[发明专利]一种基于电场测量的特高压输电线验电方法及其系统

权利要求书

1.一种基于电场测量的特高压输电线验电方法，其特征是：包括以下步骤：

1)建立测量点

数量与位置的确定：测量点的数量根据输电导线的数量与避雷线的数量进行确定，当输电导线的数量为N，避雷线的数量为M，则测量点的数量为N×1.4+M；所有的测量点沿着与特高压输电线在地面的投影线垂直的同一条直线分布，该直线距离地面的高度(H2)相同，为1.2-2.0米，测量点之间的间距相等；两端的测量点应分别位于被测特高压输电线边相导线的外侧0.5-1.5米；

2)电场测量

用工频电场传感器(11)在每个测量点上获取工频电场强度；

3)输电线工频电场逆问题等效模型的建立：

根据输电线工频电场的轴对称性以及模拟电荷法的基本原理，采用直线型模拟电荷等效输电线中的自由电荷，直线型模拟电荷的位置位于对应输电导线的中心，并建立三维直角坐标系；

4)根据测量点的电场求输电线的电压

根据模拟电荷、测量点与输电线的坐标，建立输电线工频电场逆问题方程 

式中E_m为测量点的工频电场强度测量值，q为模拟电荷大小，F为根据模拟电荷的大小计算电场强度的算子，

并结合公式 

[f_x][q]＝[E_x]

[f_y][q]＝[E_y]

与[p][q]＝[U]

[f_z][q]＝[E_z]

计算输电导线的电压；式中的[f_x]、[f_y]、[f_z]分别是x、y、z轴方向的电场系数，[E_x]、[E_y]、[E_z]为x、y、z轴方向的三个方向的电场分量，E为总的电场强度；U为每相输电导线的电压；

得到的是每相输电导线的实际电压，当输电导线的电压低于30V时，则认为该输电导线不带电，否则认为其带电。

2.一种基于电场测量的特高压输电线验电系统，其特征在于由验电终端(1)和数据处理中心(2)构成；

1)所述验电终端(1)由工频电场传感器(11)、GPS定位模块(12)、数据信号处理器(13)、中央信息处理器(14)、GSM数据通信模块(15)、人机接口管理模块(16)和电源管理模块(17)构成；其中

a)工频电场传感器(11)用于现场采集输电线地面电场信号，固定在测量杆上，其输出端与数据信号处理器(13)的输入端连接；

b)GPS定位模块(12)用于测量目标测量点的位置，其输出端与中央信息处理器(14)输入端连接；

c)数据信号处理器(13)用于将采集到的电场强度模拟信号转换成数字信号，其输出端与中央信息处理器(14)的输入端连接；

d)中央信息处理器(14)接收数字信号，并进行存储，其输出端与GSM数据通信模块(14)的输入端连接；

e)GSM数据通信模块(15)将数据通过GSM网络发送至中心数据处理服务器，并接收中心数据处理服务器发送来的信息；

f)人机接口管理模块与中央信息处理器(14)相连，用于管理按键与液 晶显示；

g)、电源管理模块(17)分别提供+3.3V，+2.5V，+5.0V电压为不同模块供电，其输出端分别与工频电场传感器(11)、GPS定位模块(12)、数据信号处理器(13)、中央信息处理器(14)和GSM数据通信模块(15)的电源端连接；

2)、所述数据处理中心(2)由GSM通信模块(21)，分析计算模块(22)和PC机(23)构成；其中

a)GSM通信模块(21)接收验电终端发送的数据，并将数据处理中心(2)的数据发送至验电终端；

b)分析计算模块(22)自动处理检测分机发来的测量点的数据、包括电场强度与地理位置；并根据输电线工频电场的轴对称性以及模拟电荷法的基本原理，根据测量点的电场求输电线的电压，包括以下计算：

根据模拟电荷、测量点与输电线的坐标、建立输电线工频电场逆问题方程

式中E_m为测量点的工频电场强度测量值，q为模拟电荷大小，F为根据模拟电荷的大小计算电场强度的算子，

并结合公式

    [f_x][q]＝[E_x]

    [f_y][q]＝[E_y]

与[p][q]＝[U]

    [f_z][q]＝[E_z]

计算输电导线的电压；式中的[f_x]、[f_y]、[f_z]分别是x、y、z轴方向的电场系数，[E_x]、[E_y]、[E_z]为x、y、z轴方向的三个方向的电场分量，E为总的电场强度；U为每相输电导线的电压；

得到的是每相输电导线的实际电压，当输电导线的电压低于30V时，则认为该输电导线不带电，否则认为其带电；并将结果发送给验电终端。