【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电缆检测领域，更具体地，涉及一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法及系统。
技术介绍
1、三相电缆的测量技术是实现电力系统智能化的关键基础。电流作为反映电缆状态的最直接指标，其准确测量对电缆的可靠性运行尤为重要。目前，单导体电缆的非接触电流测量技术已经较为成熟。然而，对于多导体系统，由于三相电流基本平衡，安培环路定理已不再适用。因此，多相导体的电流非接触测量主要采用磁传感器阵列的方法，通过建立三相电缆系统模型，对传感器测量值进行分析并用算法进行最优化求解，得到三相电缆芯线中的芯线的位置和电流。
2、目前针对三相电缆的阵列式磁传感器测量方法主要分为以下两种。一种方法通过阵列式磁传感器获得磁场离散值，建立导体位置、传感器位置和角度、待测电流以及磁场之间的非线性方程，利用最小二乘法求解导体的电流和位置；实际求解过程中，由于非线性方程组的病态性，可能出现无解或者错解的情况，导致测量结果失准。另一种方法通过智能优化算法（如遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法等）将非线性方程转化为多目标优化问题处理；但是在优化过程中往往会遇到陷入局部最优解、计算时间较长等问题。除此之外，上述方法单纯依靠磁场测量得到电缆电流，一旦有磁场干扰将对结果产生较大的影响。因此，亟需提出一种简单易实施、计算快速且精准度高、对磁场干扰有应对能力的三相电缆电流测量方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法及系统，其目的在于解
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，包括：测量得到环境温度和三相电缆的周围温度离散值，将所述环境温度和所述周围温度离散值代入多模态耦合模型，得到电缆电流近似值，其中，所述多模态耦合模型为表征三相电缆电流、周围温度以及电流所产生热量之间关系的模型；测量得到三相电缆的外围磁场离散值；将所述电缆电流近似值作为初始值代入三相电缆的外围磁场分布模型，以所述外围磁场分布模型计算得到的电缆外围磁场计算值与所述外围磁场离散值之间的差异最小为目标，搜索得到电缆电流最优值。
3、更进一步地，所述多模态耦合模型包括：电缆外表面温度模型，以及沿电缆直径方向的热传递微分方程。
4、更进一步地，所述电缆外表面温度模型为：
5、
6、
7、
8、其中，为单位长度三相电缆中电流通过单位长度的导体所产生的热量，为流过三相电缆的电流，为单位长度电缆与空气的热传导功率，为电缆导热系数，为电缆半径，为电缆表皮厚度，为电缆外表面温度，为环境温度，为单位长度线芯的直流电阻，为集肤效应系数，为邻近效应系数。
9、更进一步地，所述热传递微分方程的边界条件为：
10、
11、
12、
13、其中，为三相电缆中未通过电流时，距离三相电缆 x远处的温度；为三相电缆中通过电流时，三相电缆 t时刻的温度；为三相电缆中通过电流时，距离三相电缆远处 t时刻的温度，为电缆发热对周围温度的影响半径，为环境温度，为电缆外表面温度。
14、更进一步地，所述外围磁场分布模型为：
15、
16、其中，为所有模拟电流元在电缆表面 j位置处产生的切向磁场强度，为真空磁导率，、分别为电缆表面 j位置的极径、极角，、分别为相模拟电流元的极径、极角，为 i相模拟电流大小， i代表 a、 b、 c三相中的某一相。
17、更进一步地，所述测量得到三相电缆的外围磁场离散值，具体包括：将多个磁传感器均匀设置在三相电缆的外围，所有的磁传感器均位于同一垂直于电缆电流方向的平面上；收集各所述磁传感器的测量值，作为所述外围磁场离散值。
18、更进一步地，所述搜索得到电缆电流最优值，具体包括：根据所述外围磁场分布模型构建优化算法；将所述电缆电流近似值作为所述优化算法迭代的初始值，搜索得到使所述电缆外围磁场计算值与所述外围磁场离散值之间的差异最小的电缆电流，作为所述电缆电流最优值。
19、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量系统，包括：处理器；存储器，其存储有计算机可执行程序，所述程序在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法。
20、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法。
21、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
22、（1）提供了一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，在使用磁传感器的同时额外增加了温度传感器，创新地构建了三相电缆电流、周围温度、电流所产生热量的多模态耦合模型，利用多模态数据实现了电缆电流近似值的计算，再将三相电缆电流近似值作为近似解代入优化算法程序中，引导算法更快收敛到最优解，使优化过程大幅度减少，并且可以有效避免陷入局部最优解导致的测量误差，提高了求解结果的收敛速度和准确度；
23、（2）无需复杂的磁传感器阵列结构，只需使用最简单的环形磁传感器阵列以及温度传感器即可实现测量；对磁传感器和温度传感器没有严格的性能要求，各种传感器均可使用，便于工程实际应用。
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1.一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述多模态耦合模型包括：电缆外表面温度模型，以及沿电缆直径方向的热传递微分方程。
3.如权利要求2所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述电缆外表面温度模型为：
4.如权利要求2所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述热传递微分方程的边界条件为：
5.如权利要求1所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述外围磁场分布模型为：
6.如权利要求1所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述测量得到三相电缆的外围磁场离散值，具体包括：
7.如权利要求1-6任一项所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述搜索得到电缆电流最优值，具体包括：
8.一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上
...【技术特征摘要】
1.一种基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述多模态耦合模型包括：电缆外表面温度模型，以及沿电缆直径方向的热传递微分方程。
3.如权利要求2所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述电缆外表面温度模型为：
4.如权利要求2所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在于，所述热传递微分方程的边界条件为：
5.如权利要求1所述的基于温度-磁场耦合的三相电缆电流测量方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：何成，雷晓康，马超俊，刘源浩，李红斌，吴忧，贺泳霖，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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