CN109030932A - 一种高压直流输电线路电压等级识别方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种高压直流输电线路电压等级识别方法，包括：对测量点与高压输电线路之间的距离、测量点电场强度进行测量得到距离测量值和电场强度测量值；将距离测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算每个预设直流电压拟合函数关系式下的距离计算值，或将电场强度测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算电场强度计算值；计算距离测量值与距离计算值的相似度，或电场强度测量值与电场强度计算值的相似度，相似度最大的直流电压拟合函数关系式对应的电压等级为测量点处的电压等级。本申请解决了在高压直流作业现场无法识别电压等级的问题，具有适用范围较广，准确度较高，测试方便、安全等优点。
Description
技术领域
本申请涉及高压直流作业技术领域，尤其涉及一种高压直流输电线路电压等级识别方法。
背景技术
直流输电线路运行时，导线上的电荷将在空间产生静电场。高压直流输电线路产生的静电场较大，给高压直流现场的电力作业人员带来安全隐患，为了避免触电事故的发生，进行准确的近电预警是非常重要的。
目前，近电预警通常采用非接触预警装置，例如高压预警手表、非接触高压验电预警笔、高压预警器、近电报警器等预警装置来进行预警。这些预警装置的工作原理是检验电力作业人员所在位置处的电场强度，当作业人员附近的超过阈值时发出声光报警。
但是，上述预警装置仅仅以一个固定的阈值为标准，无法得知带电设备电压等级。不同电压等级的安全距离不同，安全距离与电压等级也不是线性关系，例如，±500kV的安全距离是6m，而±800kV的安全距离则为9.3m，根据电场强度无法准确判断电力作业人员是否处于安全距离范围内。因此，在不同电压等级下，现有预警设备报警时可能会出现距离带电设备过远或过近的情况，过远会妨碍正常工作，过近可能会发生触电事故。另外，上述预警装置只适用于交流验电中，不适用于直流验电。
发明内容
本申请提供了一种高压直流输电线路电压等级识别方法，以解决在高压直流作业现场无法识别电压等级的问题。
本申请提供了一种高压直流输电线路电压等级识别方法，该方法包括：
对测量点与高压输电线路之间的距离和所述测量点处的电场强度进行测量得到距离测量值和电场强度测量值；
将所述距离测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算每个所述预设直流电压拟合函数关系式下的距离计算值，或将所述电场强度测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算每个所述预设直流电压拟合函数关系式下的电场强度计算值；
计算所述距离测量值与距离计算值的相似度，或电场强度测量值与电场强度计算值的相似度，相似度最大的直流电压拟合函数关系式对应的电压等级为所述测量点处的电压等级。
优选地，所述对测量点与高压输电线路之间的距离和所述测量点处的电场强度进行测量，之前还包括：构建高压输电线路电压、测量点到所述高压输电线路的距离、测量点处电场强度之间的数学模型。
优选地，所述数学模型的构建方法包括：
在预设电压等级下，每间隔第一预设距离对测量装置与输电导线之间的距离进行多次测量并取平均值，得到多个标定间距；
在所述预设电压等级下，每间隔所述第一预设距离多次测量电场强度并取平均值，得到多个标定电场强度；
对多个所述标定间距和标定电场强度进行多项式回归分析，得到所述电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式。
优选地，所述第一预设距离包括50厘米。
优选地，所述对测量点与高压输电线路之间的距离和所述测量点处的电场强度进行测量得到距离测量值和电场强度测量值，包括：
每间隔第二预设距离对测量装置与高压输电线路之间的距离进行测量，得到包含多个距离测量值的距离测量序列；
每间隔所述第二预设距离测量电场强度，得到包含多个电场强度测量值的电场强度测量序列。
优选地，所述相似度的计算公式包括：其中，Δi为误差，ei为电场强度测量序列，fi为根据第i个预设直流电压拟合函数关系式计算得到的电场强度计算值，k为所述预设直流电压拟合函数关系式的个数。
本申请提供的高压直流输电线路电压等级识别方法的有益效果包括：
本申请提供的高压直流输电线路电压等级识别方法，通过测量电场强度和测量点处与高压输电线路之间的距离，得到距离测量值和电场强度测量值，将其中之一带入多个预设直流电压拟合函数关系式中，计算得到距离计算值或电场强度计算值，比较距离测量值与距离计算值的相似度，或电场强度测量值与电场强度计算值的相似度，得到的误差最小的预设直流电压拟合函数关系式对应的电压等级为当前电压等级，解决了在高压直流作业现场无法识别电压等级的问题，具有适用范围较广，准确度较高，测试方便、安全等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种高压直流输电线路电压等级识别方法的流程示意图；
图2为本申请为本申请实施例提供的一种预设直流电压拟合函数的曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种高压直流输电线路电压等级识别方法，该方法包括初步检测和实时监测，初步检测包括以下步骤：
步骤S001：判断测量点处的电场强度是否超过阈值。
具体的，当电力作业人员进入高压直流作业现场后，可先对作业现场的电场环境进行初步检测，本申请实施例的初步检测是检测电场强度，判断电场强度是否超过阈值。
选择一个测量点，对测量点处的电场强度进行检测，
步骤S002：如果超过，则进行报警。
具体的，如果检测得到电场强度超过阈值，则进行声光报警，提醒电力作业人员周围的电场环境可能存在一定的安全风险。
进行初步检测的优点是：提醒电力作业人员当前测量点已经可能存在一定的安全风险，需要谨慎行动，提高了电力作业人员的风险意识，提高了电力作业安全性。
为保障电力作业人员的绝对安全，电场强度检测的阈值通常设置的较小，当检测到电场强度超过阈值时，测量点与带电设备之间的距离可能会大于安全距离，而电力作业通常要求电力作业人员与带电设备之间的距离较小，因此，在声光报警后，电力作业人员需要继续靠近带电设备，为保障电力人员在靠近电力设备的过程中始终处于当前电压等级下的安全距离范围外，需要进行实时监测。在具体实施中，可先进行初步检测再进行实时监测，也可只进行实时监测，其中，实时监测的流程参见图1，具体包括以下步骤：
S100：构建高压输电线路电压、测量点到高压输电线路的距离、测量点处电场强度之间的数学模型。
具体的，对各种不同电压等级实验场景下对距离、电场强度等进行测量并对实验数据进行采集和相关处理、分析。根据在不同距离下，场强分布的不同建立距离、场强与电压等级之间的数学关系。基于距离和电场强度的测量，利用多项式回归分析理论，对所采集的数据进行函数拟合，从而得到不同电压等级下的场强与距离的对应关系曲线。具体过程如下：
在预设电压等级下，每间隔第一预设距离对测量装置与输电导线之间的距离进行多次测量并取平均值，得到多个标定间距；在所述预设电压等级下，每间隔所述第一预设距离多次测量电场强度并取平均值，得到多个标定电场强度；对多个所述标定间距和标定电场强度进行多项式回归分析，得到所述电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式。
本申请实施例以预设电压等级为±500kV、±800kV的实验场景下为例，介绍数学模型的建立过程。
在±500kV电压等级下，选定一个测量点，对测量点与输电导线之间的距离进行5次测量并取平均值，该平均值为一个标定间距；每间隔第一预设距离(大小1为50cm)，再次进行测量并取平均值，以此类推，将每一个标定间距对应记录到表格中。
在上述采集测量点与输电导线的过程中，在每一个标定间距处，对测量点处的电场强度进行5次测量并取平均值，该平均值为一个标定电场强度，将每一个标定电场强度对应记录到表格中。
在±800kV电压等级下，选定一个测量点，对测量点与输电导线之间的距离进行5次测量并取平均值，该平均值为一个标定间距；每间隔50cm，再次进行测量并取平均值，以此类推，将每一个标定间距、标定电场强度对应记录到表格中。
在上述采集测量点与输电导线的过程中，在每一个标定间距处，对测量点处的电场强度进行5次测量并取平均值，该平均值为一个标定电场强度，将测量数据记录到表格中。
进一步的，为提高测量准确性，本申请还对测量数据进行数据处理，数据处理步骤包括跟随、滤波、放大、整流和模数转换等。
参见表1，为±500kV、±800kV电压等级下的实验场景下记录的部分测量数据。
表1
将±500kV电压等级下的测量的标定间距、标定电场强度分别进行多项式回归分析，得到±500kV电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式：
y＝1.29x1.61+23.81 (1)
其中，x为测量点与输电导线之间的距离，y为测量点处的电场强度。
将±800kV电压等级下的测量的标定间距、标定电场强度分别进行多项式回归分析，得到±800kV电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式：
y＝2.79x1.52+25.95 (2)
±500kV、±800kV电压等级下的预设直流电压拟合函数参见图2，为本申请实施例提供的一种预设直流电压拟合函数的曲线图。图2中，横坐标为测量点与输电导线之间的距离，单位为米；纵坐标为电场强度，单位为kV/m。
S110：对测量点与高压输电线路之间的距离和测量点处的电场强度进行测量得到距离测量值和电场强度测量值。
具体的，在需要测量电压等级的高压输电线路附近，选择测量点，对测量点与高压输电线路之间的距离和测量点处的电场强度进行测量，得到距离测量值和电场强度测量值。
进一步的，本步骤中，选择一个测量点测量完毕后，逐渐靠近高压输电线路，每间隔第二预设距离再选择一个测量点进行测量，其中，第二预设距离可以根据实际环境进行选取。多个测量点处测得的距离测量值di(i＝1、2…k)构成距离测量序列D[d1,d2,…,dk]，多个测量点处测得的电场强度测量值ei(i＝1、2…k)构成电场强度测量序列E[e1,e2,…,ek]。
本实施例中，测距主要基于测距传感器对测量点与高压输电线路之间的距离进行测量，它可以用于检测传感器到被测带电体之间的距离，也可以单独使用对特定的距离进行测量。具体测距方法包括激光测距，激光雷达测距，GPS测距、雷达测距、超声波测距等。电场强度测量可利用霍尔隔离式传感器进行，测量方法包括：高压直流输电线路绝缘子直流电场测量方法等。
S120：将距离测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算每个预设直流电压拟合函数关系式下的距离计算值，或将电场强度测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算每个预设直流电压拟合函数关系式下的电场强度计算值。
具体的，将距离测量序列D[d1,d2,…,dk]代入±500kV电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式，即(1)式中，计算出包含多个电场强度计算值的电场强度计算序列；再将距离测量序列D[d1,d2,…,dk]代入±800kV电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式，即(2)式中，计算出包含多个电场强度计算值的电场强度计算序列，或：
将电场强度测量序列E[e1,e2,…,ek]代入±500kV电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式，即(1)式中中，计算出包含多个距离计算值的距离计算序列；再将电场强度测量序列E[e1,e2,…,ek]代入±800kV电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式，即(2)式中，计算出包含多个距离计算值的距离计算序列。
根据预设直流电压拟合函数关系式计算出的值为Fi[f1,f2,…,fk]，其中Fi(i＝1,2...n)为根据拟合函数计算的场强值，其中i为第i个拟合函数。在本实施例中，它们对应不同的拟合函数(1)式和(2)式。
S130：计算距离测量值与距离计算值的相似度，或电场强度测量值与电场强度计算值的相似度，相似度最大的直流电压拟合函数关系式对应的电压等级为测量点处的电压等级。
具体的，相似度可利用计算值与测量值的误差来表示，计算公式如下：
其中，Δi为误差，ei为电场强度测量序列，fi为根据第i个预设直流电压拟合函数关系式计算得到的电场强度计算值，k为预设直流电压拟合函数关系式的个数。
最小误差Δi对应的预设直流电压拟合函数关系式所表征的电压等级为当前高压输电线路的电压等级。
进一步的，识别出电压等级后，通过语音播报或显示器显示的方法将电压等级及与该电压等级相关数据，例如安全距离等传达给电力作业人员。
由以上实施例可见，本申请实施例提供的高压直流输电线路电压等级识别方法，通过预先构建高压输电线路电压、测量点到高压输电线路的距离、测量点处电场强度之间的数学模型，得到预设直流电压拟合函数关系式，在测量过程中将测量数据带入预设直流电压拟合函数关系式中进行计算，从而确定符合当前测量数据的预设直流电压拟合函数关系式，进而得到对应的电压等级，可以有效的排除邻近带电设备的干扰而导致验电结果重复性不好，准确度不高等问题，以及有效解决测试过程中的安全问题，极大方便了工作人员的检测工作。该发明满足我国高压直流输电线路工程作业安全防护要求，适用于直流高压输变电线路巡检。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (7)
1.一种高压直流输电线路电压等级识别方法，其特征在于，包括：
对测量点与高压输电线路之间的距离和所述测量点处的电场强度进行测量得到距离测量值和电场强度测量值；
将所述距离测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算每个所述预设直流电压拟合函数关系式下的距离计算值，或将所述电场强度测量值代入多个预设直流电压拟合函数关系式中，分别计算每个所述预设直流电压拟合函数关系式下的电场强度计算值；
计算所述距离测量值与距离计算值的相似度，或电场强度测量值与电场强度计算值的相似度，相似度最大的直流电压拟合函数关系式对应的电压等级为所述测量点处的电压等级。
2.如权利要求1所述的高压直流输电线路电压等级识别方法，其特征在于，所述对测量点与高压输电线路之间的距离和所述测量点处的电场强度进行测量，之前还包括：构建高压输电线路电压、测量点到所述高压输电线路的距离、测量点处电场强度之间的数学模型。
3.如权利要求2所述的高压直流输电线路电压等级识别方法，其特征在于，所述数学模型的构建方法包括：
在预设电压等级下，每间隔第一预设距离对测量装置与输电导线之间的距离进行多次测量并取平均值，得到多个标定间距；
在所述预设电压等级下，每间隔所述第一预设距离多次测量电场强度并取平均值，得到多个标定电场强度；
对多个所述标定间距和标定电场强度进行多项式回归分析，得到所述电压等级下的预设直流电压拟合函数关系式。
4.如权利要求3所述的高压直流输电线路电压等级识别方法，其特征在于，所述第一预设距离包括50厘米。
5.如权利要求1所述的高压直流输电线路电压等级识别方法，其特征在于，所述对测量点与高压输电线路之间的距离和所述测量点处的电场强度进行测量得到距离测量值和电场强度测量值，包括：
每间隔第二预设距离对测量装置与高压输电线路之间的距离进行测量，得到包含多个距离测量值的距离测量序列；
每间隔所述第二预设距离测量电场强度，得到包含多个电场强度测量值的电场强度测量序列。
6.如权利要求1所述的高压直流输电线路电压等级识别方法，其特征在于，所述相似度的计算公式包括：其中，Δi为误差，ei为电场强度测量序列，fi为根据第i个预设直流电压拟合函数关系式计算得到的电场强度计算值，k为所述预设直流电压拟合函数关系式的个数。
7.如权利要求1所述的高压直流输电线路电压等级识别方法，其特征在于，对测量点与高压输电线路之间的距离和所述测量点处的电场强度进行测量得到距离测量值和电场强度测量值，之前还包括：
判断测量点处的电场强度是否超过阈值；
如果超过，则进行报警。
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