[发明专利]基于电流磁场的输电线路特殊杆塔位置导线参数反演方法有效

专利信息
申请号: 201810732253.6 申请日: 2018-07-05
公开(公告)号: CN109115217B 公开(公告)日: 2021-04-23
发明(设计)人: 高峰;吴经锋;张晓兰;冯南战;孔志战;薛军;胡攀峰;刘子瑞;王勇;李亚峰;王晓涛;王森;蒲路;胡军;吴阳;赵根;张波;何金良 申请(专利权)人: 国网陕西省电力公司电力科学研究院;清华大学
主分类号: G01C21/20 分类号: G01C21/20;G01R33/02
代理公司: 天津市尚仪知识产权代理事务所(普通合伙) 12217 代理人: 高正方
地址: 710000 陕西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 电流 磁场 输电 线路 特殊 杆塔 位置 导线 参数 反演 方法
【权利要求书】:

1.一种基于电流磁场的输电线路特殊杆塔位置导线参数反演方法,包括磁场传感器测量采样部分、线路的分段反演部分、自适应步长调整部分,所述磁场传感器测量采样部分、线路的分段反演部分、自适应步长调整部分依次进行,其特征在于,

所述磁场传感器测量采样部分中,磁场传感器每隔相同时间间隔t采集空间中该点的磁场强度信息,经过滤波、放大、AD转换后与该时刻的位置信息一起输入给后续模块进行处理,

所述线路的分段反演部分中,基于几何关系和Biot-Sarvart定律建立空间磁场与磁场源直导线的关联模型,积累多组磁场强度测量值和位置信息后使用无限长直导线模型进行反演,得到该段内线路位置和电流信息,

所述自适应步长调整部分中,根据反演结果的误差值,即该参数下的计算磁场和实际磁场差别大小判断是否进行步长ln的调整,提高接下来的反演精度,实现无人机高精度智能沿线巡检,

所述线路的分段反演部分中,线路的反演模型基于几何关系和Biot-Sarvart定律建立空间磁场与磁场源直导线的关联模型,

设导线L位于高度为H的平行于水平面的平面S内,在平面内的方程为ax+by+c=0,设测量点A的坐标为(xr,yr,zr),则B点的坐标为(xr,yr,H),由导线位置方程可解得C点的坐标为:

且点A、点B、点C之间有几何关系为:

设导线电流方向向量为对于流过直流电流的无限长直导线,基于几何关系的模型下的磁场强度,建立空间磁场强度与线路参数的关联模型为:

在反演过程中对输电线路进行分段直导线化处理,选取采样点数N,每N个采样点为一小段,在该小段内将磁场源即有弧垂的输电导线看作直导线进行处理,使用该小段内的磁场强度和无人机位置信息进行反演,得到各小段磁场源的位置和电流信息,

本部分的反演建立在前述直导线的反演模型的基础上,使用无约束优化算法Nelder-Mead算法,引入目标函数f,其中:

f=||Hcal-Hsam||

其中Hcal表示根据前述直导线的反演模型计算出的采样点处磁场强度,Hsam表示实际传感器测量得到的磁场强度值,

通过最小化目标函数f的值得到与当前一小段内的若干个磁场量测点的测量值最符合的导线模型参数,即导线的位置和电流,对于交流导线,在给出导线位置的同时给出导线上电流的幅值和相位。

2.根据权利要求1中所述的基于电流磁场的输电线路特殊杆塔位置导线参数反演方法,其特征在于,在得到各小段的导线位置信息后,使用自适应的方法对接下来使用的每小段采样点数N进行调整,若反演结果计算出的磁场强度信息和实测磁场强度信息偏差较大,则意味着无人机可能在磁场畸变较严重的区域附近飞行,此时减小每小段采样点数N的值,反之,则增大每小段采样点数N的值,提高反演精度的同时提高反演效率,将反演的输电导线位置结果输出给无人机的飞控部分,指导无人机沿线路飞行,实现智能巡检。

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