CN111426870A - 导线运行状态检测方法、系统、装置和计算机设备 - Google Patents

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CN111426870A CN202010396113.3A CN202010396113A CN111426870A CN 111426870 A CN111426870 A CN 111426870A CN 202010396113 A CN202010396113 A CN 202010396113A CN 111426870 A CN111426870 A CN 111426870A
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magnetic field
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distance
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李鹏
田兵
赵继光
刘仲
孙宏棣
尹旭
王志明
李立浧
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Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种导线运行状态检测系统，该系统至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且直线与待测导线不共面，各传感器的敏感方向同向；第一单轴磁场传感器用于获取待测导线在第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；第二单轴磁场传感器用于获取待测导线在第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；第三单轴磁场传感器用于获取待测导线在第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；电场传感器用于获取待测导线在电场传感器位置处产生的电场强度。采用该系统提高了导线运行状态的检测精确度。

Description

导线运行状态检测方法、系统、装置和计算机设备
技术领域
本申请涉及导线检测技术领域，特别是涉及一种导线运行状态检测方法、系统、装置和计算机设备。
背景技术
随着电力系统的发展，出现了导线运行状态检测技术，即测量电力系统中的电流、电压等重要参数，以反映电力系统的运行状态。传统的电力导线运行状态检测技术中采用电流互感器和电压互感器对导线中的电流和电压进行测量，但电流互感器、电压互感器体积大、重量重，安装要求高，且基于互感原理的电流互感器和电压互感器对于测量导线中电流和电压的精确度较低。
近年来，随着传感芯片相关材料和制作工艺的进步，出现了利用单个磁场传感器测量导线电流的方法，但是利用单个磁场传感器测量电流时，需要预先获知该传感器与导线间的空间位置关系，即由该空间位置关系与测量的磁场强度，计算得到导线电流，因此，该磁场传感器安装难度大，一旦安装时，磁场传感器与导线的空间位置关系有偏差就会影响测量结果的准确性，且根据单个磁场传感器也无法得到导线的电压，进而无法完成导线运行状态的检测。
因此，如何对导线的运行状态进行检测，成为亟待解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种导线运行状态检测方法、系统、装置和计算机设备。
第一方面，本申请提供了一种导线运行状态检测方法，所述方法应用于导线运行状态检测系统，所述系统包括多个传感器，所述多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与待测导线不共面，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感方向同向，所述方法包括：
获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感感应强度、所述多个传感器间的相对距离和第一参考距离，所述电场强度为所述待测导线在所述单轴电场传感器位置处产生的电场强度，所述第一磁感应强度为所述待测导线在所述第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第二磁感应强度为所述待测导线在所述第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第三磁感应强度为所述待测导线在所述第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第一参考距离为所述待测导线与预设的电力参考点间的距离；
根据所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度及所述多个传感器间的相对距离，得到所述待测导线的电流值，以及所述第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系；
根据所述多个传感器间的相对距离、所述空间位置关系、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
作为一种可选的实施方式，所述空间位置关系包括第一空间位置关系、第二空间位置关系、第三空间位置关系，所述第一空间位置关系包括所述第一单轴磁场传感器与所述待测导线的第一空间距离和第一空间夹角，所述第二空间位置关系包括所述第二单轴磁场传感器与所述待测导线的第二空间距离和第二空间夹角，所述第三空间位置关系包括所述第三单轴磁场传感器与所述待测导线的第三空间距离和第三空间夹角；
所述多个传感器间的相对距离包括所述第一单轴磁场传感器与所述第二单轴磁场传感器的第一相对距离，所述第一单轴磁场传感器与所述第三单轴磁场传感器的第二相对距离；
所述根据所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度及所述多个传感器间的相对距离，得到所述待测导线的电流值，以及所述第一磁场传感器、所述第二磁场传感器、所述第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系，包括：
根据预设的比奥-萨伐尔算法、所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度和所述多个传感器间的相对距离，得到所述第三空间距离；
根据所述第三空间距离、所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度、所述第一相对距离和所述第二相对距离，得到所述待测导线电流值；
根据所述待测导线电流值、所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度、所述第一相对距离和所述第二相对距离，得到所述第一磁场传感器、所述第二磁场传感器、所述第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系。
作为一种可选的实施方式，所述根据所述多个传感器间的相对距离、所述空间位置关系、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值，包括：
根据任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离、所述单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，其中，所述第四空间距离为所述单轴电场传感器与所述待测导线间的距离；
根据所述第四空间距离、所述任意一个单轴磁场传感器与所述待测导线的空间距离及任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离，得到第四空间夹角，所述第四空间夹角为所述单轴电场传感器与所述待测导线之间的夹角；
根据所述第四空间距离、所述第四空间夹角、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
作为一种可选的实施方式，所述任意一个单轴磁场传感器为所述第一单轴磁场传感器，所述根据任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离、所述单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，包括：
根据第三相对距离、第一空间距离和第一空间夹角，得到第四空间距离，其中，第三相对距离为所述第一单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离，所述第一空间距离和所述第一空间夹角为所述第一单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角。
第二方面，本申请提供了一种导线运行状态检测系统，所述系统包括多个传感器，所述多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与待测导线不共面，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感方向同向；
所述第一单轴磁场传感器用于获取所述待测导线在所述第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；
所述第二单轴磁场传感器用于获取所述待测导线在所述第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；
所述第三单轴磁场传感器用于获取所述待测导线在所述第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；
所述单轴电场传感器用于获取所述待测导线在所述单轴电场传感器位置处产生的电场强度。
作为一种可选的实施方式，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感面与所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器所在直线方向相同。
作为一种可选的实施方式，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与所述待测导线异面垂直设置。
第三方面，本申请提供了一种导线运行状态检测装置，所述装置应用于导线运行状态检测系统，所述系统包括多个传感器，所述多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与待测导线不共面，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感方向同向，所述装置包括：
获取模块，用于获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感感应强度、所述多个传感器间的相对距离和第一参考距离，所述电场强度为所述待测导线在所述单轴电场传感器位置处产生的电场强度，所述第一磁感应强度为所述待测导线在所述第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第二磁感应强度为所述待测导线在所述第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第三磁感应强度为所述待测导线在所述第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第一参考距离为所述待测导线与预设的电力参考点间的距离；
第一处理模块，用于根据所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度及所述多个传感器间的相对距离，得到所述待测导线的电流值，以及所述第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系；
第二处理模块，用于根据所述多个传感器间的相对距离、所述空间位置关系、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
作为一种可选的实施方式，所述第二处理模块具体用于根据任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离、所述单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，其中，所述第四空间距离为所述单轴电场传感器与所述待测导线间的距离；
根据所述第四空间距离、所述任意一个单轴磁场传感器与所述待测导线的空间距离及任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离，得到第四空间夹角，所述第四空间夹角为所述单轴电场传感器与所述待测导线之间的夹角；
根据所述第四空间距离、所述第四空间夹角、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
第四方面，本申请提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感感应强度、所述多个传感器间的相对距离和第一参考距离，所述电场强度为所述待测导线在所述单轴电场传感器位置处产生的电场强度，所述第一磁感应强度为所述待测导线在所述第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第二磁感应强度为所述待测导线在所述第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第三磁感应强度为所述待测导线在所述第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第一参考距离为所述待测导线与预设的电力参考点间的距离；
根据所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度及所述多个传感器间的相对距离，得到所述待测导线的电流值，以及所述第一磁场传感器、所述第二磁场传感器、所述第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系；
根据所述多个传感器间的相对距离、所述空间位置关系、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
本申请提供了一种导线运行状态检测方法，该方法应用于导线运行状态检测系统，该系统包括多个传感器，多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器共线安装，且与待测导线不共面，第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器的感应敏感方向同向，获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感感应强度、多个传感器间的相对距离和第一参考距离，电场强度为待测导线在单轴电场传感器位置处产生的电场强度，第一磁感应强度为待测导线在第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第二磁感应强度为待测导线在第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第三磁感应强度为待测导线在第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第一参考距离为待测导线与预设的电力参考点间的距离；根据第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度及多个传感器间的相对距离，得到待测导线的电流值，以及第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与待测导线间的空间位置关系；根据多个传感器间的相对距离、空间位置关系、第一参考距离和电场强度，得到待测导线电压值。通过本系统不需要预先获知多个传感器与待测导线的空间位置关系，就可以得到导线运行状态的准确结果，即导线的电流、电压检测结果不受各传感器设备与待测导线的空间位置关系参量的影响，降低传感器设备的安装难度，提高了导线运行状态的检测准确性。
附图说明
图1为一个实施例中导线运行状态检测方法的流程示意图；
图2为一个实施例中待测导线电流值计算方法的流程示意图；
图3为一个实施例中待测导线与多个传感器空间位置示意图；
图4为另一个实施例待测导线与多个传感器空间位置示意图；
图5为一个实施例中待测导线电压值计算方法的流程示意图；
图6为一个实施例中导线运行装置的结构示意图；
图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的导线运行状态检测方法，可以应用于导线运行状态检测系统100中。该系统包括多个传感器，多个传感器中至少包括第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140。其中，第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140沿同一直线共线设置，且该直线与待测导线不共面，第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140的感应敏感方向同向。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种导线运行检测方法，该方法应用于导线运行状态检测系统，该系统中可以包含多个传感器，本申请以该系统包含第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器为例进行说明，该方法具体处理过程如下：
步骤101，获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度、多个传感器间的相对距离和第一参考距离，电场强度为待测导线在单轴电场传感器位置处产生的电场强度，第一磁感应强度为待测导线在第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第二磁感应强度为待测导线在第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第三磁感应强度为待测导线在第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第一参考距离为待测导线与预设的电力参考点间的距离。
在实施中，待测导线在第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器所在位置处会产生磁感应强度，分别为第一磁感应强度、第二磁感应强度和第三磁感应强度；待测导线在单轴电场传感器所在位置处会产生电场强度。进而计算机设备获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度和第三磁感应强度，并同时获取各传感器间的相对距离和第一参考距离。其中，各传感器间的相对距离为第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和电场传感器中任意两个传感器间的相对距离。第一参考距离为待测导线与预设的电力参考点间的距离，该电力参考点可以为待测导线附近的任意一点，一般可以选取地面上的一点作为电力参考点，本申请实施例不做具体限定。
步骤102，根据第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度及多个传感器间的相对距离，得到待测导线的电流值，以及第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与待测导线间的空间位置关系。
在实施中，计算机设备根据第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度及多个传感器间的相对距离，得到待测导线的电流值，以及第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与该待测导线间的空间位置关系。其中，第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与该待测导线的空间位置关系包括第一单轴磁场传感器与待测导线的第一空间位置关系；第二单轴磁场传感器与待测导线的第二空间位置关系；第三单轴磁场传感器与待测导线的第三空间位置关系。
步骤103，根据多个传感器间的相对距离、空间位置关系、第一参考距离和电场强度，得到待测导线电压值。
在实施中，计算机设备根据多个传感器的相对距离、多个传感器与待测导线间的空间位置关系、第一参考距离和电场强度，得到待测导线的电压值。
在上述导线运行状态检测方法中，首先，计算机设备获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁场感应强度、第三磁感应强度、多个传感器间的相对距离和第一参考距离；然后，计算机设备根据获取到的第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度及多个传感器间的相对距离，得到待测导线的电流值及各磁场传感器与待测导线的空间位置关系；最后，计算机设备根据多个传感器间的相对距离、空间位置关系、第一参考距离和电场强度，得到待测导线的电压值，采用该方法不需要预先获知各传感器与待测导线的空间位置关系，即可得到待测导线的电流值和电压值，使导线的电流、电压检测结果不受各传感器设备与待测导线的空间位置关系参量的影响，降低传感器设备的安装难度，提高了导线运行状态的检测准确性。
作为一种可选的实施方式，如图2所示，本申请还提供了一种待测导线电流值的计算方法，该方法的实施可以但不限于分为两种实现方式，方式一：待测导线与多个传感器所在直线异面垂直，方式二：待测导线与多个传感器所在直线异面相交(不垂直)，具体处理过程如下：
首先，需要说明空间位置关系包括第一空间位置关系、第二空间位置关系、第三空间位置关系；第一空间位置关系包括第一单轴磁场传感器与待测导线的第一空间距离和第一空间夹角；第二空间位置关系包括第二单轴磁场传感器与待测导线的第二空间距离和第二空间夹角；第三空间位置关系包括第三单轴磁场传感器与待测导线的第三空间距离和第三空间夹角。
步骤1021，根据预设的比奥-萨伐尔算法、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度和多个传感器间的相对距离，得到第三空间距离。其中，多个传感器间的相对距离包括第一单轴磁场传感器与第二单轴磁场传感器的第一相对距离，第一单轴磁场传感器与第三单轴磁场传感器的第二相对距离。
在实施中，计算机设备根据预设的比奥-萨法尔算法、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度和多个传感器的相对距离，得到第三空间距离。可选的，多个空间距离可以包括第一单轴磁场传感器与第二单轴磁场传感器的第一距离，第二单轴磁场传感器与第三单轴磁场传感器的第二相对距离，也可以为任意两个磁场传感器间的相对距离，本申请实施例不做限定。
步骤1022，根据第三空间距离、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度、第一相对距离和第二相对距离，得到待测导线电流值。
在实施中，计算机设备根据得到的第三空间距离、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度、第一相对距离和第二相对距离得到待测导线电流值。
步骤1023，根据待测导线电流值、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度、第一相对距离和第二相对距离，得到第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与待测导线间的空间位置关系。
在实施中，计算机设备根据得到的待测导线电流值、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度、第一相对距离和第二相对距离，得到第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与待测导线间的空间位置关系。
采用上述方法不需要预先获知待测导线与各传感器间的空间位置关系，排除了各空间位置关系值对计算待测导线电流值结果的干扰，提高了导线运行状态检测中电流检测的准确性。同时，通过该方法还可以计算得到待测导线空间位置关系值，以便于后续待测导线运行状态中电压值的计算。
方式一，具体的，待测导线与多个传感器所在直线异面垂直，如图3所示，多个传感器间的相对距离可以为第一单轴磁场传感器与第二单轴磁场传感器的第一相对距离m，第一单轴磁场传感器与第三单轴磁场传感器的第二相对距离n；比奥-萨法尔算法具体公式为：
Figure BDA0002487640190000101
其中，B为磁感应强度，μ0为空气磁导率，为常数，即μ0＝4π×10-7，I为待测的导线电流，x为磁场传感器到待测导线的空间距离(该点的磁感应强度即为B)。
则计算机设备根据该比奥-萨法尔算法，分别对第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器和第三单轴磁场传感器，建立磁感应强度与待测电流及各空间位置关系的对应关系(计算机设备为了提高运算效率，忽略该算法中的空气磁导率等常数)，得到具体公式如下所示：
Figure BDA0002487640190000111
Figure BDA0002487640190000112
Figure BDA0002487640190000113
x1 sinθ1＝x2 sinθ2＝x3 sinθ3 (5)
x1 cosθ1-x2 cosθ2＝m (6)
x1 cosθ1-x3 cosθ3＝n (7)
其中，I为待测导线的电流，B1、B2和B3分别为第一磁感应强度、第二磁感应强度和第三磁感应强度；x1和θ1分别为第一空间位置关系中的第一空间距离和第一空间夹角；x2和θ2分别为第二空间位置关系中的第二空间距离和第二空间夹角；x3和θ3分别为第三空间位置关系中的第三空间距离和第三空间夹角，m为第一相对距离；n为第二相对距离。
然后，计算机设备根据公式(2)至公式(4)可以得到如下等式：
Figure BDA0002487640190000114
Figure BDA0002487640190000121
Figure BDA0002487640190000122
Figure BDA0002487640190000123
计算机设备对公式(10)和公式(11)联立可得：
Figure BDA0002487640190000124
计算机设备对(8)、(9)、(12)联立可得：
Figure BDA0002487640190000125
计算机设备对联立(8)、(13)可得：
Figure BDA0002487640190000126
进一步对公式(14)进行变换：
Figure BDA0002487640190000127
为了提高计算机设备的运算效率，引入中间变量a1、b1、c1、d1和a2、b2、c2、d2，具体转换公式如下所示：
Figure BDA0002487640190000131
则公式(15)变换为：
Figure BDA0002487640190000132
进一步的公式(17)可以变换为：
Figure BDA0002487640190000133
Figure BDA0002487640190000134
Figure BDA0002487640190000135
Figure BDA0002487640190000136
引入中间变量k1、k2和k3对公式(21)进行进一步简化可得：
Figure BDA0002487640190000141
Figure BDA0002487640190000142
最后，计算机设备根据一元二次方程求解算法，对公式(23)这个方程进行求解，得到对应的方程解即为第三空间距离x3，具体公式如下：
Figure BDA0002487640190000143
可选的，计算机设备根据公式(24)求解得到的x3的值为两个，计算机设备根据预设的距离范围阈值，对得到的两个值进行判断，判定x3值在预设的距离范围阈值内的值，作为第三空间距离值。
计算机设备根据求得的第三空间距离，由公式(20)，可以确定出待测导线电流值，由公式(8)和(9)，可以得到第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与待测导线间的空间位置关系，即第一空间距离x1、第二空间距离x2、第一空间夹角θ1、第二空间夹角θ2和第一空间夹角θ3。
方式二，具体的，待测导线与多个传感器所在直线异面相交(不垂直)，如图4所示，多个传感器间的相对距离可以为第一单轴磁场传感器与第二单轴磁场传感器的第一相对距离m，第一单轴磁场传感器与第三单轴磁场传感器的第二相对距离n，则具体处理过程如下：
计算机设备根据该比奥-萨法尔算法，分别对第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器和第三单轴磁场传感器，建立磁感应强度与待测电流及各空间位置关系的对应关系(为了计算机设备提高运算效率，忽略该算法中的空气磁导率等常数)，得到具体公式如下所示：
Figure BDA0002487640190000144
Figure BDA0002487640190000151
Figure BDA0002487640190000152
x1 sinθ1＝x2 sinθ2＝x3 sinθ3 (28)
Figure BDA0002487640190000153
Figure BDA0002487640190000154
其中，α为多个传感器所成直线与待测导线异面相交时的夹角，其他参数含义上述实施例均已说明，本申请不再赘述。
为了提高运算效率，计算机设备引入中间变量y1、y2和y3，则具体过程如下：
Figure BDA0002487640190000155
进一步的，将公式(31)带入到公式(25)至公式(30)中，可以得到公式(31)至公式(37)，如下所示：
Figure BDA0002487640190000156
Figure BDA0002487640190000157
Figure BDA0002487640190000158
y1 sinθ1＝y2 sinθ2＝y3 sinθ3 (34)
y1 cosθ1-y2 cosθ2＝m (35)
y1 cosθ1-y3 cosθ3＝n (36)
对比上述方式一中公式(2)至公式(7)与方式二中公式(31)至公式(36)，其区别仅为将x1、x2和x3转换成了y1、y2和y3。因此，基于与方式一中相类似的求解过程，计算机设备可以根据上述公式(31)至公式(36)求解得到待测导线的电流值I和y1、y2、y3、θ1、θ2、θ3。
作为一种可选的实施方式，如图5所示，本申请还提供了一种待测导线电压的测量方法，首先，计算机设备需要获取待测导线的电场强度与电压的对应关系，该对应关系可以由电场强度公式(37)和电压公式(38)导出，具体过程如下。
Figure BDA0002487640190000161
Figure BDA0002487640190000162
Figure BDA0002487640190000163
其中，E为电场强度，λ单位长度导线上的电荷，x*为导线与单轴电场传感器的空间距离，ε0为介电常数，一般取值为1.000585。U0为导线电压，x0为预设的电位参考点与待测导线的距离，R为导线半径。根据公式(39)可知，在选定电位参考点后，导线在空间中产生的电场强度与导线电压成正比，与距离成反比。
基于此对应关系，计算机设备对待测导线电压的计算方法，具体处理过程如下所示：
步骤1031，根据任意一个单轴磁场传感器与电场传感器间的相对距离、单轴磁场传感器与待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，其中，第四空间距离为单轴电场传感器与待测导线间的距离。
在实施中，计算机设备根据任意一个单轴磁场传感器与单轴电场传感器的相对距离、该单轴磁场传感器与待测导线的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，其中，第四空间距离为单轴电场传感器与待测导线间的距离。需要说明的是在任意一个单轴磁场传感器与单轴电场传感器的相对距离中选定出目标单轴磁场传感器与单轴电场传感器间的相对距离后，空间距离和空间夹角中对应的单轴磁场传感器也已选定，即为该目标单轴磁场传感器，此时的空间距离即为目标单轴磁场传感器与待测导线的空间距离和空间夹角。
步骤1032，根据第四空间距离、任意一个单轴磁场传感器与待测导线的空间距离及任意一个单轴磁场传感器与单轴电场传感器间的相对距离，得到第四空间夹角，第四空间夹角为单轴电场传感器与待测导线之间的夹角。
在实施中，计算机设备根据第四空间距离、任意一个单轴磁场传感器与待测导线的空间距离及任意一个单轴磁场传感器与单轴电场传感器间的相对距离，得到第四空间夹角。其中，第四空间夹角为单轴电场传感器与待测导线间的夹角。
步骤1033，根据第四空间距离、第四空间夹角、第一参考距离和电场强度，得到待测导线电压值。
在实施中，计算机设备根据第四空间距离、第四空间夹角、第一参考距离和电场强度，得到待测导线的电压值。
采用上述方法计算待测导线的电压值，即通过电流和电压间的耦合关系，利用求解电流时得到的待测导线与各传感器间的空间位置关系，直接求解待测导线的电压值，提高了导线运行状态检测中电压检测的准确性。
作为一种可选的实施方式，任意一个单轴磁场传感器可以有多种选择，本申请实施例以选定为第一单轴磁场传感器为例进行说明，其他情况与之类似，不再赘述，则计算待测导线电压的具体处理过程如下：
计算机设备根据第三相对距离p、第一空间距离x1和第一空间夹角θ1，得到第四空间距离x4，其中，第三相对距离p即为第一单轴磁场传感器与单轴电场传感器间的相对距离，第一空间距离x1和第一空间夹角θ1为第一单轴磁场传感器与待测导线间的空间距离和空间夹角，具体的公式如下所示：
Figure BDA0002487640190000171
计算机设备根据求得的第四空间距离，由上述待测导线电压的测量方法中步骤1032可知，计算机设备可以根据计算得到的第四空间距离x4，第一单轴磁场传感器与待测导线的第一空间距离x1及第一单轴磁场传感器与单轴电场传感器间的第三相对距离p，得到第四空间夹角θ4，具体处理过程如下：
Figure BDA0002487640190000181
然后，计算机设备根据电场强度公式、第四空间距离、第四空间夹角、第一参考距离和电场强度，求得待测导线电压值，由上述公式(39)的推导，具体计算待测导线电压公式为：
Figure BDA0002487640190000182
应该理解的是，虽然图1-2和5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-2和5中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种导线运行状态检测系统100，该系统包括多个传感器，多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140，第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140沿同一直线共线设置，且直线与待测导线不共面，第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140的感应敏感方向同向。
第一单轴磁场传感器110，用于获取待测导线在第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度。
第二单轴磁场传感器120，用于获取待测导线在第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度。
第三单轴磁场传感器130，用于获取待测导线在第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度。
单轴电场传感器140，用于获取待测导线在电场传感器位置处产生的电场强度。
作为一种可选的实施方式，在导线运行状态检测系统100中，第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140的感应敏感面与第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140所在直线方向相同。
作为一种可选的实施方式，第一单轴磁场传感器110、第二单轴磁场传感器120、第三单轴磁场传感器130和单轴电场传感器140沿同一直线共线设置，且直线与待测导线异面垂直设置。
采用上述导线运行状态检测系统110，无需预先获知多个传感器与待测导线的空间位置关系，即可得到导线运行状态中的电流值和电压值，使导线的电流、电压检测结果不受各传感器设备与待测导线的空间位置关系参量的影响，降低传感器设备的安装难度，提高了导线运行状态的检测准确性。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种导线运行状态检测装置600，该装置应用于导线运行状态检测系统，该系统包括多个传感器，多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且直线与待测导线不共面，第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器的感应敏感方向同向，该装置包括：
获取模块610，用于获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感感应强度、多个传感器间的相对距离和第一参考距离，电场强度为待测导线在单轴电场传感器位置处产生的电场强度，第一磁感应强度为待测导线在第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第二磁感应强度为待测导线在第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第三磁感应强度为待测导线在第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，第一参考距离为待测导线与预设的电力参考点间的距离。
第一处理模块620，用于根据第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度及多个传感器间的相对距离，得到待测导线的电流值，以及第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与待测导线间的空间位置关系。
第二处理模块630，用于根据多个传感器间的相对距离、空间位置关系、第一参考距离和电场强度，得到待测导线电压值。
作为一种可选的实施方式，空间位置关系包括第一空间位置关系、第二空间位置关系、第三空间位置关系，第一空间位置关系包括第一单轴磁场传感器与待测导线的第一空间距离和第一空间夹角，第二空间位置关系包括第二单轴磁场传感器与待测导线的第二空间距离和第二空间夹角，第三空间位置关系包括第三单轴磁场传感器与待测导线的第三空间距离和第三空间夹角。
多个传感器间的相对距离包括第一单轴磁场传感器与第二单轴磁场传感器的第一相对距离，第一单轴磁场传感器与第三单轴磁场传感器的第二相对距离。
第一处理模块620具体用于根据预设的比奥-萨伐尔算法、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度和多个传感器间的相对距离，得到第三空间距离。
根据第三空间距离、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度、第一相对距离和第二相对距离，得到待测导线电流值。
根据待测导线电流值、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度、第一相对距离和第二相对距离，得到第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与待测导线间的空间位置关系。
作为一种可选的实施方式，第二处理模块630具体用于根据任意一个单轴磁场传感器与电场传感器间的相对距离、单轴磁场传感器与待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，其中，第四空间距离为单轴电场传感器与待测导线间的距离。
根据第四空间距离、任意一个单轴磁场传感器与待测导线的空间距离及任意一个单轴磁场传感器与单轴电场传感器间的相对距离，得到第四空间夹角，第四空间夹角为单轴电场传感器与待测导线之间的夹角。
根据第四空间距离、第四空间夹角、第一参考距离和电场强度，得到待测导线电压值。
作为一种可选的实施方式，任意一个单轴磁场传感器为第一单轴磁场传感器，第二处理模块630具体用于根据第三相对距离、第一空间距离和第一空间夹角，得到第四空间距离，其中，第三相对距离为第一单轴磁场传感器与电场传感器间的相对距离，第一空间距离和第一空间夹角为第一单轴磁场传感器与待测导线间的空间距离和空间夹角。
本申请提供的导线运行状态检测装置，不需要预先获知各传感器与待测导线的空间位置关系，即可得到待测导线的电流值和电压值，使导线的电流、电压检测结果不受各传感器设备与待测导线的空间位置关系参量的影响，降低传感器设备的安装难度，提高了导线运行状态的检测准确性。
关于导线运行状态检测装置的具体限定可以参见上文中对于导线运行状态检测方法的限定，在此不再赘述。上述导线运行状态检测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储多个磁感应强度、电场强度、多个传感器间的相对距离和导线半径等数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种导线运行状态检测方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种导线运行状态检测方法，其特征在于，所述方法应用于导线运行状态检测系统，所述系统包括多个传感器，所述多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与待测导线不共面，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感方向同向，所述方法包括：
获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感感应强度、所述多个传感器间的相对距离和第一参考距离，所述电场强度为所述待测导线在所述单轴电场传感器位置处产生的电场强度，所述第一磁感应强度为所述待测导线在所述第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第二磁感应强度为所述待测导线在所述第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第三磁感应强度为所述待测导线在所述第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第一参考距离为所述待测导线与预设的电力参考点间的距离；
根据所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度及所述多个传感器间的相对距离，得到所述待测导线的电流值，以及所述第一磁场传感器、所述第二磁场传感器、所述第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系；
根据所述多个传感器间的相对距离、所述空间位置关系、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间位置关系包括第一空间位置关系、第二空间位置关系、第三空间位置关系，所述第一空间位置关系包括所述第一单轴磁场传感器与所述待测导线的第一空间距离和第一空间夹角，所述第二空间位置关系包括所述第二单轴磁场传感器与所述待测导线的第二空间距离和第二空间夹角，所述第三空间位置关系包括所述第三单轴磁场传感器与所述待测导线的第三空间距离和第三空间夹角；
所述多个传感器间的相对距离包括所述第一单轴磁场传感器与所述第二单轴磁场传感器的第一相对距离，所述第一单轴磁场传感器与所述第三单轴磁场传感器的第二相对距离；
所述根据所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度及所述多个传感器间的相对距离，得到所述待测导线的电流值，以及所述第一磁场传感器、所述第二磁场传感器、所述第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系，包括：
根据预设的比奥-萨伐尔算法、所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度和所述多个传感器间的相对距离，得到所述第三空间距离；
根据所述第三空间距离、所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度、所述第一相对距离和所述第二相对距离，得到所述待测导线电流值；
根据所述待测导线电流值、所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度、所述第一相对距离和所述第二相对距离，得到所述第一磁场传感器、所述第二磁场传感器、所述第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个传感器间的相对距离、所述空间位置关系、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值，包括：
根据任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离、所述单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，其中，所述第四空间距离为所述单轴电场传感器与所述待测导线间的距离；
根据所述第四空间距离、所述任意一个单轴磁场传感器与所述待测导线的空间距离及任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离，得到第四空间夹角，所述第四空间夹角为所述单轴电场传感器与所述待测导线之间的夹角；
根据所述第四空间距离、所述第四空间夹角、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述任意一个单轴磁场传感器为所述第一单轴磁场传感器，所述根据任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离、所述单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，包括：
根据第三相对距离、第一空间距离和第一空间夹角，得到第四空间距离，其中，第三相对距离为所述第一单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离，所述第一空间距离和所述第一空间夹角为所述第一单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角。
5.一种导线运行状态检测系统，其特征在于，所述系统包括多个传感器，所述多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与待测导线不共面，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感方向同向；
所述第一单轴磁场传感器用于获取所述待测导线在所述第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；
所述第二单轴磁场传感器用于获取所述待测导线在所述第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；
所述第三单轴磁场传感器用于获取所述待测导线在所述第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度；
所述单轴电场传感器用于获取所述待测导线在所述单轴电场传感器位置处产生的电场强度。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感面与所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器所在直线方向相同。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与所述待测导线异面垂直设置。
8.一种导线运行状态检测装置，其特征在于，所述装置应用于导线运行状态检测系统，所述系统包括多个传感器，所述多个传感器至少包括第一单轴磁场传感器、第二单轴磁场传感器、第三单轴磁场传感器和单轴电场传感器，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器沿同一直线共线设置，且所述直线与待测导线不共面，所述第一单轴磁场传感器、所述第二单轴磁场传感器、所述第三单轴磁场传感器和所述单轴电场传感器的感应敏感方向同向，所述装置包括：
获取模块，用于获取电场强度、第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感感应强度、所述多个传感器间的相对距离和第一参考距离，所述电场强度为所述待测导线在所述单轴电场传感器位置处产生的电场强度，所述第一磁感应强度为所述待测导线在所述第一单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第二磁感应强度为所述待测导线在所述第二单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第三磁感应强度为所述待测导线在所述第三单轴磁场传感器位置处产生的磁场强度，所述第一参考距离为所述待测导线与预设的电力参考点间的距离；
第一处理模块，用于根据所述第一磁感应强度、所述第二磁感应强度、所述第三磁感应强度及所述多个传感器间的相对距离，得到所述待测导线的电流值，以及所述第一磁场传感器、第二磁场传感器、第三磁场传感器与所述待测导线间的空间位置关系；
第二处理模块，用于根据所述多个传感器间的相对距离、所述空间位置关系、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块具体用于根据任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离、所述单轴磁场传感器与所述待测导线间的空间距离和空间夹角，得到第四空间距离，其中，所述第四空间距离为所述单轴电场传感器与所述待测导线间的距离；
根据所述第四空间距离、所述任意一个单轴磁场传感器与所述待测导线的空间距离及任意一个单轴磁场传感器与所述单轴电场传感器间的相对距离，得到第四空间夹角，所述第四空间夹角为所述单轴电场传感器与所述待测导线之间的夹角；
根据所述第四空间距离、所述第四空间夹角、所述第一参考距离和所述电场强度，得到所述待测导线电压值。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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