CN111722159A - 三维弱磁传感器及开关柜局部放电弱磁检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维弱磁传感器，其为三分量垂直结构，所述三维弱磁传感器设置有三个测磁传感器，用于测量空间中任意方向上放电产生的磁场；本发明还提供一种开关柜局部放电弱磁检测方法，包括：在开关柜前设置一个三维弱磁传感器；测量所述三维弱磁传感器与开关柜之间的距离；根据所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴三个方向的磁场分量之间的差值来检测局部放电的放电方向；通过所述三维弱磁传感器检测到磁场大小来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型；本发明还提供另一种包含两个三维弱磁传感器的局部放电弱磁检测方法，检测精度更高。本发明检测精度高，检测过程无需人工参与。

Description

三维弱磁传感器及开关柜局部放电弱磁检测方法

技术领域

本发明涉及局部放电检测技术领域，特别是涉及三维弱磁传感器及开关柜局部放电弱磁检测方法。

背景技术

随着经济的高速发展，电力系统在不断的发展和更新换代，电力系统在运行过程中，开关柜及线缆都会存在“局部放电”现象。

所谓“局部放电”是指在电场作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电而并没有形成贯穿性放电通道的一种放电。产生局部放电的主要原因是电介质不均匀时，绝缘体各区域承受的电场强度不均匀，在某些区域电场强度达到击穿场强而发生放电，而其它区域仍然保持绝缘的特性。大型电气设备的绝缘结构比较复杂，使用的材料多种多样，整个绝缘系统电场分布很不均匀。由于设计或制造工艺上不尽完善使绝缘系统中含有气隙，或是在长期运行过程中绝缘受潮，水分在电场作用下发生分解产生气体而形成气泡。因为空气的介电常数比绝缘材料的介电常数小，即使绝缘材料在不太高的电场作用下，气隙气泡部位的场强也会很高，当场强达到一定值后就会发生局部放电。另外绝缘内部存在缺陷或混入各种杂质，或者在绝缘结构中存在某些电气连接不良，都会使局部电场集中，在电场集中的地方就有可能发生固体绝缘表面放电和悬浮电位放电。局部放电会形成瞬时电流。根据电生磁的原理，局部放电形成电厂的同时，在放电部位就会形成瞬时磁场。

局部放电原理：

在开关柜内部，不同区域的电场强度是不同的，因为某些原因，局部区域场强较大，造成绝缘局部短路发生放电但是没有形成持续的放电通道，绝缘没有被击穿，这种现象被称为局部放电。一般来说，局部放电对绝缘介质的电气性能影响较小，但是当局部放电强度较大且长时间得不到维修时，尤其是在高压开关柜中，对绝缘损害较大。局部放电的发生位置受到开关柜内电场分布和绝缘性能的影响，通常发生在电场强度大，绝缘性能低的位置。

局部放电的原因主要有三类：

(1)绝缘内部或表面存在气隙或者气泡。在交变电场中，电场强度反比于介电常数，因为气体的介电常数比液体和固体的介电常数小，所以气隙或者气泡的电场强度大于周围的液体和固体，而一般情况下气体的击穿场强又小于液体和固体，因此在气隙或者气泡处容易发生局部放电。绝缘内部存在的气泡可能是生产过程中产生的，或者在运行过程中因为发生化学反应等产生的。

(2)绝缘内部存在杂质，导体存在尖端导致电场集中，非带电导体形成悬浮电位体，与其他部分之间存在很高的电位差，从而造成局部放电。

(3)与空气直接接触的高压端面和空气的交界面上发生局部放电。

一般放电源都在开关柜内部，而检测传感器一般在柜体的内部或者外部。有可能安放在开关柜上，也有可能安装在距离开关柜一定距离的地面上。

局部放电的检测方法：

局部放电发生过程经常伴有声、光、电和热等物理现象以及化学分解。依照表征这些现象的不同的物理量，例如：电脉冲、超声波、电磁波、光和热等。通过检测这些物理量，对应不同的检测方法，实现放电现象的检测和分析，进而分析局部放电的严重程度和绝缘状态。

目前，国内外常用的局部放电检测方法有两类，一类是电检测法，一类是非电检测法。其中，电检测方法有着较高的灵敏度，能够实现定量检测；而非电检测法，其灵敏度较低，不能实现定量检测。实际应用中，通常将电检测法和非电检测法相结合。

电检测法主要有：暂态地电波检测法、脉冲电流法、高频脉冲电流法、特高频法以及无线电影响电压法等。非电检测法主要有：温度检测法、超声波检测法和光检测法等。

(1)脉冲电流法

局部放电引起电荷转移，将产生高频的脉冲电流信号，在阻抗、高压开关柜接地线、外壳接地线等位置可检测到局部放电引起的脉冲电流信号，从而获得视在放电量。脉冲电流法反应灵敏，测量准确度高，测量信号信息丰富，在国内外得到了广泛应用。在很多非电法检测局部放电的实验中，经常使用脉冲电流法作为对比。

(2)化学检测法

由于变压器中的油纸绝缘材料在局部放电过程中受到热、电等原因发生劣化，并会氧化产生不同种类的气体，通过对生成气体的组成成分和浓度进行分析，即可判断出局部放电是否发生以及发生的大致部位，这种检测方法称为化学检测法。局部放电产生的气体主要包括CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、H₂、CO和CO₂等。

(3)超声波检测法

在发生局部放电的位置，分子的运动程度加剧，宏观上产生机械振动，从而产生了声波。超声波检测法利用安装在变压器上的超声波传感器对变压器发生局放时产生的超声波信号进行检测。由于超声波传感器是安装在设备的外壳上，对变压器的运行没有任何影响，同时也不受变压器内部复杂的电、磁、热等干扰，易于实现对内部绝缘局部缺陷的准确定位。

(4)光测法

由于局部放电时会产生的发光、发热现象，通过光电传感器测量变压器中的紫外线、可见光、红外线等光辐射信号的检测方法称为光测法。光电传感器测量的光信号不受现场电磁干扰的影响，即光测法具有抗干扰能力强的优点。

(5)特高频法

局部放电辐射出特高频(Ultra High Frequency，UHF)电磁波，频率在300MHz到3GHz之间，检测频段高可以避开一些电气操作产生的干扰，抗干扰能力强，灵敏度高。

(6)粒子检测法

超声波粒子解析设备可以针对发生局部放电后空气中的电子和杂质粒子的成分浓度等进行分析。由于局部放电也分为多种类型，有些只针对空气，绝缘固体并没有被分解，所以测量条件受限制并且粒子易受外部环境杂质干扰。

(7)红外热像法

由于电气设备发生局部放电时伴随着很剧烈的电子相对运动，导致其红外谱图与正常运行时局部有明显差异，可以通过热成像法利用远红外探测设备来实现局部放电检测。外界温度相对较高时，成像结果颜色区分不明显，而且需要有导热性好的介质，导致其无法推广，目前多用于变压器设备检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维弱磁传感器及开关柜局部放电弱磁检测方法，通过三维弱磁传感器能够准确测量开关柜局部放电的方位和大小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种三维弱磁传感器，所述三维弱磁传感器为三分量垂直结构，所述三维弱磁传感器在x轴、y轴和z轴方向都设置有一个测磁传感器，三个方向上的测磁传感器互相垂直；三个所述测磁传感器用于同时测量空间中任意方向上放电产生的磁场。

所述测磁传感器为TMR磁传感器。

所述三维弱磁传感器的封装尺寸为30mm×30mm×30mm。

所述三维弱磁传感器的供电电流形式为毫安。

本发明还提供一种开关柜局部放电弱磁检测方法，包括：

步骤(1)：在开关柜前设置一个上述三维弱磁传感器；

步骤(2)：测量所述三维弱磁传感器与开关柜之间的距离；

步骤(3)：根据所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴三个方向的磁场分量之间的差值来检测局部放电的放电方向；

步骤(4)：通过所述三维弱磁传感器检测到的x轴、y轴和z轴方向上的磁场分量来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型。

所述步骤(3)中若开关柜局部放电方向与所述三维弱磁传感器的x轴方向平行，则y轴和z轴方向测磁传感器的检测值为零；若开关柜局部放电方向与y轴方向平行，则x轴和z轴方向测磁传感器的检测值为零，若开关柜局部放电方向与z轴方向平行，则x轴和y轴方向测磁传感器的检测值为零。

所述步骤(4)中三维弱磁传感器检测到的磁场值包括局部放电产生的磁场、吸收损耗和反射损耗，所述三维测磁传感器检测到的放电点磁场大小的公式为：

B_s＝C₁Bsinθ₃+C₂A+C₃R

其中，θ₃为放电方向与三维弱磁传感器的磁敏感方向之间的夹角，C₁、C₂、C₃为修正常数，B为无损耗情况下的理论磁场值且

μ₀为真空磁导率，a为三维弱磁传感器与放电电流之间的距离，θ₁为放电方向与三维弱磁传感器到放电初始端连线的夹角，θ₂为放电方向与三维弱磁传感器到放电终止端连线的夹角，A为局部放电产生的磁场吸收损耗且

R为局部放电产生的磁场反射损耗且

b为屏蔽厚度，μ_r为屏蔽材料的相对磁导率，σ_r为屏蔽材料的相对电导率，f为磁场的频率；

根据检测到的磁场大小来计算局部放电量大小，公式为：

Q＝Idt

其中，Q为放电量，I为放电电流，t为放电时间，dt为放电时间的微分。

本发明还提供另一种开关柜局部放电弱磁检测方法，包括：

步骤(1)：在开关柜前设置两个上述三维弱磁传感器，并将两个所述三维弱磁传感器的x轴、y轴和z轴标定平行；

步骤(2)：测量两个所述三维弱磁传感器的基距和两个三维弱磁传感器连线到开关柜的距离；

步骤(3)：根据两个所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴的对应磁场分量之间的差值来计算放电位置与三维弱磁传感器之间的方位；

步骤(4)：通过所述三维弱磁传感器检测到的x轴、y轴和z轴方向上的磁场分量来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型。

本步骤(3)中采用局部放电平分面法和值差法对开关柜局部放电位置进行准确定位，其中，局部放电平分面法具体为：若局部放电位置位于两个三维弱磁传感器的垂直平分面上时，则两个所述三维弱磁传感器的对应分量的测量值相等；所述值差法具体为：若局部放电位置不在两个三维弱磁传感器的垂直平分面上时，则两个所述三维弱磁传感器的对应分量之间存在差值，根据两个所述三维弱磁传感器检测到的磁场大小的比值来判断局部放电位置与三维弱磁传感器之间的方位，公式为：

其中，B_S1为第一三维弱磁传感器检测到的磁场大小，B_S2为第二三维弱磁传感器检测到的磁场大小，L₁为第一三维弱磁传感器与放电点之间的距离，L₂为第二三维弱磁传感器与放电点之间的距离，C₄和C₅为常数。

本步骤(4)中三维弱磁传感器检测到的磁场值包括局部放电产生的磁场、吸收损耗和反射损耗，所述三维测磁传感器检测到的放电点磁场大小公式为：

B_s＝C₁Bsinθ₃+C₂A+C₃R

其中，θ₃为放电方向与三维弱磁传感器的磁敏感方向之间的夹角，C₁、C₂、C₃为修正常数，B为无损耗情况下的理论磁场值且

μ₀为真空磁导率，a为三维弱磁传感器与放电电流之间的距离，θ₁为放电方向与三维弱磁传感器到放电初始端连线的夹角，θ₂为放电方向与三维弱磁传感器到放电终止端连线的夹角，A为局部放电所产生的磁场吸收损耗且

R为局部放电产生的磁场反射损耗且

b为屏蔽厚度，μ_r为屏蔽材料的相对磁导率，σ_r为屏蔽材料的相对电导率，f为磁场的频率；

根据检测到的磁场大小来计算局部放电量大小，公式为：

Q＝Idt

其中，Q为放电量，I为放电电流，t为放电时间，dt为放电时间的微分。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明提供的局部放电弱磁检测方法是无损检测方法，检测精度高，不需要接触被测开关柜，检测完成后不影响开关柜的各项理化性能和使用，通过一个或两个三维弱磁传感器来采集被测开关柜的磁场强度进而计算出开关柜放电方位和放电大小，测量过程无需人工参与；本发明提出的测量方法是一种被动式的磁场测量方法，不需要主动励磁，使得检测仪器的重量和尺寸都可大大减小，也提高了仪器的稳定性；本发明提供的三维弱磁传感器尺寸较小，实现了微型化，并且三维弱磁传感器的供电电流为毫安形式，对外界电磁环境的影响很小，对变电站的影响很小，安全可靠。

附图说明

图1是本发明实施方式的三维弱磁传感器装置结构图；

图2是本发明实施方式中三维弱磁传感器数量为一个时的测量形式示意图；

图3是本发明实施方式中的局部放电的磁场检测原理图；

图4是本发明实施方式中三维弱磁传感器数量为两个时的测量形式示意图；

图5是本发明实施方式的局部放电平分面法示意图；

图6是本发明实施方式的局部放电值差法示意图；

图7是本发明实施方式的终端软件界面图；

图8是本发明实施方式的放电实时曲线界面图；

图9是本发明实施方式的放电位置的三维成像图；

图10是本发明实施方式的Prpd图谱；

图11是本发明实施方式的实时信号频谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种三维弱磁传感器及开关柜局部放电弱磁检测方法，如图1所示，为本发明实施方式的三维弱磁传感器装置结构图，所述三维弱磁传感器在三个不同方向都设置有测磁传感器，该设计为三分量垂直结构，能够适应不同方位的局部放电测量，由于三个测磁传感器垂直布置，可同时测量空间中任意方向的电磁感应强度，因此在检测开关柜中某一点的局部放电磁场时，三个测磁传感器的测量值之间会存在差异，根据该差异的大小可计算放电位置与三维弱磁传感器之间的距离及方位。

进一步地，本实施方式中的测磁传感器为TMR磁传感器。

进一步地，本实施方式中的三维弱磁传感器的封装尺寸为30mm×30mm×30mm，实现了微型化。

进一步地，本实施方式中的三维弱磁传感器的供电电流为毫安(mA)形式，对外界电磁环境的影响很小。

进一步地，本实施方式中的三维弱磁传感器和信号处理电路功耗很小，可利用电池供电实现长时间监测。

如图2所示，为本发明本实施方式中三维弱磁传感器数量为一个时的测量形式示意图，通过一个三维弱磁传感器中的测磁传感器测得的三个分量之间的差值来确定放电方向，并进一步计算放电量大小，主要包括以下步骤：

步骤(1)：在开关柜前设置一个所述三维弱磁传感器；

步骤(2)：测量所述三维弱磁传感器与开关柜之间的距离；

步骤(3)：根据所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴三个方向的磁场分量之间的差值来检测局部放电的放电方向；

进一步地，所述步骤(3)中若开关柜局部放电方向与所述三维弱磁传感器的x轴方向平行，则y轴和z轴方向测磁传感器的检测值为零；若开关柜局部放电方向与y轴方向平行，则x轴和z轴方向测磁传感器的检测值为零，若开关柜局部放电方向与z轴方向平行，则x轴和y轴方向测磁传感器的检测值为零。

步骤(4)：通过所述三维弱磁传感器检测到的x轴、y轴和z轴方向上的磁场分量来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型。

进一步地，如图3所示，为本发明实施方式的局部放电的磁场检测原理图，局部放电的理论模型为某段载流直导线周围所产生的磁场，利用有限长载流直导线的磁场公式，对于三维弱磁传感器磁场检测到磁场大小的公式为：

其中，B为无损耗情况下的理论磁场值，μ₀为真空磁导率，a为三维弱磁传感器(即P点)与放电电流之间的距离，θ₁为放电方向与三维弱磁传感器(即P点)到放电初始端连线的夹角，θ₂为放电方向与三维弱磁传感器(即P点)到放电终止端连线的夹角。

在开关柜内部，局部放电所产生的磁场可能穿过绝缘材料或柜体才能够被三维弱磁传感器所测量，存在吸收损耗A与反射损耗R；

其中，b为屏蔽厚度，μ_r为屏蔽材料的相对磁导率，σ_r为屏蔽材料的相对电导率，f为磁场的频率；

进一步地，本实施方式中的三维弱磁传感器检测到的磁场值是局部放电所产生的磁场、吸收损耗和反射损耗三者的叠加，三维弱磁传感器所测量的磁场值为：

B_s＝C₁Bsinθ₃+C₂A+C₃R

其中，θ₃为放电方向与三维弱磁传感器的磁敏感方向之间的夹角，C₁、C₂、C₃为修正常数。

进一步地，局部放电的单位为pc(10^-12库伦)，表示瞬间电流在时间上的累积，根据检测到的磁场大小来计算局部放电量大小，公式为：

Q＝Idt

其中，Q为放电量，I为放电电流，t为放电时间，dt为放电时间的微分。

步骤(5)：通过终端显示开关柜局部放电的实时曲线界面图、放电位置的三维成像图、Prpd图谱和实时信号频谱图。

本实施方式中为了提升开关柜局部放电点位置的检测精度，还可通过安装两个三维弱磁传感器进行定位，由于三维弱磁传感器安装位置是固定的，因此三维弱磁传感器与开关柜之间的距离是已知的，只需确定放电点的具体横向位置。

如图4所示，为本发明实施方式中三维弱磁传感器数量为两个时的测量形式示意图，通过两个三维弱磁传感器中的测磁传感器测得的对应分量之间的差值来确定放电方向，并进一步计算放电量大小。

步骤(1)：在开关柜前设置两个三维弱磁传感器，并将两个所述三维弱磁传感器的x轴、y轴和z轴标定平行；

步骤(2)：测量两个所述三维弱磁传感器的基距和两个三维弱磁传感器连线到开关柜的距离，其中，两个所述三维弱磁传感器的基距设置在一定范围之内；

步骤(3)：根据两个所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴的对应磁场分量之间的差值来计算放电位置与三维弱磁传感器之间的方位；

本步骤(3)中可以采用局部放电平分面法和值差法对开关柜局部放电位置进行准确定位。

如图5所示，为本发明实施方式的局部放电平分面法示意图，具体为：若局部放电位置位于两个三维弱磁传感器的垂直平分面上时，则两个所述三维弱磁传感器的对应分量的测量值相等；

如图6所示，为本发明实施方式的局部放电值差法示意图，具体为：若局部放电位置不在两个三维弱磁传感器的垂直平分面上时，则两个所述三维弱磁传感器的对应分量之间存在差值，根据测得的两个不同差值的大小来判断放电位置与三维弱磁传感器之间的方位，具体过程如下：

当三维弱磁传感器距离放电点有一定距离时，对于某一放电点，可认为放电点为一个点，该点为其衍生磁场的源点。

进一步地，第一三维弱磁传感器检测到的磁场大小公式为：

其中，B为无损耗情况下的理论磁场值，C₄为常数，L₁为第一三维弱磁传感器与放电点之间的距离，θ₁为两个三维弱磁传感器连线与第一三维弱磁传感器到放电点连线的夹角。

进一步地，第二三维弱磁传感器检测到的磁场大小公式为：

其中，B为无损耗情况下的理论磁场值，C₅为常数，L₂为第二三维弱磁传感器与放电点之间的距离，θ₂为两个三维弱磁传感器连线与第二三维弱磁传感器到放电点连线的夹角。

本实施方式中，由于两个三维弱磁传感器的基距远小于两个三维弱磁传感器到放电点的距离，因此θ₁≈θ₂。

进一步地，将第一三维弱磁传感器检测到的磁场大小公式和第二三维弱磁传感器检测到的磁场大小进行公式变换得到公式：

并进一步变换得到如下公式：

即通过两个三维弱磁传感器检测到磁场大小的比值来判断放电位置与三维弱磁传感器之间的方位。

步骤(4)：通过所述三维弱磁传感器检测到的x轴、y轴和z轴方向上的磁场分量来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型。

步骤(5)：通过终端显示开关柜局部放电的实时曲线界面图、放电位置三维成像图、Prpd图谱和实时信号频谱图。

如图7所示，为本发明实施方式的终端软件整体界面图，具体包括放电实时曲线界面图、放电位置的三维成像图、Prpd图谱和实时信号频谱图，通过终端能清晰显示被测开关柜内部放电的具体位置和大小等信息。

如图8所示，为本发明实施方式的放电实时曲线界面图，横坐标为数据点数(时间)，纵坐标为磁感应强度(nT)，当实时信号出现尖锐峰值时作为放电点进行处理，其中超出均值的上下突出线处为放电位置，振幅大小代表放电量的大小。

如图9所示，为本发明实施方式的放电位置的三维成像图，通过三维弱磁传感器不同方向接收到放电点的强度不同，计算出放电点与三维弱磁传感器的空间相对位置。

如图10所示，为本发明实施方式的Prpd图谱，其中，横坐标为相位，纵坐标为放电大小，能够显示一个周期内放电点的相位及大小分布情况，并通过其分布判断放电类型。

如图11所示，为本发明实施方式的实时信号频谱图，其中，横坐标为频率，纵坐标为能量强度，实时信号进行快速傅立叶变换后，得到信号的频率构成，获得信号的主要频率。

由此可见，本发明将弱磁检测方法引入到局部放电参数测量中，通过一个三维弱磁传感器能够测量出开关柜的放电位置和放电大小，通过两个三维弱磁传感器能够进一步提高检测精度，且测量过程无需人工参与，成本较低，实用性较好。

Claims (10)

1.一种三维弱磁传感器，其特征在于，所述三维弱磁传感器为三分量垂直结构，所述三维弱磁传感器在x轴、y轴和z轴方向都设置有一个测磁传感器，三个方向上的测磁传感器互相垂直；三个所述测磁传感器用于同时测量空间中任意方向上放电产生的磁场。

2.根据权利要求1所述的三维弱磁传感器，其特征在于，所述测磁传感器为TMR磁传感器。

3.根据权利要求1所述的三维弱磁传感器，其特征在于，所述三维弱磁传感器的封装尺寸为30mm×30mm×30mm。

4.根据权利要求1所述的三维弱磁传感器，其特征在于，所述三维弱磁传感器的供电电流形式为毫安。

5.一种开关柜局部放电弱磁检测方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：在开关柜前设置一个如权利要求1-4中任一所述三维弱磁传感器；

步骤(2)：测量所述三维弱磁传感器与开关柜之间的距离；

步骤(3)：根据所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴三个方向的磁场分量之间的差值来检测局部放电的放电方向；

步骤(4)：通过所述三维弱磁传感器检测到的x轴、y轴和z轴方向上的磁场分量来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型。

6.根据权利要求5所述的开关柜局部放电弱磁检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中若开关柜局部放电方向与所述三维弱磁传感器的x轴方向平行，则y轴和z轴方向测磁传感器的检测值为零；若开关柜局部放电方向与y轴方向平行，则x轴和z轴方向测磁传感器的检测值为零，若开关柜局部放电方向与z轴方向平行，则x轴和y轴方向测磁传感器的检测值为零。

7.根据权利要求5所述的开关柜局部放电弱磁检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中三维弱磁传感器检测到的磁场值包括局部放电产生的磁场、吸收损耗和反射损耗，所述三维测磁传感器检测到的放电点磁场大小的公式为：

B_s＝C₁B sinθ₃+C₂A+C₃R

其中，θ₃为放电方向与三维弱磁传感器的磁敏感方向之间的夹角，C₁、C₂、C₃为修正常数，B为无损耗情况下的理论磁场值且

μ₀为真空磁导率，a为三维弱磁传感器与放电电流之间的距离，θ₁为放电方向与三维弱磁传感器到放电初始端连线的夹角，θ₂为放电方向与三维弱磁传感器到放电终止端连线的夹角，A为局部放电产生的磁场吸收损耗且

R为局部放电产生的磁场反射损耗且

b为屏蔽厚度，μ_r为屏蔽材料的相对磁导率，σ_r为屏蔽材料的相对电导率，f为磁场的频率；

根据检测到的磁场大小来计算局部放电量大小，公式为：

Q＝Idt

其中，Q为放电量，I为放电电流，t为放电时间，dt为放电时间的微分。

8.一种开关柜局部放电弱磁检测方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：在开关柜前设置两个如权利要求1-4中任一所述三维弱磁传感器，并将两个所述三维弱磁传感器的x轴、y轴和z轴标定平行；

步骤(2)：测量两个所述三维弱磁传感器的基距和两个三维弱磁传感器连线到开关柜的距离；

步骤(3)：根据两个所述三维弱磁传感器测得的x轴、y轴和z轴的对应磁场分量之间的差值来计算放电位置与三维弱磁传感器之间的方位；

步骤(4)：通过所述三维弱磁传感器检测到的x轴、y轴和z轴方向上的磁场分量来计算放电量的大小，并根据放电量的大小来判断放电类型。

9.根据权利要求8所述的开关柜局部放电弱磁检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用局部放电平分面法和值差法对开关柜局部放电位置进行准确定位，其中，局部放电平分面法具体为：若局部放电位置位于两个三维弱磁传感器的垂直平分面上时，则两个所述三维弱磁传感器的对应分量的测量值相等；所述值差法具体为：若局部放电位置不在两个三维弱磁传感器的垂直平分面上时，则两个所述三维弱磁传感器的对应分量之间存在差值，根据两个所述三维弱磁传感器检测到的磁场大小的比值来判断局部放电位置与三维弱磁传感器之间的方位，公式为：

其中，B_S1为第一三维弱磁传感器检测到的磁场大小，B_S2为第二三维弱磁传感器检测到的磁场大小，L₁为第一三维弱磁传感器与放电点之间的距离，L₂为第二三维弱磁传感器与放电点之间的距离，C₄和C₅为常数。

10.根据权利要求8所述的开关柜局部放电弱磁检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中三维弱磁传感器检测到的磁场值包括局部放电产生的磁场、吸收损耗和反射损耗，所述三维测磁传感器检测到的放电点磁场大小公式为：

B_s＝C₁B sinθ₃+C₂A+C₃R

其中，θ₃为放电方向与三维弱磁传感器的磁敏感方向之间的夹角，C₁、C₂、C₃为修正常数，B为无损耗情况下的理论磁场值且

μ₀为真空磁导率，a为三维弱磁传感器与放电电流之间的距离，θ₁为放电方向与三维弱磁传感器到放电初始端连线的夹角，θ₂为放电方向与三维弱磁传感器到放电终止端连线的夹角，A为局部放电所产生的磁场吸收损耗且

R为局部放电产生的磁场反射损耗且

b为屏蔽厚度，μ_r为屏蔽材料的相对磁导率，σ_r为屏蔽材料的相对电导率，f为磁场的频率；

根据检测到的磁场大小来计算局部放电量大小，公式为：

Q＝Idt

其中，Q为放电量，I为放电电流，t为放电时间，dt为放电时间的微分。

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