CN114062757A - 电网中杂散电流分布的广域同步测量方法、设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法、设备和系统。所述电网中杂散电流分布的广域同步测量方法，包括：分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息；根据预设的条件和各变电站的地理位置信息，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站；获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。该方法能够实现对筛选后的变电站中存在的杂散电流值的准确测量。
Description
技术领域
本申请涉及电力系统中杂散电流的测量技术领域，特别是涉及一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法、设备和系统。
背景技术
城市电网是一个广域连通的大规模金属系统。除了为正常的城市供电电流提供传送网络以外，城市电网还会承受来自于城市轨道交通的杂散电流入侵。城市轨道交通的杂散电流源于城市轨道交通牵引供电系统的负载电流。正常情况下，牵引供电系统的负载电流在轨道交通系统的馈线、接触网、轨道和回流线上形成通路，由于轨道绝缘良好，牵引供电系统的负载电流并不会从轨道上逃逸从而形成杂散电流。
城市轨道交通在实际运行过程中，轨道并不是严格的对地绝缘。轨道对大地存在轨—地导纳，一般认为，每公里的轨道对地电阻如果高于15Ω则认为轨道的绝缘性能是比较好的，即杂散电流的量值较小。城市轨道交通由于常年运行，轨道对大地的绝缘性能会逐渐减弱，杂散电流的量值会呈现逐年增大的趋势。而杂散电流会导致现代城市的地下金属结构的加速腐蚀，也会导致城市电网的变压器直流偏磁危害。
城市电网对轨道交通杂散电流具有强大的吸引力：城市电网变电站的接地网是埋设于地下的大片网状金属导体，具有较低的接地电阻；变压器和输电线路组成的地上输电网络的连通电阻也很小；城市电网相对于大地具有更低的电阻，能够从大地中抽取杂散电流从而形成城市电网内的杂散电流入侵现象。
由于，从轨道交通入侵至城市电力系统内的杂散电流存在复杂的时空分布特性，现有的测量手段还不能解决对杂散电流进行准确测量的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对杂散电流进行准确测量的电网中杂散电流分布的广域同步测量方法、设备和系统。
一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法，用于城市电网中的电网中杂散电流分布的广域同步测量，城市电网包括多个变电站，方法包括：
分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息；
根据预设的条件和各变电站的地理位置信息，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站；
获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。
在其中一个实施例中，城市电网还包括输电线路和避雷线，方法还包括：
分别获取目标变电站中通过避雷线和/或输电线路的电缆外皮的第二电流信号中的第二杂散电流值。
在其中一个实施例中，还包括：
将第一杂散电流值和第二杂散电流值发送给管理设备。
在其中一个实施例中，将第一杂散电流值和第二杂散电流值发送给管理设备前，还包括：
获取当前的目标变电站的标识信息，标识信息包括时钟信息和位置信息；
将第一杂散电流值和第二杂散电流值发送给管理设备，还包括：
将携带有标识信息的电流值数据发送给管理设备，电流值数据包括第一杂散电流值和第二杂散电流值。
在其中一个实施例中，根据预设的条件和各变电站的地理位置信息，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站，包括：
获取城市轨道交通路线上多个点和各变电站之间的计算距离；
根据预设的目标距离和计算距离，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站。
一种电网中杂散电流分布的广域同步测量装置，包括：
地图获取模块，用于分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息；
变电站筛选模块，用于根据预设的条件和各变电站的地理位置信息，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站；
电流值获取模块，用于获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。
一种电网中杂散电流分布的广域同步测量设备，包括：
处理器，用于分别获取城市轨道交通线路和多个变电站地理位置信息；根据预设的条件筛选出至少一个目标变电站；
第一柔性隧道磁电阻线圈，用于环绕于目标变电站中变压器中性点的接地扁钢，以获取目标变电站中通过变压器中性点上的第一电流信号；
信号调理电路，分别与第一柔性隧道磁电阻线圈和处理器连接，信号调理电路用于获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流信号；
其中，处理器还用于根据第一杂散电流信号获取第一杂散电流值。
在其中一个实施例中，设备还用于获取通过输电线路中单芯电缆外皮上的第二杂散电流值，设备包括：
第二柔性隧道磁电阻线圈，与信号调理电路连接，用于环绕于输电线路中单芯电缆外皮，以获取通过输电线路中单芯电缆外皮上的第二电流信号；
其中，信号调理电路还用于根据第二电流信号获取第二杂散电流信号；
处理器还用于根据第二电流信号获取第二杂散电流值。
在其中一个实施例中，设备还包括：
罗氏线圈，与信号调理电路连接，罗氏线圈用于获取第二电流信号中的交流信号；
信号调理电路还用于根据交流信号获取工频周期；
磁通补偿电路，分别与罗氏线圈和信号调理电路连接，磁通补偿电路用于根据交流信号和工频周期，获取磁通补偿量，并将磁通补偿量发送给第二柔性隧道磁电阻线圈，以抵消第二柔性隧道磁电阻线圈中饱和铁芯的磁通。
一种电网中杂散电流分布的广域同步测量系统，包括：
如上述的电网中杂散电流分布的广域同步测量设备，电网中杂散电流分布的广域同步测量设备还包括通信器，通信器用于分别发送各目标变电站的第一杂散电流值；
管理设备，与电网中杂散电流分布的广域同步测量设备的通信器通信连接，用于接收目标变电站的第一杂散电流值，并对接收到的目标变电站的第一杂散电流值进行评估。
上述电网中杂散电流分布的广域同步测量方法，包括：分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息；根据预设的条件和各变电站的地理位置信息，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站；获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。本发明通过对变电站和城市轨道地理信息的处理，实现对周围附近受轨道交通影响较大的变电站的筛选，并通过对变电中变压器上的电流信号的采集和处理，实现对筛选后的变电站中存在的杂散电流值的准确测量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量方法流程示意图之一；
图2为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量方法流程示意图之二；
图3为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量方法流程示意图之三；
图4为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量方法流程示意图之四；
图5为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量方法流程示意图之五；
图6为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量方法流程示意图之六；
图7为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量装置示意图；
图8为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量设备示意图之一；
图9为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量设备现场应用示意图之一；
图10为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量设备示意图之二；
图11为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量设备现场应用示意图之二；
图12为一个实施例中电网中杂散电流分布的广域同步测量设备现场应用示意图之三。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种电流信号，但这些电流信号不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个电流信号与另一个电流信号区分。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在其中一个实施例中，如图1所示，提供了一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法。所述电网中杂散电流分布的广域同步测量的方法包括了步骤S100～S300。
步骤S100，分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息。
具体地，地理位置信息描述的是城市轨道交通路线以及变电站的空间关系，其中，描述空间关系的方法有很多种，例如，通过地理坐标系统对城市轨道交通路线以及变电的位置进行经纬度描述，再例如，通过地图软件上的横纵坐标对城市轨道交通路线以及变电的位置进行描述，可以理解的是，上述城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息描述，仅用于示例性描述，而不用于限定本申请的保护范围。
具体地，本实施例为了提高本方案实施的准确性，将当前待测量城市的所有电网的连接线的地理位置信息，以及轨道交通路线的地理位置信息，均标记在地图软件中，其中，所有电网的连接线的地理位置信息中包括了变电站的地理位置信息以及变电站之间的输电线路连接的接线信息。本实施例中可以通过将收集的城市电网的地理接线信息和轨道交通的地理分布信息在地图软件上标出，并且，其中的变电站与轨道交通路线之间的距离也可以由地图软件来辅助计算。
步骤S200，根据预设的条件和各变电站的地理位置信息，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站。
步骤S300，获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。
经过筛选的目标变电站中，输电线路和输电线路电缆芯线是最为重要的杂散电流通道。在运行过程中，输电线路和电缆芯线带有高压电，若直接开展测量会发生触电问题。然而，变电站中所有线路均与母线连接，并且杂散电流是通过变压器中性点和绕组到达母线再从线路流出，因此，本实施例中可以根据电流守衡原理，将变压器中性点通过的杂散电流等效为变电站中所有线路中总体的杂散电流。而且，变压器中性点的通路是直流接地的，测量电流时不存在触电的风险，本实施例即可以通过测量目标变电站的变压器中性点上，通过的包含第一杂散电流的第一电流信号，获取准确的第一杂散电流值。
在其中一个实施例中，如图2所示，提供了一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法，其中上述步骤S200还包括了步骤S210～S220。
步骤S210，获取城市轨道交通路线上多个点和各变电站之间的计算距离。
步骤S220，根据预设的目标距离和计算距离，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站。
本实施例通过合理获取城市轨道交通路线上多个点以及变电站之间的计算距离，可以达到在不遗漏目标变电站的前提下，降低了筛选整个城市轨道交通线路的计算量。
在其中一个实施例中，如图3所示，提供一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法，步骤S210还包括步骤S2101～S2102，步骤S220还包括步骤S2201。本实施例中，城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息主要为城市轨道交通线路上各点的经纬度坐标和各变电站的经纬度坐标。
步骤S2101，获取变电站与城市轨道交通线路上其中一点的南北方向的距离。
其中，LN为变电站与城市轨道交通线路上其中一点南北方向的距离，Y为城市轨道交通线路上其中一点的纬度坐标，Yi为目标变电站的纬度坐标，θ＝(Y+Yi)π/360，赤道半径a＝637137km，离心率e2＝0.00669438。
具体地，在地图上城市轨道交通路线可以预设多个离散点，每个离散点之间的间隔可以是100米也可以是200米，在此不做限定，本实施例可以通过选取其中的一个离散点的坐标，首先获取目标变电站和选取的其中一个的离散点南北方向的距离。
步骤S2102，获取变电站与城市轨道交通线路上其中一点的东西方向的距离。
其中，LE为变电站与城市轨道交通线路上其中一点东西方向的距离，X为城市轨道交通线路上其中一点的经度坐标，Xi为目标变电站的经度坐标，θ＝(Y+Yi)π/360，赤道半径a＝637137km，离心率e2＝0.00669438。
本实施例可以通过继续选取上述其中的一个离散点的坐标，并获取目标变电站和选取的其中一个的离散点东西方向的距离。
步骤S2201，根据目标距离公式筛选出距离城市轨道交通目标距离范围内的至少一个目标变电站。其中，目标距离公式为：
L为目标距离。
具体地，本实施例可以计算地图上轨道交通线路的所有离散点与变电站之间的南北和东西方向上距离，并根据预设的目标距离，对城市轨道交通线路周围的一定范围内变电站进行筛选，以获取满足条件的目标变电站。
在其中一个实施例中，步骤S220中所述的目标距离为5公里。
具体地，目标距离可以根据工程经验和仿真计算的结果获取。其中，目标距离如果较小，则会容易造成筛选变电站的遗漏；而目标距离较大可能没有更好的评估优势，反而会导致数据统计量的增加。其中，评估指的是对城市轨道交通入侵到城市电网杂散电流大小以及分布的评价。本实施例中设置目标距离为5公里可以在不遗漏筛选目标变电站的同时，避免了数据统计量过大的现象。
在其中一个实施例中，目标变电站内还包括输电线路和避雷针，如图4所示，提供了一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法。所述电网中杂散电流分布的广域同步测量方法还包括步骤S400。
步骤S400，分别获取各目标变电站内通过避雷针和/或输电线路中电缆外皮上的第二杂散电流值。
其中，正如背景所述，城市电网在广阈上连接的不同变电站和线路形成了复杂的杂散电流分布路径，也就造成了从城市轨道交通入侵至城市电力系统内的杂散电流存在复杂的时间以及空间分布特性，然而，上述对目标变电站中变压器中性点的第一电流信号进行监测，通常会忽略以及无法测量避雷线和电缆上通过的杂散电流。因此，本实施例还可以通过对各目标变电站内通过避雷针和/或输电线路中电缆外皮上流经过的电流信号进行测量，完善对城市轨道交通入侵至城市电力系统杂散电流的测量和监测。
其中，为了完善对城市轨道交通入侵至城市电力系统杂散电流的测量和监测，在上述的电网中杂散电流分布的广域同步测量的方法中，还可以获取城市电网系统中，变电站线路连接的杆塔的经纬度坐标，再进一步分析轨道交通和城市电网之间的紧密程度，即可观察城市电力系统中的线路和轨道交通之间的位置，在不需计算杆塔与轨道交通上其中某一离散点的距离的情况下，辅助判断杂散电流入侵路径完善对城市轨道交通入侵至城市电力系统杂散电流的监测。
在其中一个实施例中，继续参看图4，所述电网中杂散电流分布的广域同步测量方法还包括步骤S500。
步骤S500，将第一杂散电流值和第二杂散电流值发送给管理设备。
具体地，可以通过无线，也可以通过有线的方式将第一杂散电流值和第二杂散电流值发送给管理设备。管理设备在接收到第一杂散电流值和第二杂散电流值后，可以实现对城市轨道交通入侵至城市电力系统杂散电流整体的监测。
在其中一个实施例中，如图5所示，提供一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法，其中，上述电网中杂散电流分布的广域同步测量方法中的步骤S500前，还包括步骤S600，并且步骤S500还包括步骤S510。
步骤S600，获取当前的目标变电站的标识信息，标识信息包括时钟信息和位置信息。
步骤S510，将携带有标识信息的电流值数据发送给管理设备，电流值数据包括第一杂散电流值和第二杂散电流值。
其中，由于杂散电流与城市轨道交通路线的列车牵引状态有关，所以城市轨道交通路线入侵城市电网系统的杂散电流呈现缓慢的实时变化的特性。正是由于城市轨道交通路线入侵城市电网系统的杂散电流随时间和空间的变化特性异常复杂，目前无法通过仿真的方法来取得。但是在实际的现场应用中，又需要对变压器直流偏磁进行风险预警，所以获取测量的杂散电流的时间信息和地理位置信息，并将标有时间信息和地理位置信息的杂散电流值发送给管理设备，为杂散电流流通方向和大小的测量，积累现场实测的数据，以及实现较大范围的同步测量，进而取得了城市电网多路径杂散电流分布，并用于变压器直流偏磁风险预警和相关的治理措施选型。
在其中一个实施例中，如图6所示，提供一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法流程示意图。其中，所述电网中杂散电流分布的广域同步测量方法包括步骤S710～S780。
步骤S710，分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息。
步骤S720，获取目标变电站与城市轨道交通线路上其中一点的南北方向的距离。
步骤S730，获取目标变电站与城市轨道交通线路上其中一点的东西方向的距离。
步骤S740，根据目标距离公式筛选出距离城市轨道交通5公里范围内的至少一个目标变电站。
步骤S750，获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。
步骤S760，分别获取各目标变电站内通过避雷针和/或输电线路中电缆外皮上的第二杂散电流值。
步骤S770，获取当前的目标变电站的标识信息，标识信息包括时钟信息和位置信息。
步骤S780，将携带有标识信息的电流值数据发送给管理设备，电流值数据包括第一杂散电流值和第二杂散电流值。
上述实施例中，通过测量变压器中性点上通过的包含第一杂散电流的第一电流信号获取准确的第一杂散电流值；还可以通过对各目标变电站内通过避雷针和/或输电线路中电缆外皮上流经过的电流信号进行测量，完善对城市轨道交通入侵至城市电力系统杂散电流的测量和监测。
应该理解的是，虽然图1-图6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-图6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。
在其中一个实施例中，如图7提供一种电网中杂散电流分布的广域同步测量装置100。电网中杂散电流分布的广域同步测量装置100包括：地图获取模块110，变电站筛选模块120和电流值获取模块130。其中，地图获取模块110用于分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息；变电站筛选模块120用于根据预设的条件和各变电站的地理位置信息，从多个变电站中筛选出至少一个目标变电站；电流值获取模块130用于获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。
关于电网中杂散电流分布的广域同步测量装置的具体限定可以参见上文中对于电网中杂散电流分布的广域同步测量方法的限定，在此不再赘述。上述电网中杂散电流分布的广域同步测量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。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在一个实施例中，如图8所示，提供一种电网中杂散电流分布的广域同步测量设备200，电网中杂散电流分布的广域同步测量设备200包括：第一柔性隧道磁电阻线圈210，信号调理电路220和处理器230。处理器230用于分别获取城市轨道交通线路和多个变电站地理位置信息；根据预设的条件筛选出至少一个目标变电站；第一柔性隧道磁电阻线圈210用于环绕于目标变电站中变压器中性点的接地扁钢，以获取目标变电站中通过变压器中性点上的第一电流信号；信号调理电路220分别与第一柔性隧道磁电阻线圈210和处理器230连接，信号调理电路220用于获取目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流信号；其中，处理器230还用于根据第一杂散电流信号获取第一杂散电流值。
具体地，在处理器230筛选出目标变电站后，请参考图9，提供了一种电网中杂散电流分布的广域同步测量装置现场应用图。在使用第一柔性隧道磁电阻线圈210用于将通过变压器中性点接地扁钢的电流转换为0～5V的标准电压信号并接入信号调理电路220。信号调理电路220接收全球定位系统(Global Positioning System，GPS)天线发送的位置信息和时钟信息，由于杂散电流是低频电流信号，频率上限不超过5Hz，因此，本实施例针对变压器中性点电流信号，进行截止频率为5Hz的低通滤波，获取第一杂散电流信号，处理器230根据第一杂散电流信号获取第一杂散电流值，并最终将携带位置信息、时钟信息和经滤波后的第一杂散电流值按每秒5组数据的速度通过远距离无线电(Long Range Radio，LORA)和第四代的移动信息系统(the 4th generation mobile communication technology，4G)模块无线送出。可以理解的是，本实施例中无线传输模块是4G通信技术，也可以是5G通信技术等，只要是能进行无线传输数据技术即可。
在其中一个实施例中，如图10所示，提供了一种杂散电流设备200。所述电网中杂散电流分布的广域同步测量设备200还用于测量通过输电线路中单芯电缆外皮上的第二杂散电值，电网中杂散电流分布的广域同步测量设备200还包括：第二柔性隧道磁电阻线圈240。第二柔性隧道磁电阻线圈240与信号调理电路220连接，第二柔性隧道磁电阻线圈240用于环绕于输电线路中单芯电缆外皮，以获取通过输电线路中单芯电缆外皮上的第二电流信号；处理器230还用于根据第二电流信号获取第二杂散电流值。
使用柔性隧道磁电阻线圈测量输电线路的架空避雷线和三芯电缆外皮上通过的杂散电流，示意图与图9类似，只是柔性杂散电流传感器的安装位置变为输电线路避雷线和三芯电缆，以测量通过输电线路避雷线和三芯电缆表皮上的杂散电流。
在其中一个实施例中，继续参看图10，上述用于测量通过输电线路中单芯电缆外皮上的第二杂散电值的杂散电流设备200还包括：罗氏线圈250和磁通补偿电路260。
罗氏线圈250与信号调理电路220连接，为使图简洁，图中未示罗氏线圈250与信号调理电路220的连接线，罗氏线圈250用于获取第二电流信号中的交流信号；信号调理电路220还用于根据交流信号获取工频周期；磁通补偿电路260分别与罗氏线圈250和信号调理电路220连接，磁通补偿电路260用于根据交流信号和工频周期，获取磁通补偿量，并将磁通补偿量发送给第二柔性隧道磁电阻线圈240，以抵消第二柔性隧道磁电阻线圈240中饱和铁芯的磁通。
其中，杂散电流在入侵城市电网的过程中，会在变压器绕组上形成直流磁动势。变压器绕组的直流磁动势作用于变压器铁芯会导致变压器铁芯产生一个偏置的磁通密度。根据变压器的非线性励磁特性，铁芯只要磁通发生偏置就会出现励磁电流半周饱和。励磁电流半周饱和表现为变压器在一个励磁周期内有半周的波形处于幅值飙升的情况。由于励磁电流的正负半周不对称，变压器损耗增大，温度会升高，并伴随振动加剧和噪声增加等异常情况。
具体地，城市电网中用于传输的电缆除了包括高压三芯电缆，还包括了高压单芯电缆。其中，高压单芯电缆是一种特殊的情况。高压三芯电缆由于三相的导线位于同一个电缆内，所以三相的负载电流相互抵消，并不影响第二杂散电流的测量，而高压单芯电缆由于只有单相芯线位于电缆之内，所以幅值较高的交流负载电流会导致用于测量的第二柔性隧道磁电阻线圈240的铁芯饱和，从而影响第二杂散电流的测量结果，因此需要使用特别的测量方法来进行矫正。
具体地，本实施例通过使用第二柔性隧道磁电阻线圈240和罗氏线圈250测量高压单芯电缆外皮上通过的第二杂散电流。其中，第二柔性隧道磁电阻线圈240和罗氏线圈250测量高压单芯电缆外皮上通过的第二杂散电流示意图请参考图11。具体地，使用罗氏线圈250测量高压单芯电缆的交流负载电流，再通过磁通补偿电路260动态可以抵消第二柔性隧道磁电阻线圈240铁芯的交流磁通，令第二柔性隧道磁电阻线圈240铁芯的磁通不发生偏置，从而正确地测量杂散电流。
具体地，如图12所示，提供了一种电网中杂散电流分布的广域同步测量设备的现场应用图。本实施例中的磁通补偿电路包括：锁相环261、采样和存储电路262、延时电路263和交流磁通动态补偿电路264。使用第二柔性隧道磁电阻线圈240和罗氏线圈250测量高压单芯电缆外皮上通过的第二杂散电流时，罗氏线圈250只能测量交流电流，罗氏线圈250输出的正比于交流负载电流的电压波形接入锁相环261以测量电流的工频频率和接入的交流电流值，采样和存储电路262对工频频率和交流电流值进行实时采样，并以0.05s的时间段间隔存储电流数据。可以理解的是，上述储存电流数据的时间段间隔大于0.02秒都可以，本实施例多存一点时间是为了增加存储深度，防止部分存储单元损坏带来的不利影响。锁相环261测量的工频频率送往延时电路263，延时电路263将采样和存储电路262储存的0.05s时间段内的电流数据延后一个周波，再传送给交流磁通动态补偿电路264。交流磁通动态补偿电路264再按GPS脉冲沿触发，给第二柔性隧道磁电阻线圈240的铁芯进行交流磁通的动态抵消，保持第二柔性隧道磁电阻线圈240铁芯的磁通不发生偏置。可以理解的是，在稳态的工频电流信号上，前一周期的信号波和下一周期的信号波的工频电流是一样的，两者相减即可抵消。理论上等效的，因此，可以理解的是，如果延时半个周期的信号波，相加也是一样的效果。而延时一周期的信号波相减的好处是时间比较充裕，有利于对装置中信号波的控制。并且，相对来说，延时半个周期的信号波再按GPS脉冲沿触发的次数是延时半个周期的信号波再按GPS脉冲沿触发的次数的2倍，触发次数的增加可能会导致测量的可靠性相对低一些。
相似地，输电线路避雷线和电缆外皮上通过杂散电流按位置、时标和经滤波后的电流测量数据的形式，以每秒5组数据的速度通过LORA和4G模块无线送出。
在其中一个实施例中，提供了一种电网中杂散电流分布的广域同步测量系统，包括：如上述的电网中杂散电流分布的广域同步测量设备200，通信器和管理设备。如上述的电网中杂散电流分布的广域同步测量设备200，电网中杂散电流分布的广域同步测量设备200还包括通信器，通信器用于分别发送各目标变电站的第一杂散电流值；管理设备与电网中杂散电流分布的广域同步测量设备的通信器通信连接，管理设备用于接收目标变电站的第一杂散电流值，并对接收到的目标变电站的第一杂散电流值进行评估。
无线通讯软件通过LORA和4G接口接入带位置和时标的电网中杂散电流分布的广域同步测量数据并存入数据库中，例如SQLite数据库，根据位置和时标实现杂散电流的大范围同步展示。
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)
1.一种电网中杂散电流分布的广域同步测量方法，其特征在于，用于城市电网中的杂散电流分布的广域同步测量，所述城市电网包括多个变电站，所述方法包括：
分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息；
根据预设的条件和各所述变电站的地理位置信息，从多个所述变电站中筛选出至少一个目标变电站；
获取所述目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述城市电网还包括输电线路和避雷线，所述方法还包括：
分别获取所述目标变电站中通过所述避雷线和/或所述输电线路的电缆外皮的第二电流信号中的第二杂散电流值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述第一杂散电流值和所述第二杂散电流值发送给管理设备。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述第一杂散电流值和所述第二杂散电流值发送给管理设备前，还包括：
获取当前的所述目标变电站的标识信息，所述标识信息包括时钟信息和位置信息；
所述将所述第一杂散电流值和所述第二杂散电流值发送给管理设备，还包括：
将携带有所述标识信息的电流值数据发送给所述管理设备，所述电流值数据包括所述第一杂散电流值和所述第二杂散电流值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的条件和各所述变电站的地理位置信息，从多个所述变电站中筛选出至少一个目标变电站，包括：
获取所述城市轨道交通路线上多个点和各所述变电站之间的计算距离；
根据预设的目标距离和所述计算距离，从多个所述变电站中筛选出至少一个目标变电站。
6.一种电网中杂散电流分布的广域同步测量装置，其特征在于，包括：
地图获取模块，用于分别获取城市轨道交通线路和多个变电站的地理位置信息；
变电站筛选模块，用于根据预设的条件和各所述变电站的地理位置信息，从多个所述变电站中筛选出至少一个目标变电站；
电流值获取模块，用于获取所述目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流值。
7.一种电网中杂散电流分布的广域同步测量设备，其特征在于，包括：
处理器，用于分别获取城市轨道交通线路和多个变电站地理位置信息；根据预设的条件筛选出至少一个目标变电站；
第一柔性隧道磁电阻线圈，用于环绕于所述目标变电站中变压器中性点的接地扁钢，以获取所述目标变电站中通过变压器中性点上的第一电流信号；
信号调理电路，分别与所述第一柔性隧道磁电阻线圈和所述处理器连接，所述信号调理电路用于获取所述目标变电站中通过变压器中性点的第一电流信号中的第一杂散电流信号；
其中，所述处理器还用于根据所述第一杂散电流信号获取所述第一杂散电流值。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备还用于获取通过输电线路中单芯电缆外皮上的第二杂散电流值，所述设备包括：
第二柔性隧道磁电阻线圈，与所述信号调理电路连接，用于环绕于所述输电线路中单芯电缆外皮，以获取通过输电线路中单芯电缆外皮上的第二电流信号；
其中，所述信号调理电路还用于根据所述第二电流信号获取第二杂散电流信号；
所述处理器还用于根据所述第二电流信号获取第二杂散电流值。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
罗氏线圈，与所述信号调理电路连接，所述罗氏线圈用于获取所述第二电流信号中的交流信号；
所述信号调理电路还用于根据所述交流信号获取工频周期；
磁通补偿电路，分别与所述罗氏线圈和所述信号调理电路连接，所述磁通补偿电路用于根据所述交流信号和所述工频周期，获取磁通补偿量，并将所述磁通补偿量发送给所述第二柔性隧道磁电阻线圈，以抵消所述第二柔性隧道磁电阻线圈中饱和铁芯的磁通。
10.一种电网中杂散电流分布的广域同步测量系统，其特征在于，包括：
如权利要求7至9任一项所述的电网中杂散电流分布的广域同步测量设备，所述电网中杂散电流分布的广域同步测量设备还包括通信器，所述通信器用于分别发送各所述目标变电站的第一杂散电流值；
管理设备，与所述电网中杂散电流分布的广域同步测量设备的通信器通信连接，用于接收所述目标变电站的第一杂散电流值，并对接收到的所述目标变电站的第一杂散电流值进行评估。
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