本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中帶電設(shè)備驗電技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于電場強(qiáng)度分布的對輸電線路進(jìn)行帶電識別的方法。
背景技術(shù):
驗電器是用于檢測物體是否帶電的儀器,目前,驗電器主要按驗電模式進(jìn)行分類,可以分為接觸式驗電器和非接觸式驗電器。其中,非接觸式驗電器由于操作時可以不直接與待測物體接觸,逐漸成為研究熱點。非接觸式驗電器的工作原理是基于對工頻電場強(qiáng)度的測量進(jìn)行閥值觸發(fā),從而判斷物體是否帶電,通過信號指示發(fā)出有電或者無電信息,目前廣泛應(yīng)用于高壓電等危險物體的驗電。
大部分的非接觸式驗電器是通過感應(yīng)帶電體附近的電場強(qiáng)度,當(dāng)感應(yīng)到的電廠場強(qiáng)大于預(yù)設(shè)的閾值時判斷帶電體有電,否則判斷帶電體沒電。在輸電線路建設(shè)中,為了節(jié)省資源,很多線路都設(shè)計成單塔雙回路的形式,而雙回路中存在一路帶電一路不帶電的情況,此時帶電一側(cè)的輸電線會在輸電線路下方形成一個很強(qiáng)的電場,雖然可以通過某一帶電側(cè)所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度判斷出輸電線路帶電,但是仍難以判斷出是哪一側(cè)線路帶電,即無法判斷出輸電線路的具體帶電狀況。
而且現(xiàn)有的對輸電線路是否帶電進(jìn)行識別的方法,在測量時會受到現(xiàn)場條件的限制而受到一定的干擾,例如山地或丘陵地區(qū)等測量路徑高低起伏,不在一條水平面上;或者測量路徑傾斜,無法與輸電線路的走向垂直;或者測量路徑上有障礙物等,對測量造成較大影響,使得測量結(jié)果與實際的電場強(qiáng)度分布存在較大的差異。如何避免各種干擾以及因測量環(huán)境的限制導(dǎo)致的誤差帶來的影響,準(zhǔn)確有效地對高壓輸電線路進(jìn)行帶電識別判斷是目前業(yè)內(nèi)急需解決的問題之一。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓輸電線路的帶電識別方法,通過測量垂直于輸電線路走向的電場強(qiáng)度分量,基于電場強(qiáng)度的分布特征對輸電線路的帶電狀況進(jìn)行準(zhǔn)確識別。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
高壓輸電線路的帶電識別方法,包括以下步驟:
s101、判斷輸電線路整體是否帶電,如果不帶電則顯示輸電線路不帶電的判斷結(jié)果,如果帶電則執(zhí)行步驟s102,進(jìn)一步分析輸電線路的帶電狀態(tài);
s102、當(dāng)判斷出輸電線路整體帶電時,對實際測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,計算實際測量點的特征值;
實際測量點位于與輸電線延伸方向相垂直且水平布置的測量路徑上,將實際測量點從左至右依次排列,各實際測量點測得的電場強(qiáng)度值為(x1,…,xk,…,xn),k=1,…,n,令第一個實際測量點的特征值
s103、在各仿真測量路徑上選取位置與實際測量點位置相對應(yīng)的仿真測量點,采用相同方法計算每一仿真測量路徑上各仿真測量點的特征值,對于每一條標(biāo)準(zhǔn)曲線都有一組與實際測量點相對應(yīng)的仿真測量點的特征值
s104、將步驟102得到的實際測量點的特征值依次與步驟s103得到的每一條標(biāo)準(zhǔn)曲線上對應(yīng)的仿真測量點的特征值進(jìn)行對比,如果實際測量點的特征值與某一標(biāo)準(zhǔn)曲線上仿真測量點的特征值滿足
s105、分別計算實際測量點集與匹配曲線集合中各標(biāo)準(zhǔn)曲線的距離,將距離最小的標(biāo)準(zhǔn)曲線所對應(yīng)的仿真條件作為輸電線路的帶電狀態(tài),輸出識別結(jié)果。
更具體的,步驟s105中計算實際測量點集與某一標(biāo)準(zhǔn)曲線間的距離的方法如下:將最外側(cè)的實際測量點間的區(qū)域定為測量區(qū)域,選取標(biāo)準(zhǔn)曲線位于測量區(qū)域內(nèi)的曲線段,在該曲線段內(nèi)選出m個設(shè)定仿真測量點,這些設(shè)定仿真測量點的場強(qiáng)值分別為(y1,y2,…,ym),對設(shè)定仿真測量點的場強(qiáng)值進(jìn)行歸一化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線上各設(shè)定仿真測量點的歸一化值
更具體的,s101中判斷輸電線路整體是否帶電的步驟如下:在垂直于輸電線路延伸方向的水平線上選取n個實際測量點,測量各實際測量點位置處的電場強(qiáng)度值,判斷所有實際測量點的電場強(qiáng)度值的平均值是否小于預(yù)設(shè)的閾值a,如果是則認(rèn)為輸電線路整體不帶電,否則認(rèn)為輸電線路整體帶電,閾值a為經(jīng)驗值。
更具體的,閾值a為200v/m。
更具體的,選取實際測量點時,將實際測量點設(shè)置于與輸電線延伸方向相垂直且距離地面2米的水平線上,實際測量點的位置包括輸電線路最外側(cè)、輸電線路的中心點。
更具體的,標(biāo)準(zhǔn)曲線為仿真計算得到的與不同類型的輸電線路、桿塔高度、輸電線路電壓、桿塔類型以及電線相序的排列方式相對應(yīng)的輸電線路下方區(qū)域內(nèi)的測量路徑的電場強(qiáng)度曲線。
更具體的,仿真測量路徑上位于最外側(cè)的仿真測量點位于輸電線路兩外側(cè)導(dǎo)線之外。
更具體的,最外側(cè)的仿真測量點的位置按以下條件確定:i1:i2=8:5,其中,i1為輸電線路兩外側(cè)導(dǎo)線間的距離,i2為最外側(cè)的仿真測量點與同側(cè)的最外側(cè)導(dǎo)線間的距離。
本發(fā)明的方法通過分析仿真數(shù)據(jù)庫和實際測量值,只需測量很少的幾個點,通過閾值判斷和采集點的特征值比對,不僅可以對線路是否帶電進(jìn)行識別,還可以對線路的具體帶電情況進(jìn)行識別,解決了實際測量中遇到的限制和干擾。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中需要使用的附圖做簡單介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為一組仿真測量路徑的電場強(qiáng)度曲線圖;
圖2為仿真測量點與輸電線間的位置關(guān)系圖;
圖3為測量路徑分布區(qū)域示意圖;
圖4為本發(fā)明方法的流程圖;
圖5a至圖5c分別為不同類型輸電線路的測量點的位置示意圖;
圖6為測量點特征值的定義示意圖;
圖7為仿真曲線上仿真測量點的示意圖;
圖8為計算實際測量點與標(biāo)注曲線間距離的示意圖;
圖9a和圖9b分別為一實施例的實際測量點的折線圖和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。
下面結(jié)合附圖和各實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實施方式
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征及優(yōu)點能更明顯,下文特舉本發(fā)明實施例,并配合所附圖示,做詳細(xì)說明如下。
本發(fā)明的帶電識別方法以輸電線路下方區(qū)域內(nèi)的電場強(qiáng)度的仿真數(shù)據(jù)作為判斷的依據(jù),首先對輸電線路整體是否帶電進(jìn)行判斷,然后再將實際測量數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)庫內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較及分析,從而獲取輸電線路的帶電狀況。
以上是本發(fā)明的核心思想,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明,但是本發(fā)明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣,因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
本發(fā)明的仿真數(shù)據(jù)庫通過仿真軟件計算得到,采用如ansysmaxwell等仿真軟件計算出不同類型的輸電線路對應(yīng)于不同的桿塔高度、輸電線路電壓、桿塔類型以及電線相序的排列方式時輸電線路下方區(qū)域內(nèi)的電場強(qiáng)度值,將仿真得到的測量路徑的電場強(qiáng)度曲線作為標(biāo)準(zhǔn)曲線。
本發(fā)明的桿塔類型是指輸電線纜在桿塔上的空間分布方式,桿塔高度是指輸電線纜的距地高度(一般為14米~90米)。常見的輸電線路的類型包括單塔單回路、單塔雙回路、兩(單回)路并行等,輸電線路的電壓為330kv,500kv,750kv和1000kv等。仿真數(shù)據(jù)庫中包括各種輸電線路類型與不同的電壓、不同的桿塔類型、不同的相序及不同的桿塔高度相對應(yīng)的電場強(qiáng)度的一個完整的數(shù)據(jù)庫。
圖1所示是桿塔類型為電纜沿豎直方向排列、電線相序為左側(cè)上至下abc,右側(cè)上至下bca的單塔雙回路的多條仿真測量路徑的電場強(qiáng)度曲線圖,圖1中的縱坐標(biāo)為電場強(qiáng)度(v/m),橫坐標(biāo)為以位于仿真測量路徑最左側(cè)的仿真測量點所在位置為起點、其余仿真測量點與原點間的距離(m),即位于仿真測量路徑最左側(cè)的仿真測量點的橫坐標(biāo)為0,該單塔雙回路輸電線路兩外側(cè)導(dǎo)線間的距離(i1)為32米。仿真測量路徑是與輸電線延伸方向相垂直的水平直線,仿真測量點位于仿真測量路徑上,在同一仿真測量路徑上的仿真測量點具有同一水平高度。本組仿真數(shù)據(jù)的仿真測量路徑設(shè)置于輸電線路下方14米至70米范圍的區(qū)域h內(nèi)(圖2),從輸電線路下方14米處開始每間隔2米設(shè)置一條仿真測量路徑,為了保證仿真數(shù)據(jù)的全面完整,可以涵蓋各種測量條件,仿真測量路徑上位于最外側(cè)的仿真測量點位于輸電線路兩外側(cè)導(dǎo)線之外,可按以下方式確定最外側(cè)的仿真測量點的位置:i1:i2=8:5,其中,i1為輸電線路兩外側(cè)導(dǎo)線間的距離,i2為最外側(cè)的仿真測量點a1(an)與同側(cè)的最外側(cè)導(dǎo)線間的距離(圖3)。
下面結(jié)合圖4對本發(fā)明的帶電識別方法進(jìn)行說明,本發(fā)明方法的步驟如下:
s101、判斷輸電線路整體是否帶電,如果不帶電則顯示輸電線路不帶電的判斷結(jié)果,如果帶電則執(zhí)行步驟s102,進(jìn)一步分析輸電線路的帶電狀態(tài);
本發(fā)明方法中判斷輸電線路整體是否帶電的步驟如下:在垂直于輸電線路延伸方向的水平直線(即測量路徑)上選取n個實際測量點,測量各實際測量點位置處的電場強(qiáng)度值(x1,x2,…,xn),判斷所有實際測量點的電場強(qiáng)度值的平均值是否小于預(yù)設(shè)的閾值a,即
閾值a為經(jīng)驗值,根據(jù)輸電線路下方電場強(qiáng)度值確定,一般情況下,當(dāng)輸電線路帶電時,輸電線路下方地面附近的電場強(qiáng)度的最小值約為360v/m,而在附近沒有強(qiáng)電源的區(qū)域內(nèi)的電場強(qiáng)度值不會超過2位數(shù),因此本發(fā)明根據(jù)經(jīng)驗將閾值a設(shè)定為200v/m;輸電線路整體是否帶電也可以采用現(xiàn)有的常規(guī)方法進(jìn)行判斷;
選取實際測量點時,優(yōu)選將實際測量點設(shè)置于距離地面2米左右的水平線上(理想情況),然后選取容易通過目測定位的點作為實際測量點,例如,從輸電線路的下方往上看,比較容易確定輸電線路最外側(cè)的點、輸電線路的中心點,可將這些點作為實際測量點。如圖5a所示,圖5a所示為單塔單回路的輸電線路,以輸電線路的最外側(cè)確定兩個最外側(cè)的實際測量點(1、3),然后在輸電線路的中心點設(shè)置一個實際測量點(2)。圖5b所示為單塔雙回路的輸電線路,以輸電線路的最外側(cè)確定兩個最外側(cè)的實際測量點(1、5),然后在兩最外側(cè)的實際測量點(1、5)之間均勻間隔設(shè)置3個實際測量點(2、3、4)。圖5c所示為兩路并行的輸電線路,同樣以輸電線路的最外側(cè)確定最外側(cè)的實際測量點(1、7),在輸電線路的中心設(shè)置一個實際測量點(4),再根據(jù)地形環(huán)境等需求在實際測量點1、4以及實際測量點4、7之間分別對稱設(shè)置2個實際測量點(2、3,5、6)。確定好實際測量點后,在各實際測量點位置處進(jìn)行電場強(qiáng)度的測量,同一個實際測量點可以測量多次,取多次測量的平均值作為該點的電場強(qiáng)度測量值;
s102、當(dāng)判斷出輸電線路整體帶電時,對實際測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,計算實際測量點的特征值;
本發(fā)明的測量數(shù)據(jù)是指實際測量得到的各個實際測量點的電場強(qiáng)度值,將實際測量點從左至右依次排列,各實際測量點的橫向位置根據(jù)其與最左側(cè)的實際測量點間的距離確定,縱向位置根據(jù)該測量點測得的電場強(qiáng)度值確定,最左側(cè)的實際測量點為起點,橫坐標(biāo)為0;對于從左至右測得的各實際測量點的電場強(qiáng)度值(x1,…,xk,…,xn),k=1,…,n,令第一個實際測量點a1的(電場強(qiáng)度值)特征值
s103、在各仿真測量路徑上選取位置與實際測量點位置相對應(yīng)的仿真測量點,計算各仿真測量路徑上各仿真測量點的特征值(圖7),仿真測量點的特征值的計算方法同上;對于每一條標(biāo)準(zhǔn)曲線(仿真曲線)都有一組與實際測量點對應(yīng)的仿真測量點的特征值
s104、將步驟102得到的實際測量點的特征值依次與步驟s103得到的每一條標(biāo)準(zhǔn)曲線上對應(yīng)的仿真測量點的特征值進(jìn)行對比,如果實際測量點的特征值與某一標(biāo)準(zhǔn)曲線上仿真測量點的特征值滿足
s105、分別計算實際測量點集與匹配曲線集合中各標(biāo)準(zhǔn)曲線的距離,將距離最小的標(biāo)準(zhǔn)曲線所對應(yīng)的仿真條件作為輸電線路的帶電狀態(tài),輸出識別結(jié)果。
計算實際測量點與某一標(biāo)準(zhǔn)曲線間的距離的方法如下:將最外側(cè)的實際測量點間的區(qū)域定為測量區(qū)域(圖8中陰影部分),選取標(biāo)準(zhǔn)曲線位于測量區(qū)域內(nèi)的曲線段,在該曲線段內(nèi)選出m個設(shè)定仿真測量點,這些設(shè)定仿真測量點的場強(qiáng)值分別為(y1,y2,…,ym),對設(shè)定仿真測量點的場強(qiáng)值進(jìn)行歸一化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線上各設(shè)定仿真測量點的歸一化值
圖9a為對一個750kv的單塔雙回路輸電線路的實際測量點的折線圖,實際測量時在測量路徑上布置了5個實際測量點,該5個實際測量點的電場強(qiáng)度測量值分別為3546、3319.5、1466.4、958.5、489.3,采用本發(fā)明方法通過匹配計算,發(fā)現(xiàn)測量值與圖9b所述的標(biāo)準(zhǔn)曲線中的第9根標(biāo)準(zhǔn)曲線的特征值匹配,且第9根標(biāo)準(zhǔn)曲線是與測量點距離最短的一條仿真曲線,而圖9b是在電壓為750kv、左回路垂直abc相序排列且?guī)щ?,右回路不帶電、仿真曲線的寬度(即圖7中的l值)為7060的仿真條件下得到的一組仿真數(shù)據(jù),由此可以判斷輸電線路為左路帶電,右路不帶電。
本發(fā)明方法不僅可以判斷出輸電線路是否帶電,而且還可以進(jìn)一步識別出輸電線路的帶電狀況,與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點:
1、帶電狀態(tài)識別準(zhǔn)確,采用多重判斷的方法,首先通過預(yù)設(shè)閾值a判斷線路是否(整體)帶電,其次通過特征值、距離等分析手段進(jìn)行更為詳細(xì)的帶電識別,有效地解決了無法判斷雙回路中哪一側(cè)帶電的問題。
2、測量方便快捷。通過選取測量路徑上少數(shù)的幾個實際測量點進(jìn)行測量,數(shù)據(jù)量少,而且待測點的位置與塔上線路的分布相關(guān),測量者容易通過目測定位。
3、測量可以允許有較大的高差冗余。測量點的高差是最低測量點和最高測量點的高度差。測量點的高度差冗余為2米,因為測量者自身可以調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集模塊的高度約為2米,因此實際測量地形的高度差可以達(dá)到4米,因為測量的橫向長度一般為幾十米,因此這樣的測量冗余可以實現(xiàn)在山地、丘陵等復(fù)雜地貌上的應(yīng)用。
4、測量可以允許有一定的橫向差冗余。測量點的橫向差是實際測量點與仿真測量點(如圖5所示)在垂直于輸電線路走向上的偏差,測量點的橫向差冗余值為1.5米,可以彌補(bǔ)目測位置形成的誤差。
5、測量可以允許縱向差冗余。測量點的縱向差是實際測量點與仿真測量點的在平行于輸電線路走向上的偏差,因為是點測量,在輸電線路下方遠(yuǎn)離桿塔的地方,可以認(rèn)為在每一個橫截面上,其電場分布差異極小,因此可以認(rèn)為縱向上沒有限制。
當(dāng)然,本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思并不限于上述實例,還可以有其它更改,例如還可以采用其他方法選擇更能體現(xiàn)電場特征的點作為測量點,或者采用其他方法計算測量點集與標(biāo)準(zhǔn)曲線之間的距離。另外仿真數(shù)據(jù)庫也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展,比如電壓范圍下探到220kv,輸電線路類型包含1路500kv,另一路220kv的單塔雙回路非等壓輸電線路等。
對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。