【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于相电流检测，更具体地，涉及一种基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法。
技术介绍
1、随着三芯电缆大量投入使用，电缆的故障率会不断提高，10kv三芯电缆在寻找故障点时，需要在中压开关柜拆除故障回路三芯电缆接头，分相注入电磁脉冲信号，该方法操作不易，且无明显击穿点时无法在电缆群里找出故障电缆。
2、相电流可以反映电缆的运行状态，故对于三芯电缆相电流的检测非常有意义。然而，三芯电缆在稳态运行时零序电流为零，故传统的铁磁式电流互感器无法用于三芯电缆电流测量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，以实现三芯电缆相电流的测量。
2、本专利技术提供一种基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，包括以下步骤：
3、步骤1、在三芯电缆的外周上选定六个测量点，每个所述测量点用于设置一个霍尔传感器，六个所述霍尔传感器形成钩形霍尔传感阵列，基于所述钩形霍尔传感阵列建立三芯电缆磁场传感模型；
4、步骤2、基于安培环路定理和所述三芯电缆磁场传感模型，得到三芯电缆相电流与六个测量点处的磁感应强度之间的传递函数，并建立非线性超定方程组；
5、步骤3、获取六个测量点处的磁感应强度测量数据，根据所述磁感应强度测量数据和所述非线性超定方程组构建目标函数，求解获得三芯电缆的各相电流值。
6、优选的，所述步骤1包括：以三芯电缆的圆形截面的中心为原点建立直角坐标系，所述直角坐标系的纵
7、优选的，六个测量点的坐标分别为：(0,-r)、(r,0)；其中，r为三芯电缆的半径。
8、优选的，所述步骤2中，六个测量点处的磁感应强度为六个测量点分别沿三芯电缆的圆周切向方向的磁感应强度。
9、优选的，所述步骤2中，得到的所述传递函数为：
10、
11、
12、
13、
14、
15、
16、其中，b1～b6分别为六个测量点处的磁感应强度，μ0为真空磁导率，r为三芯电缆的半径；o为三芯电缆的中心，a、b、c分别为三芯电缆中第一芯线、第二芯线、第三芯线的中心，ra、rb、rc分别为三芯电缆的中心到各芯线中心的距离，ia、ib、ic分别为三芯电缆的各相电流瞬时值，α为oa连线与横轴正方向之间的夹角；
17、联立公式(1)～(6)得到所述非线性超定方程组。
18、优选的，所述步骤3中，所述目标函数为：
19、
20、其中，g为目标函数，bi为第i个测量点处的磁感应强度的理论计算值，为第i个测量点处的磁感应强度的测量值。
21、优选的，所述目标函数的约束条件为：
22、
23、其中，imin为电流的下限，imax为电流的上限。
24、优选的，所述步骤3中，采用粒子群优化算法对所述目标函数进行寻优计算，求解获得三芯电缆的各相电流值。
25、优选的，所述粒子群优化算法包括以下步骤：
26、(1)初始化粒子群；包括初始化种群规模，以及每个粒子的位置和速度；
27、(2)计算每个粒子的适应度值；
28、(3)比较每个粒子的适应度值和个体极值；若适应度值小于个体极值，则用适应度值替换个体极值；
29、(4)比较每个粒子的适应度值和全局极值；若适应度值小于全局极值，则用适应度值代替全局极值；
30、(5)更新粒子的位置和速度，进行边界条件处理；
31、(6)判断是否满足终止条件；若满足条件，则输出最优结果；否则返回步骤(2)。
32、优选的，将所述粒子群优化算法求解得到的在一个周期内每隔预设时间对应时刻的电流瞬时值进行曲线拟合，以提取出各相电流的幅值和相位。
33、本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
34、(1)本专利技术首先在三芯电缆的外周上选定六个测量点，每个测量点用于设置一个霍尔传感器，六个霍尔传感器形成钩形霍尔传感阵列，基于钩形霍尔传感阵列建立三芯电缆磁场传感模型；然后基于安培环路定理和三芯电缆磁场传感模型，得到三芯电缆相电流与六个测量点处的磁感应强度之间的传递函数，并建立非线性超定方程组；最后根据获取的六个测量点处的磁感应强度测量数据和非线性超定方程组构建目标函数，求解获得三芯电缆的各相电流值。即本专利技术利用霍尔传感器阵列测量电缆表面磁场，通过磁场逆推电缆相电流，不仅不会干扰电缆线路的正常运行，而且操作方便。本专利技术解决了传统铁磁式电流互感器无法测出三芯电缆相电流的问题。此外，采用钩形传感器阵列的方式，安装方便，在实际现场测量过程中可以更好地安装实现。
35、(2)本专利技术利用粒子群优化算法将解方程组的问题转化为求函数极值的问题，与直接求解析解相比，大大减少了计算量和求解速度。
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1.一种基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述步骤1包括：以三芯电缆的圆形截面的中心为原点建立直角坐标系，所述直角坐标系的纵轴经过三芯电缆中第一芯线的中心；将所述圆形截面与所述直角坐标系的横轴负方向的交点记为第一交点，将所述圆形截面与纵轴负方向的交点记为第二交点，将所述圆形截面与横轴正方向的交点记为第三交点；在所述第一交点和所述第二交点之间沿所述圆形截面的弧线段上等距设置第一测量点和第二测量点，将所述第二交点设置为第三测量点，在所述第二交点和所述第三交点之间沿所述圆形截面的弧线段上等距设置第四测量点和第五测量点，将所述第三交点设置为第六测量点。
3.根据权利要求2所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，六个测量点的坐标分别为：(0,-R)、(R,0)；其中，R为三芯电缆的半径。
4.根据权利要求1所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述步骤2中，六个测量点处的磁感应强度为六个测量点分别沿三
5.根据权利要求1所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述步骤2中，得到的所述传递函数为：
6.根据权利要求5所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述目标函数为：
7.根据权利要求6所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述目标函数的约束条件为：
8.根据权利要求1所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述步骤3中，采用粒子群优化算法对所述目标函数进行寻优计算，求解获得三芯电缆的各相电流值。
9.根据权利要求8所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述粒子群优化算法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，将所述粒子群优化算法求解得到的在一个周期内每隔预设时间对应时刻的电流瞬时值进行曲线拟合，以提取出各相电流的幅值和相位。
...【技术特征摘要】
1.一种基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述步骤1包括：以三芯电缆的圆形截面的中心为原点建立直角坐标系，所述直角坐标系的纵轴经过三芯电缆中第一芯线的中心；将所述圆形截面与所述直角坐标系的横轴负方向的交点记为第一交点，将所述圆形截面与纵轴负方向的交点记为第二交点，将所述圆形截面与横轴正方向的交点记为第三交点；在所述第一交点和所述第二交点之间沿所述圆形截面的弧线段上等距设置第一测量点和第二测量点，将所述第二交点设置为第三测量点，在所述第二交点和所述第三交点之间沿所述圆形截面的弧线段上等距设置第四测量点和第五测量点，将所述第三交点设置为第六测量点。
3.根据权利要求2所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，六个测量点的坐标分别为：(0,-r)、(r,0)；其中，r为三芯电缆的半径。
4.根据权利要求1所述的基于钩形霍尔阵列测量三芯电缆相电流的方法，其特征在于，所述步骤2中，六个测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：王航，黄炳，廖雁群，刘宇舜，杨乐之，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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