基于磁场测量的非接触式地下电缆三相不平衡电流检测方法研究

摘要

三相不平衡问题是供电线路中一个较为频繁出现的问题，而且对电能的正常供给极为重要，是衡量电能质量的一个极为重要的指标。只有在保证三相平衡的情况下，才可将运输中的损耗降到最低，实现最低能耗做到有效节能，进而有效防止发生意外触电导致人员伤亡等事故。目前常用的方法是在变压器中性点接地处利用钳形表进行定点测量，无法实现便携式现场检测，基于此，本课题拟研究一种非接触式电力电缆三相不平衡电流电测方法。　　本文提出基于磁场传感的方法来监测地下电力电缆的运行状态以及通电状态的识别。论文首先借助Ansys软件建立电力电缆模型，利用有限元法对三相平衡电流状态和三相不平衡通电电流状态的空间磁场分布进行了仿真分析，在此基础之上，分别对提出了基于磁场测量的三相不平衡电流二维、三维检测方案，完成了利用数值方法对通电电缆的磁场进行研究，并利用Ansys对磁场分布和电缆运行状态之间的关系进行了分析，并描述利用磁阻（MR）传感器的测量方法。由以上得到的磁场数值并结合本文提出的优化算法，为接下来的实验装置设计奠定基础。这种创新的方法可以基于一组测量磁场的值来重建所有电缆的源参数，把随机优化技术应用于实现基于实测磁场的重构，开发该技术与人工免疫系统的算法，使得该算法能够找到很高的全局最优的概率，即使是提供很少的目标函数有关知识。　　本文的每种测量方案均得到了通电电缆周围的磁场值，也包括x、y、z三个方向的测量值，根据我们的模拟结果显示，一个电流通电的三相电缆产生的磁场通常是（通常携带数百安培的电流）在?T等级的。那么接下来可以通过实验，由一组某些模式下测得的磁场值来识别电压通电的目标电缆。通过通电电缆负荷电流激励（即电流通电），随着随机优化技术的开发和应用，通过测量的磁场来反演并重建未知电流源参数。通过对重构电流源参数的分析，得出了电缆的工作状态。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 电力电缆故障监测技术发展现状

1.3 电力电缆的故障定位的研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 三相电流不平衡检测技术

2.1 三相不平衡

2.2 三相不平衡度的测量

2.3 三相不对称系统中谐波电流检测算法

2.4 本章小结

3 三相电缆不平衡电流磁场检测方法

3.1 检测方法原理研究

3.2 电力电缆的源重建研究

3.3 本章小结

4 三相不平衡电流空间磁场建模与分析

4.1 有限元基本理论及建模

4.2 二维测量方案磁场仿真

4.3 三维测量方案磁场仿真

4.4本章小结

5结论及展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著