一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统，其中，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，该方法中，通过接收电场传感器传输的各个电场的电场值；在电场空间坐标系中构建各个电场传感器所测电场值矢量；根据各个电场值矢量在电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；计算各个分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度；根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级。通过本申请提供的方法，能够获得作业人员所处位置的电压等级，此时结合电场值，判断电场值是否大于该电压等级下的报警阈值，进而准确判断作业人员处于危险区域。

A Method, Device and System for Judging Voltage Level Based on Electric Field Sensor

This application provides a method, apparatus and system for judging voltage level based on an electric field sensor, in which the method is applied to a MCU processor in a system for judging voltage level based on an electric field sensor, in which the electric field values of each electric field transmitted by an electric field sensor are received, and the electric field spatial coordinate system is constructed. The electric field value vectors measured by each electric field sensor are constructed; the electric field coordinate transformation formula is constructed according to the projection relationship of each electric field value vector in the electric field space coordinate system; the electric field gradient and the total electric field gradient of each electric field value vector are calculated; and the voltage grade is judged according to the change speed of the total electric field gradient. Through the method provided in this application, the voltage level of the operator's position can be obtained. At this time, combined with the electric field value, it can be judged whether the electric field value is greater than the alarm threshold under the voltage level, and then the operator is accurately judged in the dangerous area.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统
本申请涉及传感器应用
，具体涉及一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统。
技术介绍
电网是一种由各种电压的变电站及输配电线路组成的系统。随着电网建设规模不断增大，电力运检工作的强度也在不断增大。由于电网中的输配电线路、变电站以及相关带电设备周围电场分布复杂，作业人员进行电力运检工作的过程中容易误入危险区域造成触电事故的发生。现有技术中，为了减少作业人员在电力运检工作过程中的安全隐患，采用电场预警装置来确定电场值的大小，其中，电场值指电场强度的大小。电场预警装置在电场中不同位置所测电场值不同，根据电场值来判断作业人员是否处于危险区域。现有技术采用的电场预警装置通常包括电场传感器，利用电场传感器测量被测对象所处位置的电场值，将电场值与预先设定的阈值相比较，若电场值大于预先设定的阈值，判定作业人员处于危险区域，则进行告警；若电场值小于预先设定的阈值，判定作业人员未处于危险区域，则不进行告警。但是，专利技术人在本申请的研究过程中发现，由于电网中的输配电线路、变电站以及相关带电设备周围电场分布复杂，在同一电场中，可能出现多处不同的位置，虽然这些不同位置的电场值不同，但对作业人员来说危险系数不同。也就是说，仅仅通过某一区域的电场值，无法准确判定该区域是否存在危险。
技术实现思路
本申请提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法、装置和系统，以解决现有技术中，仅仅通过某一区域的电场值，无法在多电压等级下准确判定该区域是否存在危险的问题。本申请的第一方面，提供一种基于电场传感器判断电压等级的方法，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内；所述方法包括：在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，所述MCU处理器接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；所述MCU处理器在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量；所述MCU处理器根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。可选的，所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式，包括：所述MCU处理器构建的电场坐标转换公式为：其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，和分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角，∠C'OCx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角。可选的，在所述MCU处理器构建电场坐标转换公式之后，还包括：所述MCU处理器根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算其中，在以和为邻边构成的三角形中，为和之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角；所述MCU处理器根据以及余弦定理，计算∠C'OA'：其中，∠C'OA'为在X轴上的投影与在X轴上的投影之间的夹角；所述MCU处理器根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：其中，∠A'OAx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角，∠C'OCx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角。可选的，所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量，包括：所述MCU处理器根据以下公式计算各个分电场值矢量：其中，为所述第一电场传感器所测电场值矢量在X轴上的分电场矢量，为在Y轴上的分电场矢量，为在Z轴上的分电场矢量，为所述第二电场传感器所测电场值矢量在X轴上的分电场矢量，为在Y轴上的分电场矢量，为在Z轴上的分电场矢量，为所述第三电场传感器所测电场值矢量在X轴上的分电场矢量，为在Y轴上的分电场矢量，为在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等；所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量；所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度。可选的，所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总电场梯度，包括：所述MCU处理器根据以下公式计算总电场梯度：其中▽Emax为总电场梯度。本申请的第二方面，提供一种基于电场传感器判断电压等级的装置，所述装置应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述装置包括：接收模块，用于在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；第一构建模块，用于在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；第二构建模块，用于根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；计算模块，用于根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度；传输模块，用于根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。可选的，所述第二构建模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电场传感器判断电压等级的方法，其特征在于，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内；所述方法包括：在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，所述MCU处理器接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；所述MCU处理器在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量；所述MCU处理器根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电场传感器判断电压等级的方法，其特征在于，所述方法应用于基于电场传感器判断电压等级的系统中的MCU处理器，所述系统还包括：第一电场传感器，第二电场传感器，第三电场传感器以及扬声器；所述MCU处理器与各个电场传感器之间，以及与扬声器之间通过连接线进行连接；所述第一电场传感器与所述第三电场传感器关于第一平面对称，所述第二电场传感器的垂直中心线在所述第一平面内；所述方法包括：在所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器分别测量与各自所在平面垂直方向上电场的电场值之后，所述MCU处理器接收所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器传输的各个所述电场的电场值；所述MCU处理器在电场空间坐标系中构建所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量；所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式；所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量；所述MCU处理器根据总电场梯度的变化快慢，判断电压等级，并将所述电压等级传输至扬声器，以便所述扬声器播放所述电压等级。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MCU处理器根据各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的投影关系，构建电场坐标转换公式，包括：所述MCU处理器构建的电场坐标转换公式为：其中，所述电场空间坐标系为三维正交坐标系，X、Y和Z轴两两垂直，和分别为所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器所测电场值矢量，为各个电场值矢量在X轴上的投影分量之和，为各个电场值矢量在Y轴上的投影分量之和，为各个电场值矢量在Z轴上的投影分量之和，所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器与坐标系Z轴所成夹角分别为α、β和γ，∠A'OAx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角，∠C'OCx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述MCU处理器构建电场坐标转换公式之后，还包括：所述MCU处理器根据所述第一电场传感器、第二电场传感器和第三电场传感器之间的夹角以及余弦定理，计算其中，在以和为邻边构成的三角形中，为和之间的夹角的对边，δ为第一电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角，ψ为第三电场传感器所在平面与第二电场传感器所在平面的夹角；所述MCU处理器根据以及余弦定理，计算∠C'OA'：其中，∠C'OA'为在X轴上的投影与在X轴上的投影之间的夹角；所述MCU处理器根据∠A'OC'计算∠C'OCx与∠A'OAx：其中，∠A'OAx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角，∠C'OCx为在X轴上的投影与在XOY面上的投影之间的夹角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MCU处理器根据电场坐标转换公式以及各个分电场矢量，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度以及总电场梯度，其中，所述分电场矢量为各个所述电场值矢量在所述电场空间坐标系中的各个轴上的分量，包括：所述MCU处理器根据以下公式计算各个分电场值矢量：其中，为所述第一电场传感器所测电场值矢量在X轴上的分电场矢量，为在Y轴上的分电场矢量，为在Z轴上的分电场矢量，为所述第二电场传感器所测电场值矢量在X轴上的分电场矢量，为在Y轴上的分电场矢量，为在Z轴上的分电场矢量，为所述第三电场传感器所测电场值矢量在X轴上的分电场矢量，为在Y轴上的分电场矢量，为在Z轴上的分电场矢量，ξ的大小与∠A'OAx的大小相等；所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的大小，计算各个所述分电场值矢量的电场梯度：其中，▽Ex为各所述电场值矢量在X轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ey为各个电场值矢量在Y轴上的分电场值矢量的电场梯度，▽Ez为各个电场值矢量在Z轴上的分电场值矢量的电场梯度，d12为所述第一电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d23为所述第二电场传感器所在平面与所述第二电场传感器所在平面的距离，d31为所述第三电场传感器所在平面与所述第一电场传感器所在平面的距离，d12x为d12在X轴上的分量，d12y为d12在Y轴上的分量，d12z为d12在Z轴上的分量，d23x为d23在X轴上的分量，d23y为d23在Y轴上的分量，d23z为d23在Z轴上的分量，d31x为d31在X轴上的分量，d31y为d31在Y轴上的分量，d31z为d31在Z轴上的分量；所述MCU处理器根据各个所述分电场值矢量的电场梯度计算总...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐立军，徐国垒，周年荣，杨家全，张林山，杨洋，赵丹，张远思，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53