用于架空輸電線路電壓反演的工頻電場測量方法研究.pdf

1、電力系統(tǒng)中電壓和電流能夠直觀反映電網(wǎng)的運行狀態(tài)，因此，準確的測量電壓和電流對運維人員判斷電網(wǎng)的安全狀態(tài)，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。目前輸配電系統(tǒng)中對于電壓的檢測主要是通過電壓互感器實現(xiàn)的。隨著我國“堅強智能電網(wǎng)”建設的深入，對輸電線路電壓進行在線監(jiān)測的需求越來越迫切。然而在已有線路中加裝電壓互感器存在諸多弊端，甚至不可實現(xiàn)。面對這樣的瓶頸問題，有必要開拓思路尋求新型的測量方式。
　　本研究團隊長期對架空交流輸電線路電磁場

2、正問題和逆問題進行研究，已經在理論方面論證了利用交流輸電線路空間電場測量數(shù)據(jù)反演逆推線上工頻電壓的可行性，可達到線路電壓非接觸測量的目的。而該目標的實現(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測量，因而有必要研制新型的電場測量系統(tǒng)，并研究測點布置方案。本文即圍繞三維、多測點的同步、實時工頻電場測量需求展開理論和實驗研究，并討論一些影響測量的因素，提高測量精度。主要研究內容包含以下幾個部分：
　?、俑鶕?jù)三維電場

3、測量的需要，設計了六面體型的三維電場傳感器；基于電磁感應原理和測量原理推導了傳感器三對極測量電壓與對應三方向電場分量關系的數(shù)學模型，揭示了二者之間的比例關系；通過仿真驗證了所設計的電場傳感器在正弦交流環(huán)境中能夠實現(xiàn)三維電場分量的實時測量。
　?、谠O計了電場測量系統(tǒng)的硬件電路和控制程序。鑒于電場傳感器等效阻抗較大，特別設計了信號提取電路，以及相應的自適應放大電路與電壓鉗制電路；為實現(xiàn)同步測量，提出了無線開啟模式，并量化評估了各測量點

4、由于距離差異引起的數(shù)據(jù)傳輸時間差。
　?、劢嶒炂脚_模擬輸電線路工頻電場環(huán)境，對所研制的電場測量系統(tǒng)進行了實驗研究。其中，完成了電場測量系統(tǒng)線性度校正；研究了人體和樹木對電場測量的影響，總結出規(guī)律性。通過對某電廠三相輸電線路電場的實地測量，驗證了本電場測量系統(tǒng)的準確性、實時性和同步性。
　?、荑b于電場測量點位置影響逆推算子方程中觀測矩陣的條件數(shù)、進而影響逆推解的精度，研究了電場測量點的優(yōu)化布置方案。提出了一種基于慣性權重自