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非接觸式直流輸電線路電流測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了非接觸式直流輸電線路電流測量方法，利用安裝于直流輸電線上方的磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測量直流輸電線路周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)；根據(jù)安培環(huán)路定則，利用輸電線路周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算電流值，在已知電流值的情況下，記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并以該磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，標(biāo)定其他磁感應(yīng)強(qiáng)度所對應(yīng)的電流值；當(dāng)再次測量得到的磁場數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)步驟二中的基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換成輸電線路實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)并在上位機(jī)中存儲及顯示。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)直流輸電線路電流的非接觸式測量，使得設(shè)備工作于對地零電位點(diǎn)，避免輸電線路電場對于設(shè)備的干擾，又避免設(shè)備安裝及維護(hù)時(shí)需要安裝人員接觸輸電線路的危險(xiǎn)操作，減輕工作強(qiáng)度，提高工作效率。
【專利說明】非接觸式直流輸電線路電流測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及非接觸式直流輸電線路電流測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直流高壓輸電技術(shù)是當(dāng)前最先進(jìn)的遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)，采用直流輸電，輸送能力大，送電距離遠(yuǎn)，輸電的功率和能量損耗小，但直流輸電線路建設(shè)成本高，因此在實(shí)際運(yùn)行過程中必須保證直流輸電線路的安全運(yùn)行。為了達(dá)到直流輸電線路安全運(yùn)行的目的，往往要在線路中加入很多狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其中監(jiān)測輸電線路中的電流數(shù)據(jù)則尤為重要，但由于直流輸電線路中存在高電壓大電流，因此供電單位并不希望在導(dǎo)線上加裝各種監(jiān)測裝置，并建議監(jiān)測設(shè)備加裝在距離輸電線路一定距離以外。另一方面，由于直流輸電線路的重要性，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)盡快排查故障并及時(shí)恢復(fù)供電，但當(dāng)直流輸電線路出現(xiàn)對地放電故障時(shí)，難以尋找到故障點(diǎn)，使得難以短時(shí)間排除故障恢復(fù)生產(chǎn)。非接觸式直流輸電線路電流測量系統(tǒng)提供了一種直流輸電線路的監(jiān)測裝置，能夠在距離輸電線路一定距離位置檢測輸電線路中的電流，并且當(dāng)輸電線路出現(xiàn)對地放電故障時(shí)，能夠及時(shí)判斷出故障點(diǎn)，提高維護(hù)輸電線路故障的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了非接觸式直流輸電線路電流測量裝置及方法，利用直流輸電線路周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度與輸電線路電流成正比的關(guān)系，檢測直流輸電線路周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并進(jìn)而計(jì)算出輸電線路電流值，實(shí)現(xiàn)直流輸電線路電流值的非接觸式測量。另外，可將該裝置安裝于各個(gè)桿塔之上，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)對地放電故障時(shí)，通過判斷相鄰桿塔上線路電流測量值的變化情況，即可快速判斷出故障點(diǎn)，提高維護(hù)輸電線路故障的工作效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0005]非接觸式直流輸電線路電流測量方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一:利用安裝于直流輸電線上方的磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測量直流輸電線路周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)；
[0007]步驟二:根據(jù)安培環(huán)路定則，利用輸電線路周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算電流值，在已知電流值的情況下，記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并以該磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，標(biāo)定其他磁感應(yīng)強(qiáng)度所對應(yīng)的電流值；
[0008]步驟三:當(dāng)再次測量得到的磁場數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)步驟二中的基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換成輸電線路實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)并在上位機(jī)中存儲及顯示。
[0009] 所述步驟一具體過程為:磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測量三維磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)Bx，By，Bz，并將數(shù)據(jù)送至微控制單元MCU，在MCU中，利用公式B = ^Bx2+By2+ B將三維磁場數(shù)據(jù)處理為實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過CAN總線送入通訊模塊，通訊模塊取得磁場數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)利用Zigbee通訊模塊無線遠(yuǎn)程發(fā)送至上位機(jī)。
[0010]所述步驟二中，對于單導(dǎo)線或兩導(dǎo)線距離較遠(yuǎn)的情況下，需要用一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊，利用輸電線路周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算電流值，對數(shù)據(jù)進(jìn)行2次校準(zhǔn)，在有2次已知電流值的情況下，記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并以該磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，標(biāo)定其他磁感應(yīng)強(qiáng)度所對應(yīng)的電流值。
[0011]對于單導(dǎo)線或兩導(dǎo)線相互影響不大的情況下，測量過程具體為:設(shè)第1次校準(zhǔn)時(shí)，已知電流值為I1，測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B1 ;第2次校準(zhǔn)時(shí)，已知電流值為I2，測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B2,則任意時(shí)刻，電流I與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.非接觸式直流輸電線路電流測量方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟一:利用安裝于直流輸電線上方的磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測量直流輸電線路周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)； 步驟二:根據(jù)安培環(huán)路定則，利用輸電線路周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算電流值，在已知電流值的情況下，記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并以該磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，標(biāo)定其他磁感應(yīng)強(qiáng)度所對應(yīng)的電流值； 步驟三:當(dāng)再次測量得到的磁場數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)步驟二中的基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換成輸電線路實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)并在上位機(jī)中存儲及顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸式直流輸電線路電流測量方法，其特征是，所述步驟一具體過程為:磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測量三維磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)Bx，By，Bz，并將數(shù)據(jù)送至微控制單元MCU，在MCU中，利用公式S = ^Bx2+B；+Bz2將三維磁場數(shù)據(jù)處理為實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過CAN總線送入通訊模塊，通訊模塊取得磁場數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)利用Zigbee通訊模塊無線遠(yuǎn)程發(fā)送至上位機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的非接觸式直流輸電線路電流測量方法，其特征是，所述步驟二中，對于單導(dǎo)線或兩導(dǎo)線距離較遠(yuǎn)的情況下，需要用一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊，利用輸電線路周圍磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì) 算電流值，對數(shù)據(jù)進(jìn)行2次校準(zhǔn)，在有2次已知電流值的情況下，記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并以該磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，標(biāo)定其他磁感應(yīng)強(qiáng)度所對應(yīng)的電流值。
4.如權(quán)利要求3所述的非接觸式直流輸電線路電流測量方法，其特征是，對于單導(dǎo)線或兩導(dǎo)線相互影響不大的情況下，測量過程具體為:設(shè)第1次校準(zhǔn)時(shí)，已知電流值為I1，測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B1 ;第2次校準(zhǔn)時(shí)，已知電流值為I2，測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B2，則任意時(shí)亥IJ，電流I與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系為:
/, - /, I = 二~ΜΒ-ΒΛ+L
B1-B' 可見，I與B成線性關(guān)系，當(dāng)測量出線路環(huán)境的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則可以得到對應(yīng)的輸電線路電流值。
5.如權(quán)利要求1所述的非接觸式直流輸電線路電流測量方法，其特征是，對于兩導(dǎo)線相互影響較大的情況下，由于直流輸電線路存在兩條輸電線，其周圍的磁場為兩條輸電線所產(chǎn)生磁場的疊加，此時(shí)，需要用兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行3次校準(zhǔn)，在有3次已知電流值的情況下，記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并已該磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，標(biāo)定其他磁感應(yīng)強(qiáng)度所對應(yīng)的電流值。
6.如權(quán)利要求5所述的非接觸式直流輸電線路電流測量方法，其特征是，對于兩導(dǎo)線相互影響較大的情況下，測量過程具體為:設(shè)第1次校準(zhǔn)時(shí)，已知第一線路的電流值為I11,第二線路的電流值為I21，第一磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B11 ;第二磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B21 ;第2次校準(zhǔn)時(shí)，已知第一線路的電流值為I12，第二線路的電流值為I22，第一磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B12 ;第二磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B22 ;第3次校準(zhǔn)時(shí)，已知第一線路的電流值為I13，第二線路的電流值為I23，第一磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B13 ;第二磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊測得磁感應(yīng)強(qiáng)度值為B23;三次校準(zhǔn)電流值應(yīng)滿足
7.如權(quán)利要求1所述的非接觸式直流輸電線路電流測量方法，其特征是，所述磁感應(yīng)強(qiáng)度測量模塊為HMC5843磁感應(yīng)強(qiáng)度測量芯片。
【文檔編號】G01R19/00GK103995171SQ201410240736
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】隋首鋼, 劉存根, 高煥兵, 王濤, 李艷萍, 宮淑蘭, 陳魯, 石震 申請人:山東建筑大學(xué)