[发明专利]一种用于直流输电线路的非接触电流检测方法

摘要

本发明涉及一种用于直流输电线路的非接触电流检测方法。将设计的磁场传感器(可用直流磁场测量的磁场传感器)阵列放置在地面上测量直流架空线的空间磁场，并且通过已知部分的架空线几何尺寸的基础上，通过设计的电流算法能够准确的估计架空线上的直流电流大小。本发明可以方便地放置在直流输电线路的现场环境中，大大提高了直流电流测量的方便性和安全性。

主权项

1.一种用于直流输电线路的非接触电流检测方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤S1、在架空线下方设置一垂直传感器阵列，该垂直传感器阵列的层数至少为三层，每层放置一个能够测量架空线下方直流磁场的三轴磁场传感器；步骤S2、对垂直传感器阵列进行校正，校正包括两个步骤：第一步是三轴磁场传感器本身芯片内部偏置电压的校正；第二步是垂直传感器阵列的各层三轴磁场传感器的三轴方向校正；步骤S2中，对三轴磁场传感器本身芯片内部偏置电压的校正的方式为：将三轴磁场传感器置于采用具有高磁导率的铁磁材料制成屏蔽机构中进行校正，校正完成后将三轴磁场传感器取出；步骤S3、完成垂直传感器阵列的校正后，利用基于Biot‑Savart法则推导的公式进行数学求解，在数学求解过程中需要根据限制条件来进行迭代求解，从而获得最优解，限制条件为：(1)计算后得到的各个三轴磁场传感器获得的地磁大小与方向相等；(2)反推得到的架空线两条导线的电流应大小相等，方向相反；最后，通过在限制条件下多次迭代获得最优解，并估计电流的大小；步骤S3中，基于Biot‑Savart法则推导的公式的过程如下：对于直流输电架空线采用正负两条导线进行输电，第1条导线上的电流I₁产生的磁场可以被分解为在第一三轴磁场传感器s₁(x_s1,y_s1,z_s1)处的矢量投影，表示为其中，式中：μ₀为空间磁导率；B_xs1，B_ys1，B_zs1为第一三轴磁场传感器三轴的磁场大小，L_1s1为第1条导线的中心点与第一三轴磁场传感器中心的距离，θ_1s1为第1条导线的中心点与第一三轴磁场传感器中心连接线与第1条导线位置水平面的夹角，α₁为第一三轴磁场传感器的x_s1轴与X轴的夹角；利用叠加定理，将上述公式推广到两条导线对第一三轴磁场传感器s₁(x_s1,y_s1,z_s1)的矢量投影，有：同理，可以将i个传感器和n条导线之间的函数关系建立为相应的系数矩阵，系数矩阵能够被表示为：式中：n取1、2，A、B、C分别为第一至第三三轴磁场传感器与两条导线的几何关系矩阵；几何关系矩阵与常数(μ₀/4π)的乘积能够被推广为一个可逆矩阵P，因此上述可简化为：B_i＝PI_nI_n＝P^‑1B_i。