CN114441837B

CN114441837B - 基于双轴电场传感芯片的电压测量方法及装置

Info

Publication number: CN114441837B
Application number: CN202210356977.1A
Authority: CN
Inventors: 李鹏; 田兵; 吕前程; 林跃欢; 张佳明; 骆柏锋; 尹旭; 陈仁泽; 聂少雄; 谭则杰; 王志明; 李立浧
Original assignee: Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co Ltd
Current assignee: Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co Ltd
Priority date: 2022-04-06
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2042-04-06
Also published as: CN114441837A

Abstract

本申请涉及一种基于双轴电场传感芯片的电压测量方法、装置、处理设备、系统和存储介质。所述方法应用于电压测量系统；处理设备获取第一双轴电场传感器和第二双轴电场传感器测量的第一电场强度和第二电场强度，第一双轴电场传感器和第二双轴电场传感器分别位于待测导线的两侧，第二双轴电场传感器与第一双轴电场传感器的敏感轴方向相同；处理设备获取第一双轴电场传感器与第二双轴电场传感器的第一距离、待测导线的半径和待测导线与零电位参考点之间的第二距离；处理设备根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离，得到待测导线相对零电位参考点的电位差。该电压测量系统安装相对简单，可以实现即插即用。

Description

基于双轴电场传感芯片的电压测量方法及装置

技术领域

本申请涉及电压测量技术领域，特别是涉及一种基于双轴电场传感芯片的电压测量方法及装置。

背景技术

目前，电流和电压是电力系统最重要的运行状态数据，如何获取电流和电压数据一直都是电力系统重要的研究课题。

传统的获取电压的手段主要是通过电压互感器采集电压，但电压互感器体积大、重量重，不能适应电力物联网对广泛部署的要求。

随着电场传感芯片相关材料和工艺的技术进步，出现了可用于电力系统电场测量的基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）技术的电场传感芯片。但由于电力线路周围的电场不是均匀分布的，因此，若要采用电场传感芯片测量电力线路周围的电场来得到电压，往往需要将传感芯片相对待测导线固定，以保证传感芯片与导线之间的相对位置不变，因此，该方法无法实现即插即用。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种安装要求相对较低，可以即插即用的基于双轴电场传感芯片的电压测量装置、方法、处理设备、系统和存储介质。

第一方面，本申请提供了一种基于双轴电场传感芯片的电压测量方法。所述方法应用于电压测量系统，所述电压测量系统包括第一双轴电场传感器、第二双轴电场传感器以及处理设备，所述第一双轴电场传感器和所述第二双轴电场传感器分别位于待测导线的两侧；

所述处理设备获取第一电场强度和第二电场强度，其中，所述第一电场强度包括所述第一双轴电场传感器所测量的各敏感轴方向的电场强度，所述第二电场强度包括所述第二双轴电场传感器所测量的各敏感轴方向的电场强度，其中，所述第二双轴电场传感器与所述第一双轴电场传感器的敏感轴方向相同；

所述处理设备获取所述第一双轴电场传感器与所述第二双轴电场传感器的第一距离、所述待测导线的半径和所述待测导线与零电位参考点之间的第二距离；

所述处理设备根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，得到所述待测导线相对所述零电位参考点的电位差。

本实施例中，只需将第一双轴电场传感器和第二双轴电场传感器分别设于待测导线两侧，并保证所述第二双轴电场传感器与所述第一双轴电场传感器的敏感轴方向相同，即可实现待测导线的电压的测量，无需得知传感芯片与待测导线的相对位置关系，因此，安装相对简单，可以实现即插即用。另外，本发明的电压测量系统采用非接触式测量方式，无需破坏被测导体的线路结构，使用较为方便。

在其中一个实施例中，所述处理设备根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，得到所述待测导线相对所述零电位参考点的电位差，包括：

所述处理设备根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，利用目标公式计算所述电位差；其中，所述目标公式为：

其中，

，

，V为所述电位差，m为所述第一距离，E _1X为所述第一双轴电场传感器在X敏感轴方向测得的电场强度，E _1y为所述第一双轴电场传感器在Y敏感轴方向测得的电场强度，E _2X为所述第二双轴电场传感器在X敏感轴方向测得的电场强度，E _2y为所述第二双轴电场传感器在Y敏感轴方向测得的电场强度，x ₀为所述第二距离，r为所述待测导线的半径，θ ₁为第一连线与第二连线之间的夹角，所述第一连线与所述待测导线垂直且为所述第一双轴电场传感器与所述待测导线之间的连线，所述第二连线与所述待测导线的投影垂直且为所述第一双轴电场传感器与所述待测导线的投影之间的连线，θ ₂为第三连线与第四连线之间的夹角，所述第三连线与所述待测导线垂直且为所述第二双轴电场传感器与所述待测导线之间的连线，所述第四连线与所述待测导线的投影垂直且为所述第二双轴电场传感器与所述待测导线的投影之间的连线。

本实施例中，通过在获取第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离后，将第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离代入目标公式，得到待测导线的电压，从而实现待测导线的电压的测量。

在其中一个实施例中，所述电压测量系统还包括输入模块，所述处理设备包括处理模块；

所述输入模块接收用户输入的所述第一距离、所述待测导线的半径以及所述第二距离，并向所述处理模块发送所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，以由所述处理模块根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离得到所述电位差。

本实施例中，通过输入模块输入第一距离、半径以及第二距离并发送给处理模块，以便处理设备获取第一电场强度和所述第二电场强度后，可根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离得到待测导线的电压。另外，当输入模块是独立的计算机设备，用户可以通过无线通信方式输入数据，输入数据较为便利，且输入数据时无需过于靠近待测导线，安全性较高。

在其中一个实施例中，所述处理设备还包括报警器；

所述处理模块判断所述第一电场强度和所述第二电场强度中是否存在两个同时为零且属于同一敏感轴方向上的电场强度；

所述处理模块在所述第一电场强度和所述第二电场强度中存在两个同时为零且属于同一敏感轴方向上的电场强度的情况下，向所述报警器输出报警指令；

所述报警器，用于响应所述报警指令进行报警。

本实施例中，通过在第一电场强度和所述第二电场强度中存在两个同时为零且属于同一敏感轴方向上的电场强度时，输出报警指令，使报警器响应所述报警指令进行报警，从而提示用户电压测量系统安装角度有误，以避免安装角度错误导致无法测量待测导线的电压。

在其中一个实施例中，所述电压测量系统还包括中部设有缺口的结构体；

所述第一双轴电场传感器和所述第二双轴电场传感器设于所述结构体中，且分别位于所述缺口的两侧，所述结构体用于限位固定所述第一双轴电场传感器和所述第二双轴电场传感器，以使所述第一双轴电场传感器与所述第二双轴电场传感器的敏感轴方向相同，所述第一双轴电场传感器与所述第二双轴电场传感器之间的距离不变。

本实施例中，通过将第一双轴电场传感器和第二双轴电场传感器设于结构体上，从而第一双轴电场传感器和第二双轴电场传感器相对位置不变，进而保证第一距离不变，避免因第一距离变化导致测量有误。另外，通过将第一双轴电场传感器和第二双轴电场传感器设于结构体上，使得安装电压测量系统时只需对结构体进行操作，从而降低了安装难度。

第二方面，本申请提供了一种基于双轴电场传感芯片的电压测量装置。所述装置应用于电压测量系统，所述电压测量系统包括第一双轴电场传感器、第二双轴电场传感器以及处理设备，所述第一双轴电场传感器和所述第二双轴电场传感器分别位于待测导线的两侧；所述装置包括：

获取模块，用于获取第一电场强度和第二电场强度，其中，所述第一电场强度包括所述第一双轴电场传感器所测量的各敏感轴方向的电场强度，所述第二电场强度包括所述第二双轴电场传感器所测量的各敏感轴方向的电场强度，其中，所述第二双轴电场传感器与所述第一双轴电场传感器的敏感轴方向相同；

所述获取模块，还用于获取所述第一双轴电场传感器与所述第二双轴电场传感器的第一距离、所述待测导线的半径和所述待测导线与零电位参考点之间的第二距离；

所述处理模块，用于根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，得到所述待测导线相对所述零电位参考点的电位差。

第三方面，本申请还提供了一种处理设备，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：

获取第一电场强度和第二电场强度，其中，所述第一电场强度包括所述第一双轴电场传感器所测量的各敏感轴方向的电场强度，所述第二电场强度包括所述第二双轴电场传感器所测量的各敏感轴方向的电场强度，其中，所述第二双轴电场传感器与所述第一双轴电场传感器的敏感轴方向相同；

获取所述第一双轴电场传感器与所述第二双轴电场传感器的第一距离、所述待测导线的半径和所述待测导线与零电位参考点之间的第二距离；

根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，得到所述待测导线相对所述零电位参考点的电位差。

第四方面，本申请还提供了一种电压测量系统，包括第一双轴电场传感器、第二双轴电场传感器以及如上实施例所述的处理设备。

第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

上述基于双轴电场传感芯片的电压测量装置、处理设备、系统和存储介质，只需将第一电场传感器和第二电场传感器分别设于待测导线两侧，并保证所述第二双轴电场传感器与所述第一双轴电场传感器的敏感轴方向相同，即可实现待测导线的电压的测量，无需得知传感芯片与待测导线的相对位置关系，因此，第一双轴电场传感器和第二双轴电场传感器的安装相对简单，可以实现即插即用。另外，本发明的电压测量系统采用非接触式测量方式，无需破坏被测导体的线路结构，使用较为方便。

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为一个实施例中电压测量方法的流程示意图；

图2为一个实施例中电压测量系统的结构示意图；

图3为一个实施例中处理设备的内部结构图；

图4为图2中第一双轴电场传感器与待测导线的相对位置关系示意图；

图5为另一个实施例中电压测量系统的结构示意图。

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元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

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。

正如背景技术所述，现有技术中的采用电场传感芯片测量电力线路周围的电场来得到电压的方法为：往往需要将传感芯片相对待测导线固定，以保证传感芯片与导线之间的相对位置不变，进而计算电场传感芯片与待测导线的相对位置关系，并提前获取电压与电场之间的比例关系，基于相对位置关系和该比例关系获取待测导线的电压。由于需要获取相对位置关系，并提前获取电压-电场之间的比例关系，因此，无法实现即插即用。

为了解决上述技术问题，如图1和图2所示，本发明提供了一种基于双轴电场传感芯片的电压测量方法，方法应用于电压测量系统，电压测量系统包括第一双轴电场传感器T1、第二双轴电场传感器T2以及处理设备，第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2分别位于待测导线S的两侧；

S101：处理设备获取第一电场强度和第二电场强度，其中，第一电场强度包括第一双轴电场传感器T1所测量的各敏感轴方向的电场强度，第二电场强度包括第二双轴电场传感器T2所测量的各敏感轴方向的电场强度，其中，第二双轴电场传感器T2与第一双轴电场传感器T1的敏感轴方向相同；

S102：处理设备获取第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2的第一距离、待测导线S的半径和待测导线S与零电位参考点之间的第二距离；

S103：处理设备根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离，得到待测导线S相对零电位参考点的电位差。

其中，示例性地，如图2所示，第一双轴电场传感器T1的X敏感轴方向和第二双轴电场传感器T2的X敏感轴方向相同，第一双轴电场传感器T1的Y敏感轴方向和第二双轴电场传感器T2的Y敏感轴方向相同。

上述结构中，该处理设备可以为单片机、DSP、FPGA 等嵌入式系统，处理设备、第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2可以集成在一起，处理设备分别与第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2连接，以获取第一电场强度和第二电场强度。

可以理解，处理设备也可以是独立的计算机设备，例如个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等。当处理设备是独立的计算机设备时，处理设备分别与第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2无线通信连接，第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2通过无线通讯方式将测量的第一电场强度和第二电场强度发送给处理设备，而第一距离、半径以及第二距离可以预先确定，并可预存于处理设备中。因此，处理设备在获取测量数据后，可直接得到待测导线S的电压。

当处理设备为独立的计算机设备时，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图3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、通信接口、显示屏和输入装置（即输入模块）。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和计算机程序。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。该计算机设备的通信接口用于与电场传感器阵列结构进行无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC（近场通信）或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现以下步骤：

获取第一电场强度和第二电场强度，其中，第一电场强度包括第一双轴电场传感器T1所测量的各敏感轴方向的电场强度，第二电场强度包括第二双轴电场传感器T2所测量的各敏感轴方向的电场强度，其中，第二双轴电场传感器T2与第一双轴电场传感器T1的敏感轴方向相同；

获取第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2的第一距离、待测导线S的半径和待测导线S与零电位参考点之间的第二距离；

根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离，得到待测导线S相对零电位参考点的电位差。

应用中，第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2可以包括存储器，第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2的测量的第一电场强度和第二电场强度可以预先存储于存储器中，当处理设备与第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2通信连接时，第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2将存储的测量数据一并发送给处理设备。

示例性地，处理设备为包括蓝牙模块的智能手机，第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2也包括蓝牙模块，处理设备通过蓝牙分别与第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2进行连接，第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2将测量的第一电场强度和第二电场强度发送给手机，在用户输入第一距离、半径以及第二距离后，手机基于接收的第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离，得到待测导线S的电压并显示。

应用中，可以提前获取并预存第一距离、半径以及第二距离；当处理设备获取第一电场强度、第二电场强度后，调取预存的第一距离、半径以及第二距离，然后根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离，得到待测导线S相对零电位参考点的电位差；在得到待测导线S的电位差后，可以将电位差数据和得到该电位差数据的时间进行存储，以便用户在需要时获取待测导线S在各时间节点的电压。可选地，处理设备还可以周期性地获取第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2测量的第一电场强度和第二电场强度，将测量数据和对应获取时间存储于指定存储介质中；然后，在用户输入测量时间、第一距离、半径以及第二距离后，处理设备从存储介质中调取离该测量时间最近的第一电场强度和第二电场强度数据，进而得到待测导线S在该测量时间的电压。

另外，不同于现有装置基于电容分压原理测量电压，本申请采用电场反演方式，通过非侵入方式测量待测导线S的电压。因此，本申请所述的电压测量系统，无需接入电力系统，安装时不需要断电，且不需要安装地线，则不存在绝缘的问题。且第一双轴电场传感器T1、第二双轴电场传感器T2以及处理设备均可以采用芯片，因此，电压测量系统的体积可以做的非常小，从而便于安装。进一步地，由于本申请测量电压无需得知电场传感器与待测导线的相对位置关系，因此，安装位置无特别要求，进而便于安装。

本实施例中，只需将第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2分别设于待测导线S两侧，并保证第二双轴电场传感器T2与第一双轴电场传感器T1的敏感轴方向相同，即可实现待测导线S的电压的测量，无需得知传感芯片与待测导线S的相对位置关系，也无需提前获取电压与电场之间的比例关系，并且对两个双轴电场传感器的安装位置不进行限制，因此，安装相对简单，可以实现即插即用。另外，本发明的电压测量系统采用非接触式测量方式，无需破坏被测导体的线路结构，使用较为方便。

在一个实施例中，步骤S103包括：处理设备根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离，利用目标公式计算电位差；其中，目标公式为：

其中，

，

推导出上述目标公式的过程如下：

假设长直导线（即待测导线S）均匀带电，单位长度上的电荷为λ，根据高斯定理，距离长直导线x处的电场强度为：

在待测导线S外选取一点作为电位参考点，电位参考点与待测导线S的距离为x ₀。针对于电力系统测量场景，通常可以将大地作为零电位参考点，则待测导线S离零电位参考点的距离为待测导线S距离地面的高度。

假设导线的半径为r，则从零电位参考点积分到导线表面，可得导线的表面电位为：

其中，ε ₀为真空介电常量。

联立式（1）和式（2）可得导线的表面电位与电场强度的关系为：

以

，待测导线S的电压V=U ₀，如图2和图4所示，E ₁为第一双轴电场传感器T1位置的电场强度，E ₂为第二双轴电场传感器T2位置的电场强度，图2中，第一双轴电场传感器T1的X敏感轴方向与x坐标轴方向相同，Y敏感轴方向与y坐标轴方向相同，根据（3）以及几何关系可得：

其中，x ₁为第一双轴电场传感器T1与待测导线S之间的距离，x ₂为第二双轴电场传感器T2与待测导线S之间的距离，α为待测导线S与XOZ平面的夹角。

其中

是可计算的固定系数。

由（8）可得：

由（4）-（6）、（10）可得：

同理由（5）-（7）、（10）可得：

将（12）两边平方，并代入（11）的结果得：

根据

，联立（11）-（13）得：

即

代入（13）得：

联立（9）和（10）可得：

将（17）代入（5）可得：

在一个实施例中，如图5所示，电压测量系统还包括输入模块，处理设备包括处理模块；

输入模块接收用户输入的第一距离、待测导线S的半径以及第二距离，并向处理模块发送第一距离、半径以及第二距离，以由处理模块根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离得到电位差。

其中，输入模块可以与处理模块集成在一起；输入模块也可以是独立的计算机设备，例如个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等，输入模块与处理设备无线通信连接，用户通过输入模块输入第一距离、待测导线S的半径以及第二距离后，输入模块将接收数据发送给处理设备。可选地，输入模块为独立的计算机设备时，当处理设备得到待测导线S相对零电位参考点的电位差时，将得到的电势差发送给输入模块，以使输入模块显示待测导线S的电压。

本实施例中，通过输入模块输入第一距离、半径以及第二距离并发送给处理模块，以便处理设备获取第一电场强度和第二电场强度后，可根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离得到待测导线S的电压。另外，当输入模块是独立的计算机设备，用户可以通过无线通信方式输入数据，输入数据较为便利，且输入数据时无需过于靠近待测导线S，安全性较高。

在一个实施例中，处理设备还包括报警器；

处理模块判断第一电场强度和第二电场强度中是否存在两个同时为零且属于同一敏感轴方向上的电场强度；

处理模块在第一电场强度和第二电场强度中存在两个同时为零且属于同一敏感轴方向上的电场强度的情况下，向报警器输出报警指令；

报警器，用于响应报警指令进行报警。

具体地，当第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2测得的电场强度中，存在两个电场强度为零时，导线与第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2的一敏感轴方向平行，此时公式（18）无法求解，从而无法得出待测导线S的电压。处理模块通过在此情况下输出报警指令，然后报警器响应报警指令进行报警，从而提示用户电压测量系统安装角度有误。

本实施例中，通过在第一电场强度和第二电场强度中存在两个同时为零且属于同一敏感轴方向上的电场强度时，输出报警指令，使报警器响应报警指令进行报警，从而提示用户电压测量系统安装角度有误，以避免安装角度错误导致无法测量待测导线S的电压。

在一个实施例中，电压测量系统还包括中部设有缺口的结构体；

第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2设于结构体中，且分别位于缺口的两侧，结构体用于限位固定第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2，以使第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2的敏感轴方向相同，第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2之间的距离不变。

其中，结构体为具有一定强度的不易变形的结构，结构体中部的缺口用于供待测导线S穿过，以使第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2分别位于待测导线S的两侧。示例性地，结构体可以包括印制电路板，第一双轴电场传感器T1、第二双轴电场传感器T2分别焊接在印制电路板上，印制电路板的中部设有缺口，以供待测导线S穿过。

本实施例中，通过将第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2设于结构体上，从而第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2相对位置不变，进而保证第一距离不变，避免因第一距离变化导致测量有误。另外，通过将第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2设于结构体上，使得安装电压测量系统时只需对结构体进行操作，从而降低了安装难度。

上述电压测量系统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，本发明还提供一种基于双轴电场传感芯片的电压测量装置。装置应用于电压测量系统，电压测量系统包括第一双轴电场传感器T1、第二双轴电场传感器T2以及处理设备，第一双轴电场传感器T1和第二双轴电场传感器T2分别位于待测导线S的两侧；装置包括：

获取模块，用于获取第一电场强度和第二电场强度，其中，第一电场强度包括第一双轴电场传感器T1所测量的各敏感轴方向的电场强度，第二电场强度包括第二双轴电场传感器T2所测量的各敏感轴方向的电场强度，其中，第二双轴电场传感器T2与第一双轴电场传感器T1的敏感轴方向相同；

获取模块，还用于获取第一双轴电场传感器T1与第二双轴电场传感器T2的第一距离、待测导线S的半径和待测导线S与零电位参考点之间的第二距离；

处理模块，用于根据第一电场强度、第二电场强度、第一距离、半径以及第二距离，得到待测导线S相对零电位参考点的电位差。

本实施例中，只需将第一电场传感器和第二电场传感器分别设于待测导线S两侧，并保证第二双轴电场传感器T2与第一双轴电场传感器T1的敏感轴方向相同，即可实现待测导线S的电压的测量，无需得知传感芯片与待测导线S的相对位置关系，因此，安装相对简单，可以实现即插即用。另外，本发明的电压测量系统采用非接触式测量方式，无需破坏被测导体的线路结构，使用较为方便。

在一个实施例中，提供了一种处理设备，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实施例所述的电压测量方法的步骤。

在一个实施例中，提供了一种基于双轴电场传感芯片的电压测量系统，第一双轴电场传感器T1、第二双轴电场传感器T2以及如上实施例所述的处理设备。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各实施例所述的电压测量方法的步骤。

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。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

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

1.一种基于双轴电场传感芯片的电压测量方法，其特征在于，所述方法应用于电压测量系统，所述电压测量系统包括第一双轴电场传感器、第二双轴电场传感器以及处理设备，所述第一双轴电场传感器和所述第二双轴电场传感器分别位于待测导线的两侧；

所述处理设备根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，得到所述待测导线相对所述零电位参考点的电位差；

其中，所述处理设备根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，得到所述待测导线相对所述零电位参考点的电位差，包括：

其中，

，

，V 为所述电位差，m为所述第一距离，E _1X为所述第一双轴电场传感器在X敏感轴方向测得的电场强度，E _1y为所述第一双轴电场传感器在Y敏感轴方向测得的电场强度，E _2X为所述第二双轴电场传感器在X敏感轴方向测得的电场强度，E _2y为所述第二双轴电场传感器在Y敏感轴方向测得的电场强度，x ₀为所述第二距离，r为所述待测导线的半径，θ ₁为第一连线与第二连线之间的夹角，所述第一连线与所述待测导线垂直且为所述第一双轴电场传感器与所述待测导线之间的连线，所述第二连线与所述待测导线的投影垂直且为所述第一双轴电场传感器与所述待测导线的投影之间的连线，θ ₂为第三连线与第四连线之间的夹角，所述第三连线与所述待测导线垂直且为所述第二双轴电场传感器与所述待测导线之间的连线，所述第四连线与所述待测导线的投影垂直且为所述第二双轴电场传感器与所述待测导线的投影之间的连线。

2.根据权利要求1所述的基于双轴电场传感芯片的电压测量方法，其特征在于，所述电压测量系统还包括输入模块，所述处理设备包括处理模块；

3.根据权利要求2所述的基于双轴电场传感芯片的电压测量方法，其特征在于，所述输入模块与所述处理模块无线通信连接。

4.根据权利要求3所述的基于双轴电场传感芯片的电压测量方法，其特征在于，所述处理设备还包括报警器；

所述报警器，用于响应所述报警指令进行报警。

5.根据权利要求1所述的基于双轴电场传感芯片的电压测量方法，其特征在于，所述电压测量系统还包括中部设有缺口的结构体；

6.根据权利要求5所述的基于双轴电场传感芯片的电压测量方法，其特征在于，所述结构体包括印制电路板，所述第一双轴电场传感器和所述第二双轴电场传感器分别焊接在所述印制电路板上，所述印制电路板的中部设有缺口，以供待测导线穿过。

7.一种基于双轴电场传感芯片的电压测量装置，其特征在于，所述装置应用于电压测量系统，所述电压测量系统包括第一双轴电场传感器、第二双轴电场传感器以及处理设备，所述第一双轴电场传感器和所述第二双轴电场传感器分别位于待测导线的两侧；所述装置包括：

处理模块，用于根据所述第一电场强度、所述第二电场强度、所述第一距离、所述半径以及所述第二距离，得到所述待测导线相对所述零电位参考点的电位差；

其中，

，

8.一种处理设备，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1-6任一项所述的方法的步骤。

9.一种基于双轴电场传感芯片的电压测量系统，其特征在于，包括第一双轴电场传感器、第二双轴电场传感器以及如权利要求8所述的处理设备。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的方法的步骤。