基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法、装置及系统与流程

本发明涉及电流检测，尤其涉及一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法、装置及系统。

背景技术：

1、三芯电力电缆常应用于35kv以下的输电工程中，三芯电力电缆a、b、c各相芯线之间，沿周向两两相隔120度做均匀分布，且三相芯线使用共同的屏蔽保护层。为确保城市供电系统的安全稳定运行，需要对电力电缆相电流进行实时检测。

2、在传统的电缆电流测量方法中，常使用电流互感器(current transformer，ct)进行测量，然而，ct设备笨重且需要固定安装，不便于移动。随着技术的不断发展，以罗氏线圈为代表的便捷测量方法被提出，但是，由于在三芯电缆稳态工作时，三相电流矢量相互抵消，使得该方法无法用于测量三芯电缆的电流。

3、目前，虽然也有使用磁传感器测量电缆电流的，但是，需要使用多个传感器进行联合测量，以确保测量结果的准确性和稳定性。然而，同时使用多个磁传感器进行测量增加了测量系统的复杂性和成本。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法、装置及系统，以解决目前三芯电缆电流的测量系统较复杂以及成本较高的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种在待测量电流的三芯电缆周围设置一旋转的磁传感器，测量方法包括：

3、获取磁传感器在所有目标探测点位置时测量得到的磁通量密度模；其中，目标探测点为任意一个探测点；

4、对三芯电缆的电流进行迭代处理，当所有目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值的差值最小时，得到最优的电流；

5、将最优的电流确定为三芯电缆的电流。

6、在一种可能的实现方式中，目标探测点位置的磁通密度模的理论值的计算方法为：

7、设定三芯电缆内三相导体的初始位置和初始电流；其中，三相导体中的电流幅值相等，且相角相差120度，且三相导体呈等边三角形分布；

8、基于三相导体在三芯电缆内部的位置以及电流，确定目标探测点位置的磁通密度模的理论值。

9、在一种可能的实现方式中，对三芯电缆的电流进行迭代处理，当所有目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值的差值最小时，得到最优的电流，包括：

10、将目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值的差值确定为寻优函数；

11、基于灰狼优化算法、所有目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值，对寻优函数进行迭代处理，当寻优函数的值最小时，得到最优的电流。

12、在一种可能的实现方式中，磁传感器从一个探测点位置到下一个探测点位置的时间与三芯电缆负荷电流在磁传感器所在周围产生的磁场变化的周期相同。

13、在一种可能的实现方式中，磁传感器从一个探测点位置到下一个探测点位置的时间为工频周期的整数倍，且所有探测点位置距离电缆中心的距离都相同。

14、在一种可能的实现方式中，工频周期为0.02秒，工频下三芯电缆的电流变化周期为50hz。

15、在一种可能的实现方式中，磁传感器的旋转速度是由旋转电机控制的，磁传感器的一端与旋转电机连接。

16、第二方面，本发明实施例提供了一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量装置，在待测量电流的三芯电缆周围设置一旋转的磁传感器，测量装置包括：

17、获取模块，用于获取磁传感器在所有目标探测点位置时测量得到的磁通量密度模；其中，目标探测点为任意一个探测点；

18、迭代模块，用于对三芯电缆的电流进行迭代处理，当所有目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值的差值最小时，得到最优的电流；

19、确定模块，用于将最优的电流确定为三芯电缆的电流。

20、第三方面，本发明实施例提供了一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量系统，包括：待测量电流的三芯电缆、旋转电机、磁传感器和基于单传感器的三芯电缆电流的测量装置；

21、旋转电机用于控制磁传感器在三芯电缆周围进行旋转；

22、磁传感器用于对三芯电缆的电磁场进行测量；

23、基于单传感器的三芯电缆电流的测量装置为基于权利要求1-7任一项的基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法确定三芯电缆的电流。

24、在一种可能的实现方式中，磁传感器从一个探测点位置到下一个探测点位置的时间与三芯电缆负荷电流在磁传感器所在周围产生的磁场变化的周期相同。

25、本发明实施例提供一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法、装置及系统，通过在待测量电流的三芯电缆周围设置一旋转的磁传感器，可以首先，基于该磁传感器测量得到的所有目标探测点位置时测量得到的磁通量密度模。然后，基于对三芯电缆的电流进行迭代处理，当所有目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值的差值最小时，得到最优的电流。最后，将最优的电流即可确定为三芯电缆的电流。本发明只需要通过一个磁传感器即可实现三芯电缆电流的测量，测量方法更加简单，测量成本也较低。并且可以快速准确地确定三芯电缆的电流。

技术特征：

1.一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法，其特征在于，在待测量电流的三芯电缆周围设置一旋转的磁传感器，所述测量方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法，其特征在于，所述目标探测点位置的磁通密度模的理论值的计算方法为：

3.根据权利要求1或2所述的基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法，其特征在于，所述对所述三芯电缆的电流进行迭代处理，当所有所述目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值的差值最小时，得到最优的电流，包括：

4.根据权利要求1所述的基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法，其特征在于，所述磁传感器从一个探测点位置到下一个探测点位置的时间与所述三芯电缆负荷电流在磁传感器所在周围产生的磁场变化的周期相同。

5.根据权利要求4所述的基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法，其特征在于，所述磁传感器从一个探测点位置到下一个探测点位置的时间为工频周期的整数倍，且所有探测点位置距离电缆中心的距离都相同。

6.根据权利要求5所述的基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法，其特征在于，所述工频周期为0.02秒，工频下三芯电缆的电流变化周期为50hz。

7.根据权利要求4所述的基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法，其特征在于，所述磁传感器的旋转速度是由旋转电机控制的，所述磁传感器的一端与所述旋转电机连接。

8.一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量装置，其特征在于，在待测量电流的三芯电缆周围设置一旋转的磁传感器，所述测量装置包括：

9.一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量系统，其特征在于，包括：待测量电流的三芯电缆、旋转电机、磁传感器和基于单传感器的三芯电缆电流的测量装置；

10.根据权利要求9所述的基于单传感器的三芯电缆电流的测量系统，其特征在于，所述磁传感器从一个探测点位置到下一个探测点位置的时间与所述三芯电缆负荷电流在磁传感器所在周围产生的磁场变化的周期相同。

技术总结本发明提供一种基于单传感器的三芯电缆电流的测量方法、装置及系统，属于电流检测技术领域。在待测量电流的三芯电缆周围设置一旋转的磁传感器，测量方法包括：获取磁传感器在所有目标探测点位置时测量得到的磁通量密度模；其中，目标探测点为任意一个探测点；对三芯电缆的电流进行迭代处理，当所有目标探测点位置的磁通密度模的理论值和测量值的差值最小时，得到最优的电流；将最优的电流确定为三芯电缆的电流。本发明能够降低三芯电缆的测试难度，且测试准确度较高，测试成本也较低。技术研发人员：苏金刚,张鹏,庞先海,黄兴旺受保护的技术使用者：国网河北能源技术服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14