一种适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法，利用多层薄膜缠绕待测绝缘导线，重构所述待测绝缘导线的柱状电场；其中，所述多层薄膜包括探测金属薄膜和辅助绝缘薄膜；基于所构建的柱状电场，采用3个传感器建立电压测量方程，求解所述电压测量方程得到所述待测绝缘导线的电压。上述方法能够在不断开电路且不破坏导线绝缘层的条件下实现电压幅值测量，具有安全、便捷的优点，提高了电压测量效率。量效率。量效率。

A non-contact voltage measurement method suitable for single core insulated conductor

【技术实现步骤摘要】
一种适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法


[0001]本专利技术涉及电压测量
，尤其涉及一种适用于单芯绝缘导线的非接触式交流电压幅值测量方法。

技术介绍

[0002]电压是电力系统中的重要参数，电压测量具有重要意义，传统电压测量方案是直接连接待测导线，然而导线的绝缘层在保障人身安全的同时限制了测量的便利性，需要断开电路或破坏导线绝缘层进行接线测量，适用性不强且影响了测量效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种适用于单芯绝缘导线的非接触式交流电压幅值测量方法，该方法能够在不断开电路且不破坏导线绝缘层的条件下实现电压幅值测量，具有安全、便捷的优点，提高了电压测量效率。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法，所述方法包括：
[0006]步骤1、利用多层薄膜缠绕待测绝缘导线，重构所述待测绝缘导线的柱状电场；其中，所述多层薄膜包括探测金属薄膜和辅助绝缘薄膜；
[0007]步骤2、基于步骤1所构建的柱状电场，采用3个传感器建立电压测量方程，求解所述电压测量方程得到所述待测绝缘导线的电压。
[0008]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法能够在不断开电路且不破坏导线绝缘层的条件下实现电压幅值测量，具有安全、便捷的优点，提高了电压测量效率。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
[0010]图1为本专利技术实施例提供的适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法流程示意图；
[0011]图2为本专利技术实施例提供的待测电压推导过程示意图。
[0012]图3为本专利技术实施例所述1号传感器环绕待测绝缘导线后的横截面示意图；
[0013]图4为本专利技术实施例所述2号传感器环绕待测绝缘导线后的横截面示意图；
[0014]图5为本专利技术实施例所述3号传感器环绕待测绝缘导线后的横截面示意图；
[0015]图6为本专利技术实施例提供的函数F(R1)的图像。
具体实施方式
[0016]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法流程示意图，所述方法包括：
[0018]步骤1、利用多层薄膜缠绕待测绝缘导线，重构所述待测绝缘导线的柱状电场；其中，所述多层薄膜包括探测金属薄膜和辅助绝缘薄膜；
[0019]在该步骤中，如图3所示为本专利技术实施例所述待测绝缘导线缠绕薄膜后的横截面示意图，所述待测绝缘导线周围空间中电场如式1所示：
[0020][0021]其中，E为电场强度，方向为径向；k为单位长度圆柱带电量；ε为绝缘层的介电系数，r为半径；
[0022]因为电压是电场沿半径方向的积分，故有式(2)(3)：
[0023][0024][0025]其中，U
i
为需要求解的待测电压；U
o1
为1号传感器中探测金属薄膜与接地金属薄膜间的电压；R0为绝缘导线内部金属半径；R1为绝缘导线外部半径；R2为探测金属薄膜外部半径；R3为辅助绝缘薄膜外部半径；
[0026]联立式(2)(3)可得U
o1
与U
i
之间的关系如下所示：
[0027][0028]步骤2、基于步骤1所构建的柱状电场，采用3个传感器建立电压测量方程，求解所述电压测量方程得到所述待测绝缘导线的电压。
[0029]在该步骤中，如图2所示为本专利技术实施例提供的待测电压推导过程示意图，图中包括三个传感器，分别为1号、2号、3号传感器。图3为本专利技术实施例所述1号传感器环绕待测绝缘导线后的横截面示意图；图4为2号传感器环绕待测绝缘导线后的横截面示意图，具体来说：
[0030]利用1号和2号传感器建立的电压测量方程为：
[0031][0032]其中，探测金属薄膜厚度为D1；辅助绝缘薄膜厚度为D2；U
o1
为1号传感器中探测金属薄膜与接地金属薄膜间的电压；U
o2
为2号传感器中探测金属薄膜与接地金属薄膜间的电压；
[0033]进一步得到需要求解的待测电压U
i
关于绝缘导线外部半径R1的函数f(R1)，如式(6)所示：
[0034][0035]当绝缘导线外部半径R1可测量时，将测量得到的R1代入式(6)即可得到待测电压U
i
。
[0036]具体实现中，当绝缘导线外部半径R1无法准确测量时，利用3号传感器增加测量方程数量，如图5所示为本专利技术实施例所述3号传感器的横截面示意图，利用1号和3号传感器建立的电压测量方程为：
[0037][0038]其中，U
o1
为1号传感器中探测金属薄膜与接地金属薄膜间的电压；U
o3
为3号传感器中探测金属薄膜与接地金属薄膜间的电压；
[0039]得到一个新的待测电压U
i
关于绝缘导线外部半径R1的函数g(R1)，如式(8)所示：
[0040][0041]由于输入电压相同，可由式(6)和(8)得到以R1为自变量的函数F(R1)，如式(9)所示：
[0042]F(R1)＝f(R1)
‑
g(R1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0043]观察可知其零点无法直接计算，该函数F(R1)在R1领域内单调且连续，如图6所示是本专利技术实施例中参数所对应的函数F(R1)图像的示意图，采用二分法逐步逼近得到绝缘导线外部半径R1，再将R1代入式(6)或(8)得到待测电压U
i
。
[0044]值得注意的是，本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0045]为了更加清晰地展现出本专利技术所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以220V的交流电压为例对上述测量方法进行仿真测试，具体参数如表1所示：
[0046]表1仿真参数表
[0047][0048][0049]此时，式(6)具体为：
[0050][0051]若已知R1为0.0030000m，代入可得待测电压U
i
＝220.00V。
[0052]若R1未知，需要利用F(R1)进行求解，此时，式F(R1)具体为：
[0053][0054]其函数图像如图6所示，该函数单调连续，采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、利用多层薄膜缠绕待测绝缘导线，重构所述待测绝缘导线的柱状电场；其中，所述多层薄膜包括探测金属薄膜和辅助绝缘薄膜；步骤2、基于步骤1所构建的柱状电场，采用3个传感器建立电压测量方程，求解所述电压测量方程得到所述待测绝缘导线的电压。2.根据权利要求1所述适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法，其特征在于，在步骤1中，所述待测绝缘导线周围空间中电场如式1所示：其中，E为电场强度，方向为径向；k为单位长度圆柱带电量；ε为绝缘层的介电系数，r为半径；因为电压是电场沿半径方向的积分，故有式(2)(3)：因为电压是电场沿半径方向的积分，故有式(2)(3)：其中，U
i
为需要求解的待测电压；U
o1
为1号传感器中探测金属薄膜与接地金属薄膜间的电压；R0为绝缘导线内部金属半径；R1为绝缘导线外部半径；R2为探测金属薄膜外部半径；R3为辅助绝缘薄膜外部半径；联立式(2)(3)可得U
o1
与U
i
之间的关系如下所示：3.根据权利要求2所述适用于单芯绝缘导线的非接触式电压测量方法，其特征在于，在步骤2中，利用1号和2号传感器建立的电压测量方程为：其中，探测金属薄膜厚度为D1；辅助绝缘薄膜厚度为D2；U
o...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘灏，李嘉贤，毕天姝，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：