高壓線電壓等級自適應判別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力傳輸安全領域，涉及一種利用高壓傳輸線附近電場分布特征判別 高壓線電壓等級的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各行各業(yè)對電力的需求量越來越大，對供電部門供應 電力的質(zhì)量要求也越來越高，因此電力行業(yè)的建設和服務顯得尤為重要;安全可靠的電力 供應對保障社會穩(wěn)定和促進經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。電力設施的安全可靠運行離不 開電力工人的勞動，他們時常需要建設、搶修電力設施，甚至是在設備帶電的情況下；高壓 線帶有很高的電壓，過于靠近會有電擊的危險，但是電力工人在工作時卻時常處于這種危 險之中。針對電力工人施工的安全保障，我國制定了嚴格的行業(yè)準則和行為標準，但是在施 工的過程中，往往還是會因為疏忽而導致事故的發(fā)生。由于不同電壓等級高壓線最小安全 距離不同，所以知曉電壓等級是保障電力工人安全的第一步，從技術的層面實現(xiàn)高壓輸電 線電壓等級的自動判別對于提高施工安全是很有意義的。
[0003] 電力源自發(fā)電機，由于發(fā)電機絕緣條件的限制，發(fā)電機的最高電壓一般在22kV以 下。為了降低輸電線路的電能損耗、增大電能輸送的距離，發(fā)電廠發(fā)出的電通常需要經(jīng)過升 壓之后才能接入輸電系統(tǒng)。電力輸送到配電站后，又需要根據(jù)電力用戶的類別把高壓電降 壓成不同的電壓輸送給最終的電力用戶；發(fā)電、輸電、配電的升壓、降壓過程導致了輸電線 路的電壓差異。在1949年之前，我國電力工業(yè)發(fā)展緩慢，電壓等級繁多，有22/33/44/66/ 110/154kV等電壓等級的輸電線路;隨著電力工業(yè)建設加快，我國逐步統(tǒng)一了電壓等級，經(jīng) 過多年的發(fā)展，形成了現(xiàn)在750/500/330/220/110/35/10/0.38kV幾個電壓等級。
[0004] 高壓輸電線的危險不僅僅體現(xiàn)在人體觸碰之后會被電擊，更在于當人體沒有碰到 時就有可能會觸電;所以，高壓線往往都有一個最小安全距離范圍。又由于不同電壓等級的 高壓線危險程度往往是不同的，電壓等級越高，其危險性往往也越大，所以高壓線的安全距 離是不同的，如下表：
[0005]
[0006]
[0007] 判斷人體是已經(jīng)超出了安全距離進入危險區(qū)域一個重要準則就是高壓線的電壓 等級。首先要知道工人施工時面對的高壓線電壓等級，然后才能判斷工人是否有電擊的危 險。針對上述背景，本專利提出了一種自適應判別高壓線電壓等級的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種高壓線電壓等級自適應判別方法，該方法利用高壓線 附近電場分布特征，根據(jù)檢測到的輻射工頻電場信號，通過計算實現(xiàn)對高壓輸電線電壓等 級的自適應判別。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0009] 高壓線電壓等級自適應判別方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1.檢測電場強度，當電場強度值超過了檢測門限τ時，開始記錄；
[0011] 步驟2.每前進采用間隔距離μ，記錄一個采樣值，當前進距離大于積分窗長度πιμ 時，開始求和，得到積分窗口內(nèi)積分值ε ;
[0012] 步驟3.滑動積分窗，每前進積分窗滑動距離mi，更新一個積分值，并比較最新的積 分值與其前一個積分值的大小，若最新的積分值大于前一個積分值，則繼續(xù)測量更新;若最 新的積分值小于其前一個積分值，則認定其前一個積分值為最大積分值e max;
[0013] 步驟4.將步驟3所得最大積分值emax與系統(tǒng)中預存各電壓等級對應最大積分值分 別進行比較，找出與e max最接近的預存值，其所對應電壓等級即認定為當前電壓等級。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：提供一種高壓線電壓等級自適應判別方法，該方法利用 高壓線附近電場分布特征，根據(jù)檢測到的輻射工頻電場信號，通過計算實現(xiàn)對高壓輸電線 電壓等級的自適應判別;為電力工人工作環(huán)境提供有效安全保障。
【附圖說明】
[0015] 圖1為220kV水平布線高壓線周圍輻射電場強度分布圖。
[0016]圖2為220kV四分裂高壓線周圍輻射電場強度分布圖。
[0017]圖3為110kV三角布線空間電場強度與邊導線距離關系圖。
[0018]圖4為各電壓等級三角形布線高壓線周圍電場強度與距離關系對比圖。
[0019] 圖5為本發(fā)明高壓線電壓等級自適應判別方法框圖。
[0020] 圖6為引入噪聲條件下電場強度分布曲線。
[0021] 圖7、圖8為仿真性能曲線。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0023]首先從原理上說明：我國高壓輸電線路采用50Hz的交流電輸電，輸電線周圍會產(chǎn) 生交變的工頻電磁場;磁場強度揭示了輸電線路中電流的大小，而電場強度則反映了輸電 線路上電壓大小。高壓輸電線周圍會產(chǎn)生感應電場，如圖1所示為220kV單根導線水平布線 條件下輸電線周圍瞬時電場強度分布圖，由圖可知高壓線周圍的電場是由三根導線各自產(chǎn) 生的相位相差120度輻射電場疊加的結果，所以在其中兩根線中間有一處電場強度很小。如 圖2所示為220kV四分裂導線周圍電場強度分布圖，與圖1比較，其周圍電場強度較小，這也 是采用分裂導線的原因所在。通過圖1、圖2可以看出，盡管不同布線方式高壓線周圍電場強 度分布復雜且各不相同，但是基本上都是隨著距離導線越來越遠，電場強度也越來越小。 [0024]如圖3所示為110kV三角布線條件下輻射電場強度與距邊導線距離關系曲線，從圖 中可以看出，高壓線輻射電場強度隨距邊導線距離的增加呈指數(shù)衰減，在靠近邊導線的地 方電場強度值可以達到很大，但是隨距離的增加很快就衰減到很小的值。與110kV類似，不 同電壓等級高壓線周圍電場強度值與距離都服從類似規(guī)律，如圖4所示給出不同電壓等級 高壓線周圍電場強度與到邊導線距離的關系圖，由圖可知，在同一位置處不同電壓等級高 壓線下電場強度可能相差10多倍，并且隨著距離的增大，電場強度迅速衰減。
[0025] 因為不同電壓等級高壓線下電場強度分布差別較大，所以可以根據(jù)一定距離處的 電場強度特征來區(qū)分高壓線的電壓等級，但是這需要準確知道工人位置到邊導線的距離， 這在實際施工中往往不易實現(xiàn)。因此，本發(fā)明根據(jù)輸電線路周圍電場強度隨距離的增加衰 減劇烈的特性，利用人體由遠靠近輸電線的過程中電場強度的變化會十分明顯，提出一種 高壓線電壓等級自適應判別方法。
[0026] 本發(fā)明中設定工人位于高壓線下方地面，從遠處位置向高壓線方向前進，每前進 采樣間隔距離μ采樣一個電場強度值，則當其從起點位置前進距離ημ時，采樣得到η個電場 強度值，依次記為Ex，Ε 2，…，Εη，并存儲備用；
[0027] 判別電壓等級通過在一個積分窗口內(nèi)對觀測到的最新的m個電場強度進行求和得 到，積分窗長度為πιμ，積分窗滑動距離為wy:
[0028] 當前進距離πιμ時，開始求和，得到第1個求和值
[0029] 當前進距離(πι+?)μ時，得到第2個求和{1
[0030] 依次類推，當前進距離(m+kw)y時，得到第k+Ι個求和
[0031 ] 在得到一組求和值，. . .，￡1<的過程中，當出現(xiàn)從某一個求和值ε」開始出現(xiàn)了 連續(xù)的下降，則認為^為最大積分值；按照上述方式得到q個電壓等級對應最大積分值 '為，..為 r預先存儲于系統(tǒng)中。
[0032] 本實施例中，高壓線電壓等級自適應判別過程框圖如圖5所示，具體步驟為：
[0033] 步驟1.檢測電場強度，當電場強度值超過了檢測門限τ時，開始記錄；
[0034]步驟2.每前進采用間隔距離μ，記錄一個采樣值，當前進距離大于積分窗長度πιμ 時，開始求和，得到積分窗口內(nèi)積分值ε ;加入噪聲條件下模擬電場強度采樣值如圖6所示； [0035]步驟3.滑動積分窗，每前進積分窗滑動距離w，更新一個積分值，并比較最新的積 分值與其前一個積分值的大小，若最新的積分值大于前一個積分值，則繼續(xù)測量更新;若最 新的積分值小于其前一個積分值，則認定其前一個積分值為最大積分值e max;
[0036] 步驟4.將步驟3所得最大積分值emax與系統(tǒng)中預存各電壓等級對應最大積分值 A，矣，.·為分別進行比較，找出與最接近的預存值欠，其所對應電壓等級即認定為當前電 壓等級。
[0037] 將分別與為，4,…< 求差值，得到一組差值為：
[0038]
[0039] 然后搜尋這組差值的最小值. . .Dq)，則當前測試環(huán)境下高壓線的 電壓等級即為預存值4所對應的電壓等級。
[0040] 如圖7、圖8所示為本實施例中對各種測量誤差和判定參數(shù)對判定正確率的影響曲 線，其中，圖7為llOkv下，固定積分窗長度πιμ為3m，不同積分窗滑動距離《μ條件下電場強度 測量誤差對判定正確率的影響；圖8為110kV下，固定積分窗長度πιμ為3m，積分窗滑動距離w 和采樣間隔μ取相同的值，并且這個值不同條件下的性能。從圖中可知，當積分窗滑動距離w μ和采樣間隔μ均取0.5m，積分窗長度πιμ為3m的時候可以得到較好的性能。
[0041]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，本說明書中所公開的任一特征，除非特別 敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換;所公開的所有特征、或所有方 法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。
【主權項】
1.高壓線電壓等級自適應判別方法，包括以下步驟： 步驟1.檢測電場強度，當電場強度值超過了檢測門限τ時，開始記錄； 步驟2 .每前進采用間隔距離μ，記錄一個采樣值，當前進距離大于積分窗長度πιμ時，開 始求和，得到積分窗口內(nèi)積分值ε ; 步驟3.滑動積分窗，每前進積分窗滑動距離W，更新一個積分值，并比較最新的積分值 與其前一個積分值的大小，若最新的積分值大于前一個積分值，則繼續(xù)測量更新;若最新的 積分值小于其前一個積分值，則認定其前一個積分值為最大積分值 emax; 步驟4.將步驟3所得最大積分值emax與系統(tǒng)中預存各電壓等級對應最大積分值分別進 行比較，找出與emax最接近的預存值，其所對應電壓等級即認定為當前電壓等級。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力傳輸安全領域，提供一種高壓線電壓等級自適應判別方法，首先每前進采用間隔距離μ，記錄一個采樣值，當前進距離大于積分窗長度mμ時，計算積分窗口內(nèi)積分值ε；然后滑動積分窗，每前進積分窗滑動距離wμ，更新一個積分值，并比較最新的積分值與其前一個積分值的大小，若最新的積分值大于前一個積分值，則繼續(xù)測量更新；若最新的積分值小于其前一個積分值，則認定其前一個積分值為最大積分值εmax；最后將最大積分值εmax與系統(tǒng)中預存各電壓等級對應最大積分值分別進行比較，找出與εmax最接近的預存值，其所對應電壓等級即認定為當前電壓等級。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對高壓線電壓等級的自適應判別；為電力工人工作環(huán)境提供有效安全保障。
【IPC分類】G01R29/08
【公開號】CN105510725
【申請?zhí)枴緾N201511000494
【發(fā)明人】劉光輝, 吳頂頂, 朱明 , 顧宇斌
【申請人】電子科技大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月28日