CN107656127A - 基于高斯‑勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法 - Google Patents

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汪金刚
陶亚琴
司电成
赵雁航
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Chongqing University
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Abstract

本发明提供的一种基于高斯‑勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，包括：确定输电线的相线的电压积分路径，在积分路径上布置电场传感器并检测相线的电场值；建立相线电压的高斯‑勒让德计算模型，以电场传感器的布置点为积分点，将电场传感器输出端电场值代入到高斯‑勒让德计算模型中计算得出输电线的相线电压，其中，相线电压计算模型为：其中，为目标输电线的相线电压，b为目标输电线的相线相对于零电位的距离，为积分点的电场值；能够有效提高对于相线电压计算的准确性，从而利于电力系统的准确调度以及输电线路的输电性能进行准确评估，而且算法简单，结果可靠，并且能够有效地避免传统方式中的安全隐患。

Description

基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法
技术领域
本发明涉及一种输电线路的相线电压检测方法，尤其涉及一种基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法。
背景技术
输电线路的相线电压关系到电力调度的准确性，现有技术中，对于输电线路的相线电压主要有以下两种方式：一种是直接测量，由于输电线路往往出于高电压等级，采用直接测量对于设备的要求极高，存在安全隐患，而且容易收到外接干扰，导致测量的结果的准确性低；另一种是通过电场传感器测量电场，然后通过模拟点合法进行求解相线电压，但是，这种方式仍然存在以下以下问题：容易收到环境干扰，另一方面是现有的算法中主要通过模拟电荷法进行求解，在邱恩杰过程中由于涉及到超定方程，从而导致计算过程复杂，并且存在无解、多解或者错误的结果，从而导致测量的结果不准确。
因此，需要提出一种新的算法，能够有效提高对于相线电压计算的准确性，从而利于电力系统的准确调度以及输电线路的输电性能进行准确评估，而且算法简单，结果可靠，并且能够有效地避免传统方式中的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，能够有效提高对于相线电压计算的准确性，从而利于电力系统的准确调度以及输电线路的输电性能进行准确评估，而且算法简单，结果可靠，并且能够有效地避免传统方式中的安全隐患。
本发明提供的一种基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，包括：
确定输电线的相线的电压积分路径，在积分路径上布置电场传感器并检测相线的电场值；
建立相线电压的高斯-勒让德计算模型，以电场传感器的布置点为积分点，将电场传感器输出端电场值代入到高斯-勒让德计算模型中计算得出输电线的相线电压，其中，相线电压计算模型为：
其中，为目标输电线的相线电压，b为目标输电线的相线相对于零电位的距离，为积分点的电场值，Ak为求积系数，tk为高斯-勒让德积分区间的节点，xk为积分点，n为积分点个数；k＝1,2，…，n。
进一步，求积系数Ak的计算公式如下：
其中，
n为积分点个数，i和k分别为不同的积分点。
进一步，大地为零电位参考点，并以相线到大地的垂直距离的线路作为电压积分路径。
进一步，在积分路径上布置多个电场传感器，电场传感器的个数与积分点的个数相等，其中，电场传感器为D-dot电场传感器。
进一步，所述D-dot电场传感器为PCB型D-dot电场传感器，其中，所述D-dot电场传感器包括PCB板、布置在PCB板的上板面的顶层电极和布置在，PCB板的下板面的底层电极，其中，底层电极和顶层电极均为弧形结构，顶层电极为多个并等间距布置于PCB板的上板面形成扇形；底层电极为多个并等间距布置于PCB板的下板面形成扇形，顶层电极数量大于底层电极的数量。
本发明的有益效果：通过本发明，能够有效提高对于相线电压计算的准确性，从而利于电力系统的准确调度以及输电线路的输电性能进行准确评估，而且算法简单，结果可靠，并且能够有效地避免传统方式中的安全隐患。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的传感器的布置结构示意图。
图2为本发明的D-dot电场传感器的结构示意图。
图3为本发明的D-dot电场传感器的电极布置后的形状示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明进行进一步的详细说明，如图所示：
本发明提供的一种基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，包括：
确定输电线的相线的电压积分路径，在积分路径上布置电场传感器并检测相线的电场值；
建立相线电压的高斯-勒让德计算模型，以电场传感器的布置点为积分点，将电场传感器输出端电场值代入到高斯-勒让德计算模型中计算得出输电线的相线电压，其中，相线电压计算模型为：
其中，为目标输电线的相线电压，b为目标输电线的相线相对于零电位的距离，即输电线路的高度，为积分点的电场值，Ak为求积系数，tk为高斯-勒让德积分区间的节点，xk为积分点，n为积分点个数；k＝1,2，…，n。
求积系数Ak的计算公式如下：
其中，
n为积分点个数，i和k分别为不同的积分点，通过上述方法，能够有效提高对于相线电压计算的准确性，从而利于电力系统的准确调度以及输电线路的输电性能进行准确评估，而且算法简单，结果可靠，并且能够有效地避免传统方式中的安全隐患。
本实施例中，大地为零电位参考点，并以相线到大地的垂直距离的线路作为电压积分路径，由于高斯-勒让德的积分区间在[-1,1]，因此需要对传感器的积分点进行积分转化，使其满足高斯-勒让德的积分区间；
下表为说明Ak、k、tk以及n的值，如下表所示
如图1所示，也就是说，积分路径选择在输电线路到大地的垂直距离的线上，即图1中的虚线，采用这种方式，更加利于电场传感器的布置，而且能加节省积分点的选取，从而简化计算。
本实施例中，在积分路径上布置多个电场传感器，电场传感器的个数与积分点的个数相等，其中，电场传感器为D-dot电场传感器；其中，电场传感器为D-dot电场传感器，一般说来，越靠近大地，则电场传感器的布置间距越小，也就是说：从输电线路到大地的积分点越来越密，从而能够利于最终结果的准确性；采用D-dot电场传感器，能够实现非接触式检测，从而能够避免安全隐患。
本实施例中，所述D-dot电场传感器为PCB型D-dot电场传感器，其中，所述D-dot电场传感器包括PCB板(又称PCB基板，全称为印刷电路板)、布置在PCB板的上板面的顶层电极和布置在，PCB板的下板面的底层电极，其中，底层电极和顶层电极均为弧形结构，顶层电极为多个并等间距布置于PCB板的上板面形成扇形；底层电极为多个并等间距布置于PCB板的下板面形成扇形，顶层电极数量大于底层电极的数量，如图2和图3所示，通过这种结构，一方面能够利于保证实测的电场强度值的准确性，而且，能够有效避免电场传感器的对输电线路的电场本身分布的影响，从而进一步保证了测量结果的精确性，图3中，仅仅是把顶层电极的这一面显示出来，底层电极也是同样的形状，由于电极之间的距离单位mil(密耳)，因此，在图3中不能看出相邻顶层电极之间的距离，看起来就是由铜布置成的扇形，但是，其具体结构如图2所示，图2中，顶层电极和底层电机的相关参数为：
W为顶层电机和底层电极之间的距离，根据实际电场传感器的规格参数确定；h为电极自身的高度(或称为厚度)，mil；R为电极的半径，根据电场传感器的实际mil；D为电极的宽度，mil；d为两相邻电极相隔的距离，mil，对于测量结果准确度影响最大是电极的数量、电极自身的厚度、电极的径向宽度以及相邻电机之间的距离。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，其特征在于：包括：
确定输电线的相线的电压积分路径，在积分路径上布置电场传感器并检测相线的电场值；
建立相线电压的高斯-勒让德计算模型，以电场传感器的布置点为积分点，将电场传感器输出端电场值代入到高斯-勒让德计算模型中计算得出输电线的相线电压，其中，相线电压计算模型为：
其中，为目标输电线的相线电压，b为目标输电线的相线相对于零电位的距离，为积分点的电场值，Ak为求积系数，tk为高斯-勒让德积分区间的节点，xk为积分点，n为积分点个数；k＝1,2，…，n。
2.根据权利要求1所述基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，其特征在于：求积系数Ak的计算公式如下：
其中，
n为积分点个数，i和k分别为不同的积分点。
3.根据权利要求2所述基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，其特征在于：大地为零电位参考点，并以相线到大地的垂直距离的线路作为电压积分路径。
4.根据权利要求2所述基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，其特征在于：在积分路径上布置多个电场传感器，电场传感器的个数与积分点的个数相等，其中，电场传感器为D-dot电场传感器。
5.根据权利要求4所述基于高斯-勒让德积分的输电线路的相线电压检测方法，其特征在于：所述D-dot电场传感器为PCB型D-dot电场传感器，其中，所述D-dot电场传感器包括PCB板、布置在PCB板的上板面的顶层电极和布置在，PCB板的下板面的底层电极，其中，底层电极和顶层电极均为弧形结构，顶层电极为多个并等间距布置于PCB板的上板面形成扇形；底层电极为多个并等间距布置于PCB板的下板面形成扇形，顶层电极数量大于底层电极的数量。
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