[发明专利]基于D‑dot电场传感器的输电线路电压测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压测量方法，尤其涉及一种基于D-dot电场传感器的输电线路电压测量方法。

背景技术

在电力系统中，对于输电线路的电压测量在继电保护、过压保护以及在线监测等控制领域中都是极为重要的参数，其测量的准确性、可靠性是电网安全、稳定运行的保障。

随着电网的不断发展，比如传输容量逐渐增大、电压等级的提高等因素，传统的电压测量装置，比如电磁式电压传感器、电容式电压传感器以及难以满足精度要求，不能够为电力系统的工作提供准确的参数指导；随着技术发展，逐渐提出了非接触式的D-dot电压传感器，这种电压传感器虽然在精度上较之与上述电压传感器在精度上有所提高，但是存在着如下缺点：数据计算难度大，难以准确求解，而且其测量精度容易受到环境因素的影响，也就是说，当测量环境恶化时，D-dot电压传感器则难以进行测量。

因此，需要提出一种新的输电线路的测量手段以解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于D-dot电场传感器的输电线路电压测量方法，在测量过程中能够有效减少环境因素的影响，能够对输电线路的电压进行准确测量，为电力系统的安全、稳定运行提供准确的电压参考参数。

本发明提供的一种基于D-dot电场传感器的输电线路电压测量方法，包括：

在输电线路周围环境中选择参考点，将参考点到输电线路之间的垂直距离确定为积分路径；

在积分路径上布置多个D-dot电场传感器并侦测积分路径上的电场值；

由计算输电线路的电压。

进一步，选择输电线路下方的大地为参考点，且输电线路下方垂直于大地的路径为积分路径；且D-dot电场传感器按照如下方式布置：

由输电线路到大地方向，D-dot电场传感器的布置密度逐渐增大。

进一步，在计算输电线路电压时，调整D-dot电场传感器的测量角度进行测量；

判断各D-dot电场传感器所测电场值的标准差是否均小于设定值，如是，在当前D-dot电场传感器的测量条件下，记录多组电场值数据作为积分依据；

将每一组的电场值通过数值积分迭代运算，调整数值积分公式的迭代次数以及步长，确定误差最小的一组电场值，由误差最小的电场值计算输电线路电压。

进一步，所述D-dot电场传感器采用如下方法制造获得的电场传感器：

S1.获取输电线路的参数，建立输电线电场分布模型，得到输电线周围电场的分布状况；

S2.获取设计目标D-dot电场传感器的设计参数，建立电场传感器模型，将电场传感器模型代入到输电线电场分布模型中；

S3.建立设计目标D-dot电场传感器与输电线路的场路耦合模型及等效电路，并对场路耦合等效电路的传递函数进行仿真分析计算，得出设计目标D-dot电场传感器的输出参数；

S4.判断设计目标D-dot电场传感器的输出结果与理论计算的输出结果的误差，如误差在设定范围内，当前的电场传感器模型符合设计要求；如果误差在设定范围之外，则对设计参数进行优化调整，返回到S2中。

进一步，所述场路耦合等效电路的传递函数为：

其中：

C_s1和C_s2分别D-dot电场传感器的上电极和下电极对地杂散电容，C_m1、C_m2分别为被测输电导线与D-dot电场的上电极与下电极的互电容；R_m为D-dot电场传感器的差分放大器的输入阻抗；C_m0为上电极和下电极之间的互电容，为输电线路的实时电压，U_O(s)为D-dot电场传感器的输出电压，即输入阻抗R_m两端的电压。

进一步，输电线的电场分布模型如下：

将输电线路的空间区域以及D-dot电场传感器在该空间区域内进行边界划分：划分为输电线路的空间场域、D-dot电场传感器内部以及D-dot电场传感器与空间场域的分界面，其中：

输电线路的空间场域电场分布：

D-dot电场传感器内部电场分布：

J＝γE；

D-dot电场传感器与空间场域的分界面电场分布：

A₁＝A₂；