[发明专利]一种测量工频电场强度的方法和系统

摘要

本发明提供一种测量工频电场强度的方法和系统，所述方法包括采用有限元数值方法进行准静态场的电磁方程求解，模拟计算不同半径且上下水平布置的金属圆形极板在不同极板间距时的均匀电场区域的尺寸；制作与上述仿真条件下完全一致的金属圆形极板并进行电场探头校准试验；根据试验结果结合仿真结果制定一条理论场强和探头读数之比与金属极板间距之间的标定曲线；实际测量时，先对被测电场进行仿真估计，然后根据上述标定曲线，获得真实电场水平。本发明针对不同尺寸的工频电场探头，均可以明确适于其测量的电场范围的尺寸，并通过本发明的标定，消除了该探头的引入带来的对被测电场的畸变影响，从而求出该电场探头测量的区域内的准确电场强度。

主权项

一种测量工频电场强度的方法，其特征在于，所述方法用于消除工频电场探头对被测电场造成的畸变以测量真实工频电场强度，所述方法包括：步骤1、测量工频电场的探头的最大对角线长度L；步骤2、建立N组具有不同半径R，且上下完全一样的水平布置的金属圆形极板的三维仿真模型，其中极板半径R至少是测量探头最大对角线长度L的4倍以上；步骤3、定义不超过理论工频电场计算值M％的电场场域范围是均匀电场区域，对每一组半径为R金属圆形极板，在上下极板间施加电压U，则计算其在不同极板间距H时定义的均匀工频电场理论强度E0的公式为：E0＝U×(1±M％)/H；步骤4、根据步骤3计算得出的每一组半径为R的金属圆形极板在不同极板间距H的条件下的均匀工频电场理论强度E0，建立N组(R，H)至(r，H)的映射，其中，所述均匀电场区域是底半径为r，高度为H的圆柱体区域；步骤5、制作与步骤2中金属圆形极板的仿真模型的半径R完全一致的N组金属圆形极板，并定义工频电场强度的理论计算结果E与探头读数之比为修正系数α，针对每一组半径R的极板，在极板间施加标准电压U，改变探头与下极板间的距离h，获得不同高度h下的修正系数α，并根据修正系数函数α(R，H，h)确定对应于最大对角线长度L的探头的最小的可准确测量的均匀工频电场区域的底半径r0，其中，h＝a*H，0＜a＜1，所述修正系数α是R、H和h的函数，表示为α(R，H，h)，计算工频电场强度的理论计算结果E的公式为：E＝U/H；步骤6、根据在步骤5中得到的h＝H/2处的探头读数k，以及步骤3中计算得到的均匀工频电场理论强度E0定义标定系数β＝E0/k，由于均匀工频电场理论强度E0与极板间高度H有关，得到β(H)的曲线；步骤7、实际测量工频电场时，基于民房实际尺寸和实际介质的电气参数，通过有限元计算方法，计算被测电场均匀区域沿表面方向的宽度r1和垂直表面方向的高度H1，当r1＞r0时，跳转到步骤8，当r1＜r0时，更换最大对角线长度小于L的探头，重复步骤1至步骤6以获得新探头的标定系数曲线β(H)；步骤8、读取在h＝H1/2处的探头读数k1，根据步骤6中的标定曲线，查找标定系数曲线β(H)在H1处对应的标定系数β1，并通过探头读数k1和标定系数β1计算真实工频电场强度E1，其中，计算真实工频电场强度E1的公式为：E1＝k1*β1。