基于電磁場逆問題的交流輸電線路電參量反演方法研究.pdf

1、三相（多相）電壓、電流的幅度和相位等參數(shù)直接反映交流輸配電線路的運(yùn)行狀態(tài)和健康水平，是評(píng)估電能質(zhì)量、計(jì)算傳輸功率、判斷無功補(bǔ)償投切容量、啟動(dòng)繼電保護(hù)和進(jìn)行故障診斷的主要依據(jù)。檢測架空輸電線路運(yùn)行電壓、電流的特征參數(shù)，對(duì)于確保電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。
　　目前輸配電線路電參量檢測主要是通過互感器實(shí)現(xiàn)的。隨著電網(wǎng)向智能化方向發(fā)展，沿架空輸電線路對(duì)其電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和自動(dòng)控制的需求越來越迫

2、切。傳統(tǒng)電壓和電流互感器因?yàn)楣ぷ髟砗碗姎馓匦缘南拗?，在?shí)現(xiàn)上述功能時(shí)存在諸多困難，甚至根本不具備實(shí)現(xiàn)條件。因此，有必要尋找更加方便、安全、有效的架空線路電參量檢測方法。
　　本論文將電磁場逆問題相關(guān)理論應(yīng)用到輸電線路中，探討如何通過交流輸電線路工頻電磁場反演逆推線路的電參量（包括電壓、電流的幅值和相位）。研究內(nèi)容大體分為以下四個(gè)部分：
　　首先，作為電壓、電流反演逆推方法的基礎(chǔ)，對(duì)交流輸電線路周圍工頻電場和工頻磁場的各種計(jì)

3、算方法進(jìn)行了介紹，系統(tǒng)闡述了現(xiàn)有各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，主要關(guān)注的是輸電線路工頻電場和工頻磁場二維計(jì)算方法。闡述了電磁場逆問題的理論基礎(chǔ)，探討了將正、逆問題相結(jié)合，應(yīng)用于輸電線路電壓、電流反演的可行思路。
　　其次，圍繞如何由輸電線路周圍的電場反演逆推線上電壓的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了理論推導(dǎo)和算例驗(yàn)證。采用模擬電荷法建立交流輸電線路電場計(jì)算模型，借助線下測量得到的工頻電場數(shù)據(jù)和計(jì)算模型建立合適的線性超定方程組并求出最小二乘解，得到對(duì)應(yīng)的線上電壓

4、值。對(duì)提出的逆推方法進(jìn)行了誤差分析，探究了減小逆推誤差的相關(guān)措施。另外，還給出了掛線和線下兩種電場測量點(diǎn)布置方式，介紹了各自的適用范圍。
　　再次，針對(duì)如何由輸電線周圍的磁場反演逆推線上電流的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了研究。利用線路下方空間的工頻磁場測量數(shù)據(jù)，通過 NSGA-Ⅱ?qū)?yōu)算法反演線路電流值，進(jìn)而提取特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)線路電流的非接觸測量。其中，選擇特定測量點(diǎn)，推導(dǎo)了其磁場分量與三相電流間的約束關(guān)系，將計(jì)算模型中的三個(gè)決策變量縮減為單個(gè)決