交流输电线路下不同采样点的电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型包括：

在不同电压等级U输电线路下采集不同采样点N的电场强度下的电场强度E，可用公式表示如下：

{E_n}＝{E_{U_d1},E_{U_d2},...,E_{U_dN}}

其中，En为电压等级为n的高压交流输电线路不同采样点处的测量电场强度；E_{U_dN}为在电压等级为U距离高压交流输电线路投影dN处的电场强度；

通过数据拟合的方式，得到所述函数模型

其中，E为所述高压交流输电线路下的采样点的电场强度；U为所述高压交流输电线路的电压等级；d为所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离。

对所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度进行拟合可以得到符合三者数据之间的函数模型，从而根据所述函数模型进一步推出反函数，计算出高压交流输电线路电压等级。

具体地，所述根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数具体包括：

根据所述函数模型获取所述函数模型的反函数

其中，E为所述高压交流输电线路下的采样点的电场强度；U为所述高压交流输电线路的电压等级；d为所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离。

具体地，所述根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级包括：

根据所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度，和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量，以及所述反函数构建方程组：

其中，E_A为所述两个测量点中一点的电场强度，d_A为所述一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，E_B为所述两个测量点中另一点的电场强度，d_B为所述另一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，Δy为所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

对所述方程组进行求解，得到所述高压交流输电线路的电压等级U＝f^-1(E_A,E_B,Δy)。

进一步地，根据所述高压交流输电线路的电压等级U，可以同时计算出所述两个测量点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离d_A和d_B：

其中，E_A为所述两个测量点中一点的电场强度，d_A为所述一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，E_B为所述两个测量点中另一点的电场强度，d_B为所述另一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，Δy为所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

请参阅图2，本发明提供了一种高压交流输电线路电压等级测量系统，所述系统包括：电场强度传感器101、位移传感器102及计算处理器103；

所述电场强度传感器101和所述位移传感器102分别与所述计算处理器103相连接；

所述电场强度传感器101用于采集高压交流输电线路下方的测量点处高压交流输电线路下方的电场强度；

所述位移传感器102用于采集两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

所述计算处理器103可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，用于根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

电场强度传感器采集高压交流输电线路下方的两个测量点处高压交流输电线路下方的电场强度，并传递至计算处理器；位移传感器采集两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量，并传递至计算处理器；计算处理器通过获取的数据计算出高压交流输电线的电压等级及测量点与高压交流输电线的距离；

本发明无需与高压交流输电线路接触，通过采用电场强度传感器和位移传感器测量高压交流输电线路下方电场强度和两个测量点间输电线路垂直位移分量，测量出未知高压交流输电线路电压及等级，实现了非接触、远距离实时检测高压交流输电线路电压。同时本装置体积小，便于携带。本发明为电力生产过程中验电和测量提供辅助测量手段。

优选地，所述系统还包括与所述计算处理器103相连接的数据显示器104，所述数据显示器104用于显示所述高压交流输电线路的电压以及所述装置与所述高压交流输电线路间的距离。计算处理器103将计算后的结果发送至显示器，电网从业人员可以在显示器读取所述高压交流输电线路的电压测量结果。同时显示器可以显示所述装置与所述高压交流输电线路间的距离，使电网从业人员准确掌握自己与高压交流输电线路的距离，并使自身处于高压交流输电线路安全距离内。

优选地，所述系统还包括与所述计算处理器103相连接的语音输出器105，所述语音输出器105用于以声音方式通知使用者所述高压交流输电线路的电压。电网工作人员可以通过声音的方式得到测试的高压交流输电线路电压等级以及所述装置与所述高压交流输电线路间的距离，可以防止在强光或黑暗的条件下无法通过显示器来查看测试结果，同时采用视觉和听觉两种信息传递方式，可以对电网从业人员获取的测试结果有验证作用。

如图3所示，进一步地，该系统还包括与计算处理器103相连接的无线/有线传输模块106。

如图4所示，根据本发明实施例的第三方面，提供一种高压交流输电线路电压等级测量装置，所述装置包括：

函数模型构建模块31，用于根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；

反函数获取模块32，用于根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；

参数获取模块33，用于获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

计算模块34，用于根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种高压交流输电线路电压等级测量方法、装置及系统，方法包括根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。所述系统包括电场强度传感器、位移传感器及计算处理器；所述电场强度传感器和所述位移传感器分别与所述计算处理器相连接；所述电场强度传感器用于采集高压交流输电线路下方的测量点处高压交流输电线路下方的电场强度；所述位移传感器用于采集两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；所述计算处理器用于计算高压交流输电线路电压等级。本发明无需与高压交流输电线路接触，通过采用电场强度传感器和位移传感器测量高压交流输电线路下方电场强度和两个测量点间输电线路垂直位移分量，测量出未知高压交流输电线路电压及等级，实现了非接触、远距离实时检测高压交流输电线路电压。同时本装置体积小，便于携带。本发明为电力生产过程中验电和测量提供辅助测量手段。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种高压交流输电线路电压等级测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；

根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；

获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

2.根据权利要求1所述的高压交流输电线路电压等级测量方法，其特征在于，所述根据高压交流输电线路下不同采样点的电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型包括：

通过数据拟合的方式，得到所述函数模型

其中，E为所述高压交流输电线路下的采样点的电场强度；U为所述高压交流输电线路的电压等级；d为所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离。

3.根据权利要求2所述的高压交流输电线路电压等级测量方法，其特征在于，所述根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数具体包括：

根据所述函数模型获取所述函数模型的反函数

其中，E为所述高压交流输电线路下的采样点的电场强度；U为所述高压交流输电线路的电压等级；d为所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离。

4.根据权利要求3所述的高压交流输电线路电压等级测量方法，其特征在于，所述根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级包括：

根据所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量，以及所述反函数构建方程组：

其中，E_A为所述两个测量点中一点的电场强度，d_A为所述一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，E_B为所述两个测量点中另一点的电场强度，d_B为所述另一点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离，Δy为所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

对所述方程组进行求解，得到所述高压交流输电线路的电压等级U＝f^-1(E_A,E_B,Δy)。

5.一种高压交流输电线路电压等级测量系统，其特征在于，包括：电场强度传感器(101)、位移传感器(102)及计算处理器(103)；

所述电场强度传感器(101)和所述位移传感器(102)分别与所述计算处理器(103)相连接；

所述电场强度传感器(101)用于采集高压交流输电线路下方的测量点处高压交流输电线路下方的电场强度；

所述位移传感器(102)用于采集两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

所述计算处理器(103)用于根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；所述计算处理器(103)还用于根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；所述计算处理器(103)还用于获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；所述计算处理器(103)还用于根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。

6.根据权利要求5所述的高压交流输电线路电压等级测量系统，其特征在于，所述系统还包括与所述计算处理器(103)相连接的数据显示器(104)，所述数据显示器(104)用于显示所述高压交流输电线路的电压。

7.根据权利要求5所述的高压交流输电线路电压等级测量系统，其特征在于，所述系统还包括与所述计算处理器(103)相连接的语音输出器(105)，所述语音输出器(105)用于以声音方式通知使用者所述高压交流输电线路的电压。

8.根据权利要求5所述的高压交流输电线路电压等级测量系统，其特征在于，所述系统还包括与所述计算处理器(103)相连接的无线/有线传输模块(106)。

9.一种高压交流输电线路电压等级测量装置，其特征在于，所述装置包括：

函数模型构建模块，用于根据高压交流输电线路下不同采样点处电场强度分布的不同，构建关于所述高压交流输电线路电压等级、所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离和所述采样点处电场强度之间的函数模型；

反函数获取模块，用于根据所述函数模型，获取关于高压交流输电线路电压等级和所述采样点到所述高压交流输电线路的垂直投影距离的反函数；

参数获取模块，用于获取所述高压交流输电线路下任意两个测量点的电场强度和所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量；

计算模块，用于根据所述任意两个测量点的电场强度、所述两个测量点在所述高压交流输电线路的垂直方向的位移分量及所述反函数，计算得出所述高压交流输电线路的电压等级。