用于架空輸電線路電壓反演的工頻電場(chǎng)測(cè)量方法研究.pdf

1、電力系統(tǒng)中電壓和電流能夠直觀反映電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，因此，準(zhǔn)確的測(cè)量電壓和電流對(duì)運(yùn)維人員判斷電網(wǎng)的安全狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。目前輸配電系統(tǒng)中對(duì)于電壓的檢測(cè)主要是通過(guò)電壓互感器實(shí)現(xiàn)的。隨著我國(guó)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”建設(shè)的深入，對(duì)輸電線路電壓進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的需求越來(lái)越迫切。然而在已有線路中加裝電壓互感器存在諸多弊端，甚至不可實(shí)現(xiàn)。面對(duì)這樣的瓶頸問(wèn)題，有必要開拓思路尋求新型的測(cè)量方式。
　　本研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期對(duì)架空交流輸電線路電磁場(chǎng)

2、正問(wèn)題和逆問(wèn)題進(jìn)行研究，已經(jīng)在理論方面論證了利用交流輸電線路空間電場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)反演逆推線上工頻電壓的可行性，可達(dá)到線路電壓非接觸測(cè)量的目的。而該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在很大程度上依賴于滿足反演逆推算法特定需求的輸電線路工頻電場(chǎng)測(cè)量，因而有必要研制新型的電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，并研究測(cè)點(diǎn)布置方案。本文即圍繞三維、多測(cè)點(diǎn)的同步、實(shí)時(shí)工頻電場(chǎng)測(cè)量需求展開理論和實(shí)驗(yàn)研究，并討論一些影響測(cè)量的因素，提高測(cè)量精度。主要研究?jī)?nèi)容包含以下幾個(gè)部分：
　?、俑鶕?jù)三維電場(chǎng)

3、測(cè)量的需要，設(shè)計(jì)了六面體型的三維電場(chǎng)傳感器；基于電磁感應(yīng)原理和測(cè)量原理推導(dǎo)了傳感器三對(duì)極測(cè)量電壓與對(duì)應(yīng)三方向電場(chǎng)分量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，揭示了二者之間的比例關(guān)系；通過(guò)仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的電場(chǎng)傳感器在正弦交流環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)三維電場(chǎng)分量的實(shí)時(shí)測(cè)量。
　?、谠O(shè)計(jì)了電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路和控制程序。鑒于電場(chǎng)傳感器等效阻抗較大，特別設(shè)計(jì)了信號(hào)提取電路，以及相應(yīng)的自適應(yīng)放大電路與電壓鉗制電路；為實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量，提出了無(wú)線開啟模式，并量化評(píng)估了各測(cè)量點(diǎn)

4、由于距離差異引起的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間差。
　?、劢?shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬輸電線路工頻電場(chǎng)環(huán)境，對(duì)所研制的電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。其中，完成了電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)線性度校正；研究了人體和樹木對(duì)電場(chǎng)測(cè)量的影響，總結(jié)出規(guī)律性。通過(guò)對(duì)某電廠三相輸電線路電場(chǎng)的實(shí)地測(cè)量，驗(yàn)證了本電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和同步性。
　?、荑b于電場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)位置影響逆推算子方程中觀測(cè)矩陣的條件數(shù)、進(jìn)而影響逆推解的精度，研究了電場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的優(yōu)化布置方案。提出了一種基于慣性權(quán)重自