CN112067908A - 变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法及系统 - Google Patents

变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法及系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度；本公开可有效对使用机器人测量工频电场时产生的畸变电场进行修正拟合，从而获取更为准确的变电站工频电场测量数据。

Description

变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法及系统
技术领域
本公开涉及工频电场强度测量领域，特别涉及一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
随着电网建设步伐的加快，越来越多的人员投入到变电站的运行维修工作中，而变电站中的工频电场分布、职业暴露、公众暴露等问题也随着近年来人们的环保意识增强而引起广泛关注。目前关于工频电场的生物效应并没有一致结论，但大部分学者研究表明过高的电磁场值会对人体免疫功能、记忆力等产生一定的影响。
因此分析与掌握变电站内工频电场的分布，采用机器人对站内工频电场进行测量，可有效减少工作人员在高场强区域中的暴露时间，有利于促进电网健康发展。
但是，本公开发明人发现，机器人参与到变电站的工频电场强度测试中时也会引起周围空间电场的畸变，使得测量结果有误差，即无法获得变电站内相应点位的工频电场强度的准确值。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法及系统，可有效对使用机器人测量工频电场时产生的畸变电场进行修正拟合，从而获取更为准确的变电站工频电场测量数据。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，包括以下步骤：
获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
本公开第二方面提供了一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合系统。
一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
畸变系数计算模块，被配置为：根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
拟合模块，被配置为：根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法中的步骤。
本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，可有效对使用机器人测量工频电场时产生的畸变电场进行修正拟合，从而获取更为准确的变电站工频电场测量数据。
2、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，根据不同的电场强度范围设定不同的畸变电场拟合系数，更进一步的提高了拟合的准确度，使得有机器人参与的检测点位的电场强度数值更加准确。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1提供的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法的流程示意图。
图2为本公开实施例1提供的变电站模型示意图。
图3为本公开实施例1提供的机器人模型示意图。
图4为本公开实施例1提供的变电站工频电场分布效果图。
图5为本公开实施例1提供的采用机器人时变电站工频电场分布效果图。
图6为本公开实施例1提供的x＝16.75m电场强度示意图。
图7为本公开实施例1提供的x＝57.25m电场强度示意图。
图8为本公开实施例1提供的工频电场畸变系数示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本公开实施例1提供了一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，包括以下步骤：
获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
详细的，通过仿真计算进行进一步的说明：
S1：变电站模型建立
基于IES-COULOMB软件对变电站进行仿真建模计算。
IES-COULOMB软件以边界元法为基础，可以进行静电场和电的传导分析、有损介质的准静态场分析、非线性电导率和介电常数的模拟、表面电荷的确定等，尤其适合于对大的开放场的分析，能得到边界的精确模型。
变电站中高压设备众多，在开关场中尤为复杂，电磁环境问题相对于变电站内其他区域较为严重，往往会出现较大的场强。因此主要以变电站开关场为例建立计算模型，变电站模型如图2所示。
为了得到变电站开关场整体的工频电场分布情况，在建模过程中作以下简化处理：
S1.1：忽略导体表面绝缘子伞裙的影响，即将导体表面绝缘子看作光滑表面；
S1.2：分裂导线采用等效半径；
S1.3：将导线视为长直导线或弧线段连接构成，不考虑线路上的损耗；
S1.4：忽略变压器和构架的影响；
S1.5：将大地看作无限大的零电位平面。
S2：变电站模型参数设置
导线类型为2×LGJQT-1400，变电站开关场中具有5回架空线，2回母线，架空线的平均离地高度为26m，相间距离为8m；母线离地高度为15.1m，相间距离为6.5m。
正常运行时相电压为303kV，A、B、C三相电压相位依次相差120度。
S3：机器人模型建立
主要研究机器人在变电站中测量时引起周围空间电场畸变情况，因此建立机器人在变电站中的计算模型，机器人上面安装了工频电场检测设备，模型如图3所示。
由图3可知，机器人主要由测量探头、支撑臂及智能巡检机器人构成，其外壳组成材料主要为PVC和ABS，其中PVC的相对介电常数取为4，ABS的相对介电常数取为3.5。
S4：仿真计算
S4.1：变电站工频电场仿真计算
基于上述对变电站所建模型，对变电站工频电场分布进行仿真计算，离地1.5m处的工频电场分布如图5所示。
由图5可知，变电站开关场区域中工频电场强度大多集中在2kV/m～6kV/m之间。电场强度最大值出现在母线与架空出线交汇处左上方，值为6.416kV/m，主要是由于母线及架空线在此处离地较近，且线路在此相互交错连接。
电场强度较大值大多集中在高压设备(断路器、隔离开关)附近，主要是由于架空线、带电设备离地高度较低以及计算点离地高度等因素共同影响导致的。中间相线母线下方电场强度均较小，在边相的外侧电场强度出现局部较大值。
S4.2：机器人对变电站整体工频电场仿真计算
当在站内任取一点，采用机器人对站内工频电场进行测量时，站内工频电场的分布如图6所示。由图6可知，机器人对变电站整体工频电场分布无影响，仅对检测点附近电场有影响，因此可采用机器人对站内工频电场进行测量。
S4.3：机器人对周围空间工频电场的仿真计算
在已建模型的开关场走廊内任取若干个点，计算其工频电场大小。根据点所在处是否采用机器人进行测量，比较计算结果的不同，得出机器人对站内工频电场进行测量时在周围空间引起的电场畸变强度。
根据行业规范规定的测量方法，在开关走廊中心线选取测量点进行计算，即取x＝16.75m和x＝57.25m所在中心线，如图2中虚线1和2所示，间隔2.5m取一测量点，即y＝50～187.5m，计算得出其距离地面1.5m处有机器人和无机器人时工频电场的大小，结果如图7所示。
由图6可知，采用机器人对变电站内的工频电场进行测量时，因机器人所使用材质(PVC、ABS)的介电常数与空气的介电常数有很大差异，导致测量点所在处工频电场发生畸变，使得其电场强度值减小。
(5)机器人畸变电场的拟合
由上述内容分析可知，采用机器人对站内电场进行测量时，会引起周围空间电场畸变，在x＝16.75m和x＝57.25m中心线上各测量点畸变强度系数如图8所示。
由图8可知，当使用机器人对站内工频电场进行测量时，绝大部分测量点的畸变系数集中在1.5～2.4之间。
通过结合图7和图8分析可知，当未采用机器人对工频电场进行测量，即在站内无机器人时，电场强度大于3kV/m的测量点，其引起的畸变系数越大，最大可达到2.56，平均畸变系数为2.27；在电场强度为2～3kV/m的测量点，最大畸变系数可达到2.46，平均畸变系数为1.9；在电场强度为1～2kV/m的测量点，最大畸变系数可达1.92，平均畸变系数为1.48，具体如下表1所示。
表1：不同场强下畸变系数
Figure BDA0002642261420000071
由上可知，采用机器人对变电站内工频电场进行测量时，在电场强度较大的区域，如高压设备附近以及导线交错连接且离地较近的下方区域，畸变系数较大，而在电场强度较小的区域，如导线连接简单、设备较少的区域，畸变系数较小。
在使用机器人进行检测时，在0～1kV/m、1～2kV/m、2～3kV/m、3～4kV/m、4～5kV/m等进行分段拟合，在不同分段中，采用该分段中的畸变系数进行拟合，以获取更为准确的检测结果，分段间距越小，获得结果越准确。
实施例2：
本公开实施例2提供了一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
畸变系数计算模块，被配置为：根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
拟合模块，被配置为：根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
所述系统的工作方法与实施例1提供的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法相同，这里不再赘述。
实施例3：
本公开实施例3提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法中的步骤，所述步骤为：
获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
详细步骤与实施例1提供的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法相同，这里不再赘述。
实施例4：
本公开实施例4提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法中的步骤，所述步骤为：
获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
详细步骤与实施例1提供的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法相同，这里不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
2.如权利要求1所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，其特征在于，获取的工频电场强度为变电站开关场走廊中心线上的至少一个测试点位的工频电场强度。
3.如权利要求2所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，其特征在于，获取的工频电场强度为变电站开关场走廊的不同中心线上多个测量点的工频电场强度。
4.如权利要求3所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，其特征在于，根据不同测量点的工频电场强度的大小进行分段，每段的畸变系数不同。
5.如权利要求4所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，其特征在于，根据每个分段内测量得到的工频电场强度，得到每段的畸变系数的平均值，利用畸变系数的平均值进行此分段内的电场强度拟合。
6.如权利要求1所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，其特征在于，当机器人的外壳组成材料为聚氟乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物且离地1.5米处进行测量时，畸变系数的范围为1.48到2.56。
7.如权利要求1所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法，其特征在于，变电站开关场区域中电场强度最大值出现在母线与架空出线交汇处。
8.一种变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，被配置为：获取有机器人参与和无机器人参与时的变电站内至少一个测试点位的工频电场强度；
畸变系数计算模块，被配置为：根据获取的工频电场强度，得到有机器人参与时测试点位的工频电场强度畸变系数；
拟合模块，被配置为：根据得到的畸变系数对机器人测量得到的畸变电场强度进行拟合，得到真实工频电场强度。
9.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法中的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的变电站机器人测量工频电场时畸变电场的拟合方法中的步骤。
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