[发明专利]基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法及系统

权利要求书

1.一种基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据电磁场理论，获得有限长理想载流直导线辐射近电场在笛卡尔坐标系中的x,y,z三个坐标轴分量的解析表达式；

2)根据高压直流换流站阀厅内关键电力设备的实际三维几何尺寸及实际通流回路，将高压直流换流站阀厅内关键电力设备简化为由若干段有限长理想载流直导线所组成的辐射近电场简化模型，并针对每一段有限长理想载流直导线都建立一个本地笛卡尔坐标系；

3)在高压直流换流站阀厅内关键电力设备所在阀厅内任意空间位置布设若干个瞬态电场探测装置；

4)基于步骤2)针对关键电力设备建立的若干段有限长理想载流直导线模型，获取步骤3)中若干瞬态电场探测装置在各个本地坐标系中的坐标值；

5)将步骤4)获取的坐标值代入步骤1)中获得的解析表达式中，重新建立起以关键电力设备的辐射近电场与其端口之间的多元一次方程组，求解该方程组，获取电力设备端口电压解析解。

2.根据权利要求1所述的基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，步骤1)中，有限长理想载流直导线为理想导体，忽略整根直导线载流过程中的波过程，其任意点的表面电势均为相等。

3.根据权利要求1所述的基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，步骤1)中，x,y,z三个坐标轴分量的解析表达式如下式所示：

其中，和分别表示直导线辐射近电场在笛卡尔坐标系中的三个坐标轴分量；V_s为有限长理想载流直导线的表面电势；r为有限长理想载流直导线的线径；C为单位长度导线对地等效电容；ε₀为真空介电常数；几何角量φ为场点在xoy平面上的投影点与笛卡尔系原点连线与x轴正方向之间的夹角，即场点的方位角；几何角量α₁表示场点与直导线下顶点连线与z轴正方向之间的夹角，即场点相对于直导线下顶点的俯仰角；几何角量α₂表示场点与直导线上顶点连线与z轴正方向之间的夹角，即场点相对于直导线上顶点的俯仰角。

4.根据权利要求1所述的基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，步骤2)中，计及关键电力设备的实际通流回路的三维几何结构，忽略该关键电力设备本体外侧金属屏蔽装置及各种绝缘设备所产生的极化电场。

5.根据权利要求1所述的基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，步骤2)中，依附于辐射近电场简化模型中每一段有限长理想载流直导线所建立的本地坐标系的竖坐标轴应与有限长理想载流直导线中通流电流的参考方向一致。

6.根据权利要求1所述的基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，步骤3)中，每个关键电力设备所在阀厅内任意空间位置布设的瞬态电场探测装置的数量至少为2个。

7.根据权利要求1所述的基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，步骤3)中，若阀厅中同时存在多个关键电力设备时，针对其中某个关键电力设备进行电压重建时，瞬态电场探测装置靠近该关键电力设备端口位置，且瞬态电场探测装置的接收天线与待测关键电力设备之间无遮挡物；所述瞬态电场探测装置采用基于棒状电小天线的纳秒级瞬态电场光纤测量设备。

8.根据权利要求1所述的基于瞬态辐射电场信号的电力设备端口电压全波形重建方法，其特征在于，所述瞬态电场探测装置的测量带宽为200Hz至680MHz，测量电场幅值范围为-50kV/m至50kV/m。