一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法技术

本发明专利技术涉及电缆电压测量数据处理技术领域，具体而言，涉及一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，该方法的步骤包括：测量电缆附件的外部电场，确定电缆附件的类型，基于电缆附件的类型确定反演路径，将设定个数的传感器节点布设至电缆附件的反演路径上，并通过设定积分算法进行反演计算，求得电缆电压值，完成电缆电压的测量。本发明专利技术通过布设非接触式传感器对电缆附件的外部电场进行电压反演测量，不仅可以感知电缆上的电压分布情况，也可以进一步反演电缆附件的部分故障情况；并且本发明专利技术针对高压电缆不同附件，对电缆终端和电缆中间接头采用不同的固定积分方法提高了反演精度。法提高了反演精度。法提高了反演精度。

【技术实现步骤摘要】
一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法


[0001]本专利技术涉及电缆电压测量数据处理
，具体而言，涉及一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法。

技术介绍

[0002]就目前而言，采用电磁、电容式互感器等接触性测量是电网测量领域最广泛使用的手段，但是，电磁式互感器含有大量铁芯，面对大电压测量时其变压器容易工作在非线性区域从而影响整个互感器测量的精度，并且容易引发互感器与电网之间的铁磁谐振；而电容式互感器含有大量电容等惯性元件，容易导致电压测量相位滞后等问题。随着智能电网、能源互联网的进一步发展，导致传统接触式电压测量手段并不适用于电缆电压的测量，而目前的，难以满足电网需求。因此，我们亟需开发一种新的方法用以解决非接触式传感器如何测量电缆电压的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，其用于解决上述技术问题。
[0004]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：
[0005]一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，该方法的步骤包括：
[0006]测量电缆附件的外部电场，确定电缆附件的类型，基于电缆附件的类型确定反演路径，将设定个数的传感器节点布设至电缆附件的反演路径上，并通过设定积分算法进行反演计算，求得电缆电压值，完成电缆电压的测量。
[0007]可选的，所述电缆附件的类型具体为电缆终端和电缆接头。
[0008]可选的，当电缆附件的类型为电缆终端时，确定电缆终端的反演路径，并以电缆终端外部电场的最高点为界限进行分段，对分段后的反演路径的设定区域分别布设相同设定个数的传感器节点，并通过第一设定积分算法进行反演计算，求得电缆电压值。
[0009]4.根据权利要求3所述的通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，其特征在于，所述第一设定积分算法具体为切比雪夫积分算法。
[0010]可选的，当电缆附件的类型为电缆接头时，选取电缆接头的两个应力锥之间的设定部分作为反演路径，对反演路径的设定区域布设设定个数的传感器节点，并通过第二设定积分算法进行反演计算，求得电缆电压值。
[0011]可选的，所述第二设定积分算法具体为高斯勒让德积分算法。
[0012]可选的，所述传感器节点具体为非接触式传感器节点。
[0013]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0014]本实施例通过布设非接触式传感器对电缆附件的外部电场进行电压反演测量，不仅可以感知电缆上的电压分布情况，也可以进一步反演电缆附件的部分故障情况；并且本实施例针对高压电缆不同附件，对电缆终端和电缆中间接头采用不同的固定积分方法提高
了反演精度。
附图说明
[0015]图1为本专利技术提供的一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法的流程示意图；
[0016]图2为本专利技术提供的电缆终端表面电势分布示意图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0018]如图1所示，本专利技术提供了其中一种实施例：一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，该方法的步骤包括：
[0019]测量电缆附件的外部电场，确定电缆附件的类型，基于电缆附件的类型确定反演路径，将设定个数的传感器节点布设至电缆附件的反演路径上，并通过设定积分算法进行反演计算，求得电缆电压值，完成电缆电压的测量。
[0020]在本实施例中，电缆附件是电缆传输系统的重要组成部分，其可靠性决定了电力系统的可靠性。电缆传输系统中超过一半的故障是由电缆附件故障引起的。电缆附件主要包括电缆终端和电缆接头。由于在电缆终端和电缆中间接头两种电缆附件中，接地部分没有将整个电缆附件覆盖，因此在电缆终端和电缆中间接头的外部空气中可以测量到由电缆电压引起的外部电场，进而反演到电缆终端上相应的电压值。对电缆附件采用电场反演电压的方法进行电压测量不仅可以感知电缆上的电压分布情况，也可以进一步反演电缆附件的部分故障情况。
[0021]由于电缆终端表面本身几何结构就为非线性结构，并且电缆终端两端的电场和电压分布并不对称，导致整个电缆终端表面电场分布呈现非线性程度非常高。因此当电缆附件是电缆终端时，以电缆终端表面电场最高点为界限进行分段，在左面和右面分别放置3个传感节点进行切比雪夫积分对电缆终端表面进行反演可以精确的反演得到电缆电压值。
[0022]与电缆终端不同，电缆中间接头呈现非常好的对称性。因此选择电缆中间接头两个应力锥之间的部分的一半作为积分反演路径。在该积分路径上，电场分布的单调性非常好，因此当电缆附件是电缆中间接头时，选择电缆中间接头两个应力锥之间的部分的一半作为积分反演路径，通过在5节点下的高斯
‑
勒让德积分反演可以得到电缆电压值。
[0023]其中，电场反演电压的基本原理如下式所示：
[0024][0025]其中，U
ba
表示b点与a点的电位差，积分前的负号表示电场强度的方向与电压升高的方向相反。E代表沿着积分路径上的电场值。积分式约等于N个离散点的叠加是积分物理意义的描述，N越大则离散后的误差越小。采用该反演方案，只需要在电场积分路径上放置
一定数量的传感器。
[0026]基于上述积分法反演的数值积分方案，在本实施例中可采用高斯
‑
勒让德积分和切比雪夫积分两种方案。
[0027]在本实施例中，该积分方案是高斯
‑
勒让德积分即高斯积分变体，是将高斯积分中的权函数设置为ρ(x)＝1，并且把积分区间变为[
‑
1,1]情况下的特殊高斯积分，如下述公式，其中的权重和位置采用具有正交性质的勒让德多项式来确定。
[0028][0029]其中用于求解高斯
‑
勒让德积分中的权重和积分节点位置的勒让德多项式如下公式所示：
[0030][0031]在求解N个积分节点下的积分常数时，N阶勒让德多项式对应的零点即为对应的积分节点。由于高斯勒让德积分范围只能为[
‑
1,1]，而实际的电场积分范围为[a,b]，因此需要对原来的积分对象dx进行转换，转换公式如下：
[0032][0033]将高斯勒让德积分公式放入实际的电场求解电压的积分公式中，得到用于电场反演电压的高斯勒让德积分公式如下：
[0034][0035]可以查得实际高斯
‑
勒让德多项式积分节点位置和权重如表1所示。实际在进行电场反演电压时，首先确定积分节点数，然后根据表1确定对应的电场传感器放置位置进行反演。
[0036]表1
[0037][003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，其特征在于，该方法的步骤包括：测量电缆附件的外部电场，确定电缆附件的类型，基于电缆附件的类型确定反演路径，将设定个数的传感器节点布设至电缆附件的反演路径上，并通过设定积分算法进行反演计算，求得电缆电压值，完成电缆电压的测量。2.根据权利要求1所述的通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，其特征在于，所述电缆附件的类型具体为电缆终端和电缆接头。3.根据权利要求2所述的通过电缆附件空间电场反演内部通流导体电压的方法，其特征在于，当电缆附件的类型为电缆终端时，确定电缆终端的反演路径，并以电缆终端外部电场的最高点为界限进行分段，对分段后的反演路径的设定区域分别布设相同设定个数的传感器节点，并通过第一设定积分算法进行反演计算，求得电缆电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，刘仲，田兵，李立浧，王志明，樊小鹏，骆柏锋，尹旭，张佳明，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：