【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电压传感器位置优化领域，特别是涉及一种电压测量传感器阵列位置优化方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、架空输电线路的在线监测是识别线路状态(如故障、下垂、风偏、舞动等)的关键点。准确地掌握线路状态可以帮助避免许多事故或损失。目前，电网中的电压测量仍主要采用电容式和电磁式电压互感器。然而，它们的尺寸、结构、绝缘和成本已不再适合智能化和自动化电网的发展。因此，对于架空输电线的非接触式测量方法成为目前的热点研究方向，近年来的应用大多采用反电场问题算法，在测量线路附近的电场后求解输电线上的电压。然而，三相测量系统的开发在求解无解或多解的最终超定方程时仍面临计算上的困难。因此，分布于输电杆塔上的三对极-双探针电压传感阵列因其通过在二维平面对电场进行反演，采用标定系数对结果进行3d空间于其误差的补偿，所以具有计算简单，便于进行后续嵌入式开发的优点。
2、然而，其探针传感阵列的位置对测量电压误差及导线坐标反演误差影响较大，因此，对传感器位置进行优化是十分必要的。目前的优化方法包括获取多组测量值进行插值拟合，获取拟合函数求取极值、以及基于模型驱动的其他优化方法。但该方法存在近似环节，误差较大，不适合位置灵敏度高的传感器。因此，对于该应用场景来说，基于数据驱动的机器学习算法具有明显优势。需要提供一种能够降低测量误差的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种电压测量传感器阵列位置优化方法、系统、设备及介质，能够降低测量电压的测量误差。
2、为实现上述
3、本专利技术还提供一种电压测量传感器阵列位置优化方法，包括：
4、获取三相架空输电线传感器中每对探针之间的合成感应差分电压信号；
5、根据所述合成感应差分电压信号计算被测电压和导线位置测量值；
6、根据传感器弧形阵列的半径和传感器弧形阵列的极间夹角设置约束条件，根据所述被测电压和所述导线位置测量值设置目标函数，利用粒子群算法进行传感器弧形阵列位置优化，得到传感器弧形阵列的最佳位置。
7、可选地，根据所述合成感应差分电压信号计算被测电压和导线位置测量值，具体包括：
8、根据所述合成感应差分电压信号构建待测导线电压方程；
9、利用牛顿迭代法对所述待测导线电压方程进行求解，得到被测电压和导线位置测量值。
10、可选地，所述待测导线电压方程的b相的表达式为：
11、其中i＝1,2,3
12、其中，ub为b相待测导线电压，ri表示第i对探针对中靠近被测导线的一个与导线中心的距离；ε1表示导线绝缘层的介电常数，根据导线材料选取导线绝缘层的介电常数，ε0表示空气的介电常数，r0表示电缆铝芯的半径，由待测导线型号选定，d2表示探针定位弧到等效屏蔽层圆弧之间的距离，根据装置安装需求设置，d1为同组探针之间的距离，θi为θ1，θ2，θ3，分别表示第1，2，3对探针对与电缆电场强度中心点连线偏离纵轴y的角度，u2为第2组测量探针对上感应得到的电压，ubi为u2向量分解所得到的值，ε3为绝缘介质的介电常数。
13、可选地，所述约束条件的表达式为1.5m≤r≤5m,5°≤θ≤45°；其中，r为传感器定位圆圆心到传感器探针的距离，θ为传感器探针对与定位圆连线形成的扇形夹角。
14、本专利技术还提供一种电压测量传感器阵列位置优化系统，包括：
15、获取模块，用于获取三相架空输电线传感器中每对探针之间的合成感应差分电压信号；
16、计算模块，用于根据所述合成感应差分电压信号计算被测电压和导线位置测量值；
17、优化模块，用于根据传感器弧形阵列的半径和传感器弧形阵列的极间夹角设置约束条件，根据所述被测电压和所述导线位置测量值设置目标函数，利用粒子群算法进行传感器弧形阵列位置优化，得到传感器弧形阵列的最佳位置。
18、可选地，计算模块具体包括：
19、构建单元，用于根据所述合成感应差分电压信号构建待测导线电压方程；
20、求解单元，用于利用牛顿迭代法对所述待测导线电压方程进行求解，得到被测电压和导线位置测量值。
21、本专利技术还提供一种电子设备，包括：
22、一个或多个处理器；
23、存储装置，其上存储有一个或多个程序；
24、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。
25、本专利技术还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法。
26、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
27、本专利技术利用传感器中探针获取合成感应差分电压信号病计算被测电压和导线位置测量值，在进行传感器弧形阵列位置优化过程中，利用粒子群算法进行优化，具有收敛快、参数少，算法应用简便的有点，能够大大降低测量误差。
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1.一种电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，根据所述合成感应差分电压信号计算被测电压和导线位置测量值，具体包括：
3.根据权利要求2所述的电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，所述待测导线电压方程的B相的表达式为：
4.根据权利要求1所述的电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，所述约束条件的表达式为1.5m≤R≤5m,5°≤θ≤45°；其中，R为传感器定位圆圆心到传感器探针的距离，θ为传感器探针对与定位圆连线形成的扇形夹角。
5.一种电压测量传感器阵列位置优化系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的电压测量传感器阵列位置优化系统，其特征在于，计算模块具体包括：
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
8.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任意一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，根据所述合成感应差分电压信号计算被测电压和导线位置测量值，具体包括：
3.根据权利要求2所述的电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，所述待测导线电压方程的b相的表达式为：
4.根据权利要求1所述的电压测量传感器阵列位置优化方法，其特征在于，所述约束条件的表达式为1.5m≤r≤5m,5°≤θ≤45...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢雁凯，李坚，刘金璞，胡维昊，井实，张真源，易建波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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