【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及监测架空线路接地故障，具体为杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法。
技术介绍
1、在电力系统的运行中，架空输电线路作为电力传输的重要组成部分，其安全性和稳定性对整个电网的可靠运行至关重要。输电线路在运行过程中可能遭受多种故障，其中接地故障尤为常见。此类故障不仅影响电力系统的稳定供电，还可能引起电能质量下降、电压波动甚至大面积停电。因此，准确及时地监测和定位接地故障，是确保电力系统稳定运行的关键。
2、传统的输电线路监测方法主要依赖于地面巡视和定期检测，这些方法不仅耗时耗力，而且无法实时发现并处理故障。为了提高故障检测的效率和准确性，现代电力系统开始采用各种在线监测技术。这些技术通常包括电流、电压等各类传感器的应用，以及数据采集和分析系统的建立。这些系统能够实时监测输电线路的运行状态，及时发现异常信号，然而，尽管现有的在线监测技术在一定程度上提高了故障检测的效率，但仍存在诸多不足。首先，传统的传感器在复杂电磁环境下往往难以保持高精度和高灵敏度，这限制了其在实际应用中的效果。其次，现有的数据处理和分析技术在处理大量复杂数据时效率较低，且在故障识别和定位方面的准确性有待提高。此外，对于复杂变化的电力系统环境，现有技术往往缺乏足够的适应性和灵活性。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的线路监测方法存在传感器精度低，传感器灵敏度低，处理数据效率低，以及如何提高故障识别和定位方面的准确
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，包括通过杆塔型电流传感器和杆塔型电压传感器构成杆塔型监测装置；建立非接触式罗氏线圈阻抗的等效电气参数模型，通过交流频率扫频分析获取罗氏线圈的频率特性曲线；建立自构电场式传感器的三维模型，分析验证电压线性关系，并结合杆塔型电流传感器监测架空线路接地故障。
4、作为本专利技术所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的一种优选方案，其中：所述杆塔型电流传感器包括设计电流传感器，选择fr-4作为罗氏线圈骨架材料，确定基材厚度，设置线圈绕组的外径内径之比，对线路板进行加工，通过对称布线方式使开口的两个半环完全对称，当两个半环线圈完全闭合时，整个线圈的绕组均匀分布，在长方体磁性物质上进行非接触式线圈绕线，顺时针和逆时针缠绕绕线时，线绕骨架方向相同，顺时针绕线与逆时针绕线的路径相同，方向相反，包含相同的平面区域，通过顺时针绕线和逆时针绕线产生感应电动势，在绕线的最外面布置一层铜线，抵抗外部电场对线圈的影响。
5、作为本专利技术所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的一种优选方案，其中：所述杆塔型电流传感器还包括线圈中两种类型的绕组，总罗氏线圈的互感为不同类型匝数的互感之和，表示为：
6、
7、其中，n为半环线圈匝数，μ为空气磁导率，h为传感宽度，b为线圈外径，a1和a2为线圈内径，总罗氏线圈的自感为不同类型匝数的自感之和，表示为：
8、
9、其中，ni为第i个微元匝数，δ为调整指数衰减参数，罗氏线圈内阻表示为：
10、
11、其中，ρ为铜的电阻率，l为绕组长度，a为绕线的截面积，β和θ分别为根据电阻率和截面积随绕组长度变化的调整参数，j为微元长度。
12、作为本专利技术所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的一种优选方案，其中：所述杆塔型电压传感器包括设计电压传感器，根据电场耦合的方式，结合自构电场式结构，通过传感器极板连接待测导体，将待测电位转移至传感器极板上，传感器中间的测量极板输出电位差信号，经过计算获得导体电位值，根据电磁场原理，得到带电导体周围形成的电场与自身电位的联系，结合电场耦合的电压测量方式，对电场耦合传感器进行改进，提出传感器的自构电场式结构，并推导传递函数，根据电磁场理论，空间中任一导体，当导体对外部显现电性，即存在电荷分布，导体周围存在电场，根据赫姆霍兹定理，在有限区域内，若矢量场的通量源、旋涡源已知，并给定区域边界条件，则矢量场唯一确定，确定导体电荷或电势分布，即得到导体周围电场分布。
13、作为本专利技术所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的一种优选方案，其中：所述杆塔型电压传感器还包括计算导体电位，矢量电场计算区域内的电位分布满足泊松方程，表示为：
14、
15、其中，为电位在位置r的二次拉普拉斯算子，表示电位在空间上的变化率，ρ(r)为位置r的电荷密度，r为计算区域边界内场点位置矢量，ε为电介质的介电常数，green函数g(r，r')为单位场源于r处的作用效果，在静电场中表示为：
16、δ2g(r，r’)＝-δ(r-r’)
17、其中，r'为导体表面源点位置矢量，g(r，r')为单位场源在位置r对位置r'的影响，δ(r-r')为δ函数，当r＝r'时取无穷大，否则为0，对于δ函数，存在关系表示为：
18、
19、其中，令ψ＝g(r，r')，代入green第二公式表示为：
20、
21、其中，ω为进行矢量电场计算时的计算区域边界，为在ω区域内场点r的电位，ρ(r')为在源点r'的电荷密度，s'为带电导体表面，对于第一类边界条件构建格林函数满足边界条件，表示为：
22、
23、其中，ρ(r')＝0，且简化函数表示为：
24、
25、其中，在计算时忽略电压降，视为等势体，电位分布函数表示为：
26、
27、其中，为电位常数，表示在导体表面的电位值，f(r')为在导体表面s'的电位分布函数，导体电位表示为：
28、
29、其中，f(r)为从电源到感测点的几何或物理影响的衰减因子，e(r)为位置r的电场强度。
30、作为本专利技术所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的一种优选方案，其中：所述非接触式罗氏线圈阻抗的等效电气参数模型包括基于变压器模型，非接触式罗氏线圈阻抗的等效电气参数模型表示为：
31、
32、其中，vout(f)为频率为f时的输出电压，s为传感器灵敏度，iin为输入电流，为高频衰减因子，α为衰减系数，fc为截止频率，n为描述传感器频率响应的阶数，a(f')为频率依赖的振幅函数，b为归一化因子，f0为起始频率，通过交流频率扫频分析得到罗氏线圈的频率特性曲线，分析罗氏线圈电流传感器的频率响应特性，将高频罗氏线圈电流传感器与低频tmr电流传感器结合用于架空线路的接地故障监测。
33、作为本专利技术所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的一种优选方案，其中：所述自构电场式传感器的三维模型包括结合自构电场的物理特性、空间电荷分布、电场强度的空间变化，及电压激励源的影响，自构电场式传感器的三维模型表示为：
34、...
【技术保护点】
1.杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述杆塔型电流传感器包括设计电流传感器，选择FR-4作为罗氏线圈骨架材料，确定基材厚度，设置线圈绕组的外径内径之比，对线路板进行加工，通过对称布线方式使开口的两个半环完全对称，当两个半环线圈完全闭合时，整个线圈的绕组均匀分布，在长方体磁性物质上进行非接触式线圈绕线，顺时针和逆时针缠绕绕线时，线绕骨架方向相同，顺时针绕线与逆时针绕线的路径相同，方向相反，包含相同的平面区域，通过顺时针绕线和逆时针绕线产生感应电动势，在绕线的最外面布置一层铜线，抵抗外部电场对线圈的影响。
3.如权利要求2所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述杆塔型电流传感器还包括线圈中两种类型的绕组，总罗氏线圈的互感为不同类型匝数的互感之和，表示为：
4.如权利要求3所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述杆塔型电压传感器包括设计电压传感器，根据电场耦合的方式，结合自构电场式结构，通过
5.如权利要求4所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述杆塔型电压传感器还包括计算导体电位，矢量电场计算区域内的电位分布满足泊松方程，表示为：
6.如权利要求5所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述非接触式罗氏线圈阻抗的等效电气参数模型包括基于变压器模型，非接触式罗氏线圈阻抗的等效电气参数模型表示为：
7.如权利要求6所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述自构电场式传感器的三维模型包括结合自构电场的物理特性、空间电荷分布、电场强度的空间变化，及电压激励源的影响，自构电场式传感器的三维模型表示为：
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的系统，其特征在于：包括监测装置模块、电流传感模块、电压传感模块；
9.一种计算机设备，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至7中任一项所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的步骤。
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至7中任一项所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述杆塔型电流传感器包括设计电流传感器，选择fr-4作为罗氏线圈骨架材料，确定基材厚度，设置线圈绕组的外径内径之比，对线路板进行加工，通过对称布线方式使开口的两个半环完全对称，当两个半环线圈完全闭合时，整个线圈的绕组均匀分布，在长方体磁性物质上进行非接触式线圈绕线，顺时针和逆时针缠绕绕线时，线绕骨架方向相同，顺时针绕线与逆时针绕线的路径相同，方向相反，包含相同的平面区域，通过顺时针绕线和逆时针绕线产生感应电动势，在绕线的最外面布置一层铜线，抵抗外部电场对线圈的影响。
3.如权利要求2所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述杆塔型电流传感器还包括线圈中两种类型的绕组，总罗氏线圈的互感为不同类型匝数的互感之和，表示为：
4.如权利要求3所述的杆塔型监测装置在线监测架空线路接地故障方法，其特征在于：所述杆塔型电压传感器包括设计电压传感器，根据电场耦合的方式，结合自构电场式结构，通过传感器极板连接待测导体，将待测电位转移至传感器极板上，传感器中间的测量极板输出电位差信号，经过计算获得导体电位值，根据电磁场原理，得到带电导体周围形成的电场与自身电位的联系，结合电场耦合的电压测量方式，对电场耦合传感器进行改进，提出传感器的自构电场式结构，并推导传递函数，根据电磁场理论，空间中任一导体，当导体对外部显现电性，即存在电荷分布，导...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志都，黄维，李珊，崔志美，卢胜标，欧阳健娜，陈亚娟，刘英龙，张龙飞，王乐，邓高峰，蒋再兴，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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