CN113030549B - 一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法。将无磁芯传感阵列安装于一次地线与开关室内接地扁铁之间的连接处，以检测雷电波中的电流值大小；所述无磁芯传感阵列包括印刷电路板、设于印刷电路板上的地网铜排、设于印刷电路板上且环设于地网铜排周围的磁场传感器。本发明能够有效监测雷击发生的区域以及雷电波是否侵入开关室和研究常规故障对地网的影响。

Description

一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法
技术领域
本发明属于电力测量领域，具体涉及一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法。
背景技术
随着社会的不断发展，电力系统在我国工业生产和日常生活中得到了广泛应用，电能已成为现代工业生产的主要能源和动力，确保高质量、稳定的电能供应是电力公司的工作重点之一。
接地是确保电力系统可靠运行和人身安全的基础。随着我国电网向大容量发展，变电站自动化程度提高带来电磁问题日益突出同时变电站和出线走廊的征地越来越困难，土壤条件愈发恶劣等带来的接地工作条件越来越严格。在这个大背景下，二次设备和微电子设备对接地网电位升高和场区压差等安全性指标的要求逐步提高，电网的稳定运行对接地网的安全性和可靠性提出了越来越严格的要求。
在雷电多发的南方地区，变电站遭受雷电袭击时，雷电经一次/防雷设备流入地网后造成雷电反击的事故时有发生，极大程度上影响了设备运行安全。雷电袭击带来的停电事故不仅给用户造成不便，还常造成站内设备的损坏，经济损失严重。因此，对雷电波的监测是必要的。
在变电站过程中不仅存在高频直流脉冲电流，还存在因故障跳闸导致的交流电流。因此，在地网电流的监测中急需一种可对交直流测量的设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法，能够有效监测雷击发生的区域以及雷电波是否侵入开关室和研究常规故障对地网的影响。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法，将无磁芯传感阵列安装于一次地线与开关室内接地扁铁之间的连接处，以检测雷电波中的电流值大小；所述无磁芯传感阵列包括印刷电路板、设于印刷电路板上的地网铜排、设于印刷电路板上且环设于地网铜排周围的磁场传感器。
在本发明一实施例中，所述地网铜排为方形地网铜排，所述磁场传感器为4个，并分别以等距离L设于方形地网铜排的上下左右。
在本发明一实施例中，所述方法实现如下：
当地网铜排上流过电流时，可认为N个电流元被均匀分布在地网铜排上；假设地网铜排上流过总的电流为NI，每个电流元的值是I，位于方形地网铜排左边的磁场传感器A感测的磁场强度可表述为：
Figure BDA0003030524810000021
位于方形地网铜排下边的磁场传感器B感测的磁场强度可表述为：
Figure BDA0003030524810000022
同理可得，位于方形地网铜排右边的磁场传感器C感测的磁场强度、位于方形地网铜排上边的磁场传感器D感测的磁场强度分别表述为：
Figure BDA0003030524810000023
Figure BDA0003030524810000024
考虑到载流导体的实际中心与理论中心存在施工或工艺误差的情况，均值法被用于降低位置误差，其可描述为：
Figure BDA0003030524810000025
最终输出的结果可被描述为：
Figure BDA0003030524810000026
其中，k为距离除权系数；
由于地网中电流情况复杂，无磁芯传感阵列的无磁芯的设计易被外界电流所干扰，因此采用三角法降低测量误差，其条件为任意一磁传感器除权值超过其余三个传感器平均除权值的1.5倍时，该磁传感器的值被其余三个传感器的平均除权值所代替；
假设BC满足三角法条件，则此时输出结果可被描述为：
Figure BDA0003030524810000027
同理可得BA、BB、BD满足三角法条件时的输出结果；
进而，根据磁场与电流的关系，即可求出此时的雷电波电流值。
在本发明一实施例中，所述印刷电路板为方形印刷电路板。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明在雷电入侵变电站方面创新的提出了一种在地网铜排上检测电流的方法，并考虑了外界因素的干扰，其能够有效监测雷击发生的区域以及雷电波是否侵入开关室和研究常规故障对地网的影响。
附图说明
图1为本发明基于无磁芯传感阵列的地网电流监测示意图。
图2为本发明无磁芯传感阵列的传感原理图。
图3为本发明无磁芯传感阵列的磁场强度测量示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
如图1所示，现有的变电站内10～35kV开关室内开关柜通常为排列型联接，其柜内设备的接地线均并接在一次地线(铜排)上，一次地线(铜排)在电缆沟中与开关室内接地扁铁相连，接地扁铁构成的主地网与站内接地体相连，这样的连接方式可将雷电波导入大地。
根据上述的电气连接方式可得，当雷电流经馈线侵入开关室后，避雷器动作使得雷电波流入一次地线，无磁芯传感阵列将安装于一次地线(铜排)与开关室内接地扁铁之间的连接处，用于检测雷电波中的电流值大小，无磁芯传感阵列的传感原理如图2所示(①是印刷电路板、②是磁场传感器、③是地网铜排、④是地网铜排上的电流元)。
如图2所示，方形印刷电路板上的磁场传感器被环绕安装于地网铜排周围，由于地网铜排为扁平状导体，其在高频情况下可忽略肌肤效应。根据Biot-Savart定律可得：
Figure BDA0003030524810000031
当地网铜排上流过电流时，可以认为N个电流元(图2仅为原理说明图，仅显示5个电流元)被均匀分布在地网铜排上。考虑到无磁芯传感器在空间中易受到外界磁场的干扰，在本发明中4个传感器与地网铜排的上下左右距离均被设置为L。
假设地网铜排上流过总的电流为NI，每个电流元的值是I，图3的磁场传感器A感测的磁场强度可被表述为：
Figure BDA0003030524810000032
磁场传感器B感测的磁场强度可被表述为：
Figure BDA0003030524810000041
同理，磁场传感器C感测的磁场强度可被表述为：
Figure BDA0003030524810000042
同理，磁场传感器D感测的磁场强度可被表述为：
Figure BDA0003030524810000043
考虑到载流导体的实际中心与理论中心存在施工或工艺误差的情况，均值法被用于降低位置误差，其可被描述为：
Figure BDA0003030524810000044
最终输出的结果可被描述为：(k为距离除权系数)
Figure BDA0003030524810000045
但由于地网中电流情况复杂，无磁芯的设计易被外界电流(干扰源)所干扰，三角法被用于降低测量误差，其条件为任意一磁传感器除权值超过其余三个传感器平均除权值的1.5倍时，该磁传感器的值被其余三个传感器的平均除权值所代替。
假设Bc满足三角法条件，此时输出结果可被描述为：
Figure BDA0003030524810000046
同理可得BA、BB、BD满足三角法条件时的输出结果；
进而，根据磁场与电流的关系，即可求出此时的雷电波电流值。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法，其特征在于，将无磁芯传感阵列安装于一次地线与开关室内接地扁铁之间的连接处，以检测雷电波中的电流值大小；所述无磁芯传感阵列包括印刷电路板、设于印刷电路板上的地网铜排、设于印刷电路板上且环设于地网铜排周围的磁场传感器；所述地网铜排为方形地网铜排，所述磁场传感器为4个，并分别以等距离L设于方形地网铜排的上下左右；所述方法实现如下：
当地网铜排上流过电流时，可认为N个电流元被均匀分布在地网铜排上；假设地网铜排上流过总的电流为NI，每个电流元的值是I，位于方形地网铜排左边的磁场传感器A感测的磁场强度可表述为：
Figure FDA0003560597910000011
位于方形地网铜排下边的磁场传感器B感测的磁场强度可表述为：
Figure FDA0003560597910000012
同理可得，位于方形地网铜排右边的磁场传感器C感测的磁场强度、位于方形地网铜排上边的磁场传感器D感测的磁场强度分别表述为：
Figure FDA0003560597910000013
Figure FDA0003560597910000014
考虑到载流导体的实际中心与理论中心存在施工或工艺误差的情况，均值法被用于降低位置误差，其可描述为：
Figure FDA0003560597910000015
最终输出的结果可被描述为：
Figure FDA0003560597910000016
其中，k为距离除权系数；
由于地网中电流情况复杂，无磁芯传感阵列的无磁芯的设计易被外界电流所干扰，因此采用三角法降低测量误差，其条件为任意一磁传感器除权值超过其余三个传感器平均除权值的1.5倍时，该磁传感器的值被其余三个传感器的平均除权值所代替；
假设BC满足三角法条件，则此时输出结果可被描述为：
Figure FDA0003560597910000021
同理可得BA、BB、BD满足三角法条件时的输出结果；
进而，根据磁场与电流的关系，即可求出此时的雷电波电流值。
2.根据权利要求1所述的一种基于无磁芯传感阵列的地网电流监测方法，其特征在于，所述印刷电路板为方形印刷电路板。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114200248B (zh) * 2021-12-10 2023-08-01 国网福建省电力有限公司 一种测量雷电流的无磁芯电流传感器
CN114217170B (zh) * 2021-12-15 2024-01-23 国网福建省电力有限公司 基于地网电流分布的雷电入侵开关室定位装置及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008164449A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Tdk Corp 電流センサ
IL226488A (en) * 2013-05-21 2016-07-31 Aspect Imaging Ltd Baby crib
US9726518B2 (en) * 2012-07-13 2017-08-08 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for detection of metal objects in a predetermined space
GB2524610B (en) * 2014-03-28 2016-09-21 Technical Software Consultants Ltd A.C. Field measurement system
CN108594151B (zh) * 2018-06-02 2019-11-12 福州大学 无磁芯电流传感器的位置误差补偿法
CN112213679B (zh) * 2020-10-22 2022-11-08 国网福建省电力有限公司 基于位置信息的磁敏电流互感器估值方法

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