[发明专利]一种非接触式剩余电流检测方法及相关设备

权利要求书

1.一种非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，包括：

步骤1，在目标墙体构建直角坐标系，将所述直角坐标系的横轴作为主敏感轴，将所述直角坐标系的纵轴作为副敏感轴，在所述主敏感轴上布设多个传感器，在所述副敏感轴上布设一个传感器，得到磁传感器阵列；

步骤2，基于所述磁传感器阵列，获取所有传感器处的磁感应强度分量测量值，所述磁感应强度分量测试值包括磁感应强度x分量测试值和磁感应强度y分量测试值，并建立磁感应强度分量与火线电流、零线电流、暗敷深度和水平偏移之间的数学模型，将所有的磁感应强度x分量测量值与所述数学模型输入粒子群优化算法；

步骤3，根据实际工况中导线位置所处范围与电流的上下限，设置粒子飞行速度范围和粒子位置范围，在所述粒子飞行速度范围和所述粒子位置范围内构造包含火线电流、零线电流、暗敷深度和水平偏移量的数据集，将所述数据输入粒子群优化算法，在所述粒子群优化算法中将所述数据集作为粒子群，将所述数据集中的火线电流、零线电流、暗敷深度、水平偏移量作为所述粒子群中单个粒子位置的维度组合；

步骤4，在所述粒子群优化算法中，基于所述粒子群中的每个粒子位置的维度组合，根据所述数学模型计算每个所述粒子位置的磁感应强度分量，得到多个磁感应强度分量计算值，并计算每个所述磁感应强度分量计算值与所述磁感应强度分量测试值之间差值的平方和；

步骤5，在所述粒子群优化算法中构造惩罚函数，所述惩罚函数通过不等式约束将计算过程中的越界量以惩罚项形式叠加于所述差值的平方和上，得到所述粒子群中每个粒子的适应值，并通过每个所述粒子的适应值判断所述粒子当前的个体最优位置和所述粒子群当前的最优位置；

步骤6，在所述粒子群优化算法中，基于所述粒子当前的个体最优位置和所述粒子群当前的最优位置对每个所述粒子的速度和位置进行迭代，得到迭代终止后所述粒子群的最优位置，并将所述迭代终止后粒子群的最优位置作为最优解；

步骤7，根据与所述最优解对应的单个粒子位置的维度组合，对待测导线的剩余电流进行计算，得到剩余电流检测结果。

2.根据权利要求1所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，所述步骤2包括：

基于所述磁传感器阵列，获取所有传感器处的磁感应强度分量测量值，所述磁感应强度分量测试值包括磁感应强度x分量测试值和磁感应强度y分量测试值；

以所述磁感应强度y分量测量值B_y为调节指标，以所述直角坐标系的原点为中心，对所述磁传感器阵列进行顺时针或逆时针旋转；

当B_y＝0时，sinβ＝0，β＝0，所述磁传感器阵列位于最佳测量角度；

建立磁感应强度分量与火线电流、零线电流、暗敷深度、水平偏移之间的数学模型；

将所有的磁感应强度x分量测量值与所述数学模型输入粒子群优化算法。

3.根据权利要求2所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，所述磁感应强度y分量测量值B_y为：

其中，μ₀表示真空中磁导率，μ₀＝4π×10^-7T·m/A，I₁表示火线电流，D表示暗敷深度，I₂表示零线电流，X表示水平偏移量，β表示磁传感器阵列的y轴与待测导线之间的角度，V表示导线与导线之间的间距。

4.根据权利要求2所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，所述磁感应强度分量与火线电流、零线电流、暗敷深度和水平偏移之间的数学模型为：

其中，B₁、B₂、B₃、B₄均表示磁感应强度x轴分量，μ₀表示真空中磁导率，μ₀＝4π×10^-7T·m/A，I₁表示火线电流，D表示暗敷深度，I₂表示零线电流，d表示主敏感轴上两个传感器之间的距离，X表示水平偏移量，β表示磁传感器阵列的y轴与待测导线之间的角度，v表示导线与导线之间的间距。