[发明专利]一种输电线路非接触式电压传感器波形解耦方法

摘要

本发明公开了一种输电线路非接触式电压传感器波形解耦方法，通过构建非接触式电压传感器结构和即将测量的输电线路模型，在给定的电压值下，求得感应金属板上的电压，确定低压臂电容模块电容。再通过将非接触式电压传感器置于输电线路下面测得电压，利用非线性方程求解影响系数，在通过在一个正弦电压周波中的3个时间点分别对应记录下相应的瞬时电压值，之后通过矩阵变化进而求得输电线路的实际电压值。消除了非接触式电压传感器在测量中，输电线路三相之间相互干扰的问题，从而可以通过采集波形反算单相线路上的实际电压波形。

主权项

一种输电线路非接触式电压传感器波形解耦方法，其特征在于，其具体包括以下步骤：S1.构建非接触式电压传感器结构模型；S2.构建即将测量的输电线路模型，给定输电线路电压U；S3.使用有限元算法分别计算出非接触式电压传感器与输电线路之间的杂散电容C1；S4.根据非接触式电压传感器的工作原理，非接触式电压传感器工作时在感应金属板上的电压u为：u=C1C1+C2U]]>式中，C2为非接触式电压传感器低压臂电容；于杂散电容C1的大小与感应金属板与架空线路之间的距离有关，所以合理选择感应金属板与架空线路之间的距离以及非接触式传感器低压臂电容值C2，使得非接触式电压传感器的输出电压正好在0‑10V，从而方便测量；S5.设定三个非接触式电压传感器结构模型，分别为第一非接触式电压传感器、第二非接触式电压传感器以及第三非接触式电压传感器，设定三个输电线路模型，分别为A相、B相和C相，分别将第一非接触式电压传感器、第二非接触式电压传感器以及第三非接触式电压传感器对应放置在电力系统A相、B相和C相输电线路的下方；S6.当采集系统工作时，第一非接触式电压传感器、第二非接触式电压传感器以及第三非接触式电压传感器分别测得电压Vs1、Vs2和Vs3如下：Vs1=k11V1+k12V2+k13V3Vs2=k21V1+k22V2+k23V3Vs3=k31V1+k32V2+k33V3]]>其中，V1、V2和V3分别为电力系统A相、B相和C相输电线路的实际电压，k11、k12以及k13分别为A相、B相和C相输电线路对第一非接触式电压传感器的影响系数；k21、k22、k23分别为A相、B相和C相输电线路对第二非接触式电压传感器的影响系数；k31、k32以及k33分别为A相、B相和C相输电线路对第三非接触式电压传感器的影响系数；S7.求解上述方程中的k11、k12、k13、k21、k22、k23、k31、k32以及k33值，在上述方程组中取任一方程：Vsm=km1V1m+km2V2m+km3V3m]]>Vsm为第m(m＝1、2、3)个非接触式电压传感器测量得到的电压，V1m、V3m分别为用电压互感器测量输电线路A相、B相、C相得到的瞬时电压，为求解出上式中km1、km2以及km3的数值，至少需要3个线性无关的方程组，在一个正弦电压周波中的3个时间点分别对应记录下Vsm和V1m、、V3m的值，每个时间点可列出一个方程，在3个时间点上，可以得到3个关于km1、km2、km3的方程组，因为正弦电压为非线性，且V1m、V3m有相位差，因此以下方程组为线性无关方程组：Vsm1=km1V11+km2V21+km3V31Vsm2=km1V12+km2V22+km3V32Vsm3=km1V13+km2V23+km3V33]]>对上述方程组求解即可得到km1、km2、km3，同理，可以求出所有k值；S8.根据S7所求得的k值，构造一个矩阵A：A=k11k12k13k21k22k32k31k32k33]]>根据S6中的k值的计算方程，经过变换以下关系式：Vs1Vs2Vs3=A·V1V2V3;]]>S9：对上述矩阵A取逆，得到解耦矩阵B，B＝A‑1，变换S8的关系式得到以下关系式：V1V2V3=B·Vs1Vs2Vs3;]]>S10.利用解耦矩阵，将第一非接触式电压传感器、第二非接触式电压传感器以及第三非接触式电压传感器上测量得到的电压Vs1、Vs2和Vs3代入上式，求解电力系统A相、B相和C相输电线路的实际电压V1、V2以及V3的值。