CN109633375A - 一种配电网安全距离识别方法及装置 - Google Patents

一种配电网安全距离识别方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种配电网安全距离识别方法及装置，所述方法包括：选择测试处，并获取所述测试处多个测试点之间的相互距离，多个测试点与高压源之间的距离，以及所述测试点的场强；根据多个所述测试点之间的相互距离及所述测试点的场强，计算所述测试处的场强梯度；根据所述场强梯度及多个测试点与高压源之间的距离，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型；将作业点的场强带入所述非参数回归模型，得到所述作业点的安全距离。本申请中的配电网安全距离识别方法解决了在配电网作业现场无法准确识别安全距离的问题，具有适用范围较广，准确度较高，测试方便、安全高效等优点。

Description

一种配电网安全距离识别方法及装置
技术领域
本申请涉及配电网安全作业技术领域，尤其涉及一种配电网安全距离识别方法及装置。
背景技术
由于配电网直接面向用户，其故障将直接影响到用户的正常供电，据统计，我国电力用户停电事件近90％是由中低压配电网造成的，配电网也是造成电能质量扰动问题的主要因素。面对配电网供电需求的增大以及连接复杂度的增高，对配网进行实时监测、巡视和检修是保证配网稳定运行的关键。
目前，配电网的巡检工作是由佩戴简单防护设备的操作人员进行巡视和检修，操作人员在进行巡检工作时需保证位于安全距离内，安全距离即安全操作规程所规定的最短距离，超过安全距离人体将有触电危险。现有的安全距离识别方法是通过电场强度指数的衰减来判断安全距离。
由于通过电场强度指数的衰减来识别安全距离并不适用于复杂电场，而配电网中电场分布是十分复杂的，所以上述方法不能准确识别出配电网中作业点的安全距离。因此，亟需设计一种配电网安全距离的识别方法。
发明内容
本申请提供了一种配电网安全距离识别方法及装置，以解决现有技术中不能准确识别配电网中安全距离的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例公开了一种配电网安全距离识别方法，所述方法包括：
选择测试处，并获取所述测试处多个测试点之间的相互距离，多个测试点与高压源之间的距离，以及所述测试点的场强；
根据多个所述测试点之间的相互距离及所述测试点的场强，计算所述测试处的场强梯度；
根据所述场强梯度及多个测试点与高压源之间的距离，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型；
将作业点的场强带入所述非参数回归模型，得到所述作业点的安全距离。
可选地，在上述配电网安全距离识别方法中，在将作业点的场强带入所述回归模型，得到所述作业点的安全距离之后，所述方法还包括：
预设安全距离阈值，将所述作业点的安全距离与所述安全距离阈值进行比较；
若所述作业点的安全距离超过所述安全距离阈值，则进行安全提示。
可选地，在上述配电网安全距离识别方法中，选择测试处，并获取所述测试处多个测试点之间的相互距离，多个测试点与高压源之间的距离，以及所述测试点的场强，包括：选择5个测试点，所述测试点均设置场强检测传感器。
可选地，在上述配电网安全距离识别方法中，根据多个所述测试点之间的相互距离及所述测试点的场强，计算所述测试处的场强梯度，包括：
计算多个所述测试点之间的场强差，表示为Δxij，多个所述测试点之间的距离差，表示为Δyij；
所述测试处的场强梯度表示为：式中，i和j分别第i个和第j个测试点。
可选地，在上述配电网安全距离识别方法中，所述非参数回归模型表示为：Y＝α(X)+k；
式中，X为电场强度梯度，表示为：X＝[X1 X2 X3 X4 X5]T；Y为距离，表示为：Y＝(y1，y2…y5)T；k为随机误差；α(X)为核心函数，表示为：其中，k1＝(1，0，0，0，0)T，W为权重，Wi≥0，i＝1，2，…，n，∑Wi＝1。
可选地，在上述配电网安全距离识别方法中，在根据所述场强梯度及多个测试点与高压源之间的距离，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型之后，所述方法还包括：
测量不同高压线路排列方式下的场强；
根据所述场强的测量值，对所述非参数回归模型进行修订。
可选地，在上述配电网安全距离识别方法中，所述安全提示为语音播报或者光电报警。
第二方面，本申请实施例公开了一种配电网安全距离识别装置，所述装置包括：预警安全帽，以及设置在所述预警安全帽中的数据获取模块、数据处理模块、安全提示模块以及多个场强检测传感器，其中：
多个所述场强检测传感器互相连接，且均与所述数据获取模块通讯连接，所述数据获取模块及所述安全提示模块均通讯连接于所述数据处理模块；
所述数据获取模块，用于获取多个场强检测传感器之间的相互距离，多个场强检测传感器与高压源之间的距离以及多个场强检测传感器的场强；
所述数据处理模块设有算法子模块，所述算法子模块用于生成电场强度与安全距离之间的非参数回归模型，所述数据处理模块用于将作业点的场强带入所述非参数回归模型，计算作业点的安全距离；
所述数据处理模块还用于比较所述作业点的安全距离与预设安全距离阈值的大小，当所述作业点的安全距离超过所述预设安全距离阈值时，则控制所述安全提示模块进行安全提示。
可选地，在上述配电网安全距离识别装置中，所述场强检测传感器的数量为5个，分别设置于所述预警安全帽的顶部及帽箍的四等分点处。
可选地，在上述配电网安全距离识别装置中，所述安全提示模块为声光报警器。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供了一种配电网安全距离识别方法及装置，所述方法包括：选择测试处，并获取所述测试处多个测试点之间的相互距离，多个测试点与高压源之间的距离，以及所述测试点的场强；根据多个所述测试点之间的相互距离及所述测试点的场强，计算所述测试处的场强梯度；根据所述场强梯度及多个测试点与高压源之间的距离，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型；将作业点的场强带入所述非参数回归模型，得到所述作业点的安全距离。本申请中通过对配电网10kV电压等级下的不同工况下测试点与高压源之间的距离、电场强度进行测量，得到距离的测量值和场强梯度的计算值，分析场强梯度与距离之间的关系，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型。对配电网内作业点处的场强进行测量得到场强梯度，将该场强梯度带入所建立的非参数回归模型，得到安全距离。本申请解决了在配电网作业现场无法准确识别安全距离的问题，具有适用范围较广，准确度较高，测试方便、安全高效等优点。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种配电网安全距离识别方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种配电网安全距离识别装置的基本结构示意图；
图3为本发明实施例提供的场强检测传感器的安装位置示意图；
附图标记说明：1、预警安全帽；2、场强检测传感器；3、数据获取模块；4、数据处理模块；5、安全提示模块。
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。
参见图1，为发明实施例提供的一种配电网安全距离识别方法的流程示意图。结合图1可得，本发明实施提供的配电网安全距离识别方法包括以下步骤：
步骤S101：选择测试处，并获取所述测试处多个测试点之间的相互距离，多个测试点与高压源之间的距离，以及所述测试点的场强；
本申请中，在所述测试处选取5个测试点，在5个所述测试点均设置有场强检测传感器。获取5个所述测试点之间的相互距离，并由场强检测传感器测量5个所述测试点的场强，即5个方向的电场强度，记为：x1、x2、x3、x4以及x5，获取5个所述测试点与高压源之间的距离，记为：y1、y2、y3、y4以及y5。
步骤S102：根据多个所述测试点之间的相互距离及所述测试点的场强，计算所述测试处的场强梯度；
5个场强检测传感器(P1、P2、P3、P4、P5)按照特定的空间几何位置关系布局，由于每一个场强检测传感器与高压源之间的距离都是不相同并且离高压源越近的场强检测传感器所测场强值越大。两个场强检测传感器的场强测量值之差，表示为Δxij，场强检测传感器之间的距离差，表示为Δyij(i、j表示第i、j个场强检测传感器，即第i个和第j个测试点)，两者之间的比值即为测试处的场强梯度X，表示为
本申请中，根据5个场强检测传感器空间布局关系计算相应的电场强度梯度X＝[X1 X2 X3 X4 X5]T。
由于配电网施工现场电磁环境非常复杂，电场的分布无规律可循，作业现场某点场强与该点到场源距离是非线性相关的，而且与设备的工作状态有极大的关联性，因此本发明采用多传感器数据融合的方法用于对电场的场强梯度进行特征识别，同时通过采集各个电场传感器上所测的场强值，以及相应场强检测传感器的空间距离关系，获得较为精准的电场场强梯度值。
步骤S103：根据所述场强梯度及多个测试点与高压源之间的距离，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型；
建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型的步骤如下：
设变量X为电场强度，Y为距离，有一组关于X和Y的数据来自于模型Y＝α(X)+k，其中k为随机误差，α(x)为核心函数。非参数回归模型具有较强的适应性，在降低建模偏差方面非常灵活，在非参数估计中，采用了局部多项式法，每一个待估计点的邻域内用一个m阶多项式来拟合，通过加权最小二乘法得到函数在该点的估计。
假设回归函数α(x)有m+1阶导数，由泰勒级数展开：
α(u)＝β0+β1(u-x)+β2(u-x)2+L+βm(u-x)m。
假设样本为(Xi，Yi),i＝1,2,3…n，回归函数α(x)的估计为：
其中，k1＝(1,0,0,0,0)T，只有第一个元素为1，为m+1维向量；
W为权重，Wi≥0，i＝1,2,…,n，ΣWi＝1，即等于x或靠x非常近的那些Xi，相应的权大一些，反之小权或零权，表示为：W＝diag{Ln(x1-x),K,Kn(xn-x)}；
Y为距离，Y表示为：Y＝(Y1,Y2…Yn)T；
X为电场强度梯度，X表示为：X＝[X1 X2 X3 X4 X5]T；
将α(x)带入非参数回归模型Y＝α(X)+k，最终得到电场强度与安全距离之间的非参数回归模型。
本申请在预设工况10kV配电网电压等级下，每间隔一定的预设距离对测试点与高压源之间的距离进行多次测量并取平均值，得到多个标定间距。其中，预设距离是人为设定的，这个距离是准确的，例如：该距离可以设为10cm，20cm等等，而标定间距则是利用距离测量传感器对预设距离进行测量后的处理结果，预设距离与标定间距之差即为距离测量传感器的测量误差。在所述预设工况配网10kV电压等级下，每间隔所述预设距离，多次测量测试点的电场强度取，并平均值并计算，得到多个标定场强梯度。对多个所述标定间距和标定场强梯度进行多项式回归分析，建立得到该配电网工况下的电场强度与安全距离之间的非参数回归模型。
为了进一步优化上述技术方案，本申请测量不同高压线路排列方式下的场强，根据所述场强的测量值，对所述非参数回归模型进行修订。建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型时，在提取通用模型的同时需考虑高压施工环境的差异，对模型进行修正。针对不同的高压线路排列方式，对场强进行测量，利用场强测量值对非参数回归模型进行修订，得到适应该种高压输电线排列方式的非参数回归模型。
步骤S104：将作业点的场强带入所述非参数回归模型，得到所述作业点的安全距离。
在此步骤之后，该方法还包括：预设安全距离阈值，将所述作业点的安全距离与所述安全距离阈值进行比较，若所述作业点的安全距离超过所述安全距离阈值，则进行安全提示，所述安全提示为语音播报或者光电报警。安全提示能够提醒电力作业人员当前工作点已经可能存在一定的安全风险，需要谨慎行动，增强了电力作业人员的风险意识，提高了电力作业安全性。
综上，本申请中通过对配电网10kV电压等级下的不同工况下测试点与高压源之间的距离、电场强度进行测量，得到距离的测量值和场强梯度的计算值，分析场强梯度与距离之间的关系，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型。对配电网内作业点处的场强进行测量得到场强梯度，将该场强梯度带入所建立的非参数回归模型，得到安全距离，且能够预设安全距离阈值，将作业点的安全距离与安全距离阈值进行比较，若所述作业点的安全距离超过所述安全距离阈值，则进行安全提示。本申请解决了在配电网作业现场无法准确识别安全距离的问题，具有适用范围较广，准确度较高，测试方便、安全高效等优点。
本发明实施例还提供了一种配电网安全距离识别装置，参见图2，为本发明实施例提供的一种配电网安全距离识别装置的基本结构示意图。结合图2，所述装置包括：预警安全帽1，以及设置在所述预警安全帽1中的数据获取模块3、数据处理模块4、安全提示模块5以及多个场强检测传感器2，其中：多个所述场强检测传感器2互相连接，且均与所述数据获取模块3通讯连接，所述数据获取模块3及所述安全提示模块5均通讯连接于所述数据处理模块4；
所述数据获取模块3，用于获取多个场强检测传感器2之间的相互距离，多个场强检测传感器2与高压源之间的距离以及多个场强检测传感器2的场强；
所述数据处理模块4设有算法子模块，所述算法子模块用于生成电场强度与安全距离之间的非参数回归模型，所述数据处理模块用于将作业点的场强带入所述非参数回归模型，计算作业点的安全距离；
所述数据处理模块4还用于比较所述作业点的安全距离与预设安全距离阈值的大小，当所述作业点的安全距离超过所述预设安全距离阈值时，则控制所述安全提示模块5进行安全提示。
参见图3，为本发明实施例提供的场强检测传感器的安装位置示意图。由图3所示，所述场强检测传感器2的数量为5个(P1、P2、P3、P4及P5)，分别设置于所述预警安全帽1的顶部及帽箍的四等分点处。另外，所述安全提示模块5为声光报警器。在配电网输电线路检修过程中，电力作业人员可携带配电网安全距离识别装置进入配网高压作业现场，在配网高压作业现场如果能给电力作业人员进行直观的安全距离的实时语音播报提示或者安全距离预警将会极大降低由于电力作业人员对安全距离的误判而造成不必要的人身安全事故。
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 (10)

1.一种配电网安全距离识别方法，其特征在于，所述方法包括：
选择测试处，并获取所述测试处多个测试点之间的相互距离，多个测试点与高压源之间的距离，以及所述测试点的场强；
根据多个所述测试点之间的相互距离及所述测试点的场强，计算所述测试处的场强梯度；
根据所述场强梯度及多个测试点与高压源之间的距离，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型；
将作业点的场强带入所述非参数回归模型，得到所述作业点的安全距离。
2.根据权利要求1所述的配电网安全距离识别方法，其特征在于，在将作业点的场强带入所述回归模型，得到所述作业点的安全距离之后，所述方法还包括：
预设安全距离阈值，将所述作业点的安全距离与所述安全距离阈值进行比较；
若所述作业点的安全距离超过所述安全距离阈值，则进行安全提示。
3.根据权利要求1所述的配电网安全距离识别方法，其特征在于，选择测试处，并获取所述测试处多个测试点之间的相互距离，多个测试点与高压源之间的距离，以及所述测试点的场强，包括：选择5个测试点，所述测试点均设置场强检测传感器。
4.根据权利要求1所述的配电网安全距离识别方法，其特征在于，根据多个所述测试点之间的相互距离及所述测试点的场强，计算所述测试处的场强梯度，包括：
计算多个所述测试点之间的场强差，表示为Δxij，多个所述测试点之间的距离差，表示为Δyij；
所述测试处的场强梯度表示为：式中，i和j分别第i个和第j个测试点。
5.根据权利要求1所述的配电网安全距离识别方法，其特征在于，所述非参数回归模型表示为：Y＝α(X)+k；
式中，X为电场强度梯度，表示为：X＝[X1 X2 X3 X4 X5]T；Y为距离，表示为：Y＝(y1,y2…y5)T；k为随机误差；α(X)为核心函数，表示为：其中，k1＝(1,0,0,0,0)T，W为权重，Wi≥0，i＝1,2,…,n，ΣWi＝1。
6.根据权利要求1所述的配电网安全距离识别方法，其特征在于，在根据所述场强梯度及多个测试点与高压源之间的距离，建立电场强度与安全距离之间的非参数回归模型之后，所述方法还包括：
测量不同高压线路排列方式下的场强；
根据所述场强的测量值，对所述非参数回归模型进行修订。
7.根据权利要求2所述的配电网安全距离识别方法，其特征在于，所述安全提示为语音播报或者光电报警。
8.一种配电网安全距离识别装置，其特征在于，所述装置包括：预警安全帽，以及设置在所述预警安全帽中的数据获取模块、数据处理模块、安全提示模块以及多个场强检测传感器，其中：
多个所述场强检测传感器互相连接，且均与所述数据获取模块通讯连接，所述数据获取模块及所述安全提示模块均通讯连接于所述数据处理模块；
所述数据获取模块，用于获取多个场强检测传感器之间的相互距离，多个场强检测传感器与高压源之间的距离以及多个场强检测传感器的场强；
所述数据处理模块设有算法子模块，所述算法子模块用于生成电场强度与安全距离之间的非参数回归模型，所述数据处理模块用于将作业点的场强带入所述非参数回归模型，计算作业点的安全距离；
所述数据处理模块还用于比较所述作业点的安全距离与预设安全距离阈值的大小，当所述作业点的安全距离超过所述预设安全距离阈值时，则控制所述安全提示模块进行安全提示。
9.根据权利要求8所述的配电网安全距离识别装置，其特征在于，所述场强检测传感器的数量为5个，分别设置于所述预警安全帽的顶部及帽箍的四等分点处。
10.根据权利要求8所述的配电网安全距离识别装置，其特征在于，所述安全提示模块为声光报警器。
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