当磁传感器是用于测量电力电缆的各芯线的具有三根导线中的电流，磁传感器阵列的中心可以从电缆的中心偏离，从而使测量结果包含错误，也就是说偏心误差。此，提出了偏心误差的计算。偿方法。于原始测量方法，磁传感器阵列沿着电缆的轴向安装表面旋转180°，以测量新位置处的磁感应强度。过求解非线性方程，可以确定偏心误差的大小并相应地补偿测量结果。虑到偏心误差，可以获得三芯电力电缆的每个芯的电流值的实际重要性。
磁场有限元模拟结果表明，建立的分析模型具有良好的精度，验证了所提计算和补偿方法的有效性。力电缆;电流测量;偏心误差;旋转方法;电磁场有限元仿真CLC编号：TM934文档编号：A产品号：1674-5124（2019）01-0019-08简介采用三芯电力电缆Plus，适用于工程项目35 kV及以下三相网络的电缆传输和分配[1]，其运行安全性越受关注[2]。了在线监测三芯电力电缆的运行状态，更可靠的方法是在三芯电力电缆的实际运行中监测每根芯线的电流[3]。电力系统的运行中，监测三芯电缆的中心电流非常重要。则上，实时监控可用于评估三芯电力电缆的运行状态及其潜在故障，以确保通过电力电缆安全可靠地传输电力。个司机。而，对于每个相位芯使用相同屏蔽芯的三芯电力电缆，使用基于电磁感应原理的电流互感器的传统电流测量方法不无法应用。际上，三极电力电缆的三相导线A，B和C通常沿着电缆的轴向圆周均匀间隔120°，并且三相导电线在电力电缆中使用共同的保护层。正常运行中，对称且稳定，三相电流平衡，外部等效电流为零，也就是说，通过电缆轴向部分的总磁通量也为零。
此，不可能在围绕电缆轴向的磁感应平面中产生可变磁通量，因此不可能测量三极电力电缆的每个磁芯的电流。流互感器。前，现有的三芯电力电缆控制方法主要依靠间接方法来反映三芯电力电缆的性能特征，如通过测量三线电力电缆的温度来操作三线电力电缆[4-7]。然间接方法也可以指示三芯电力电缆是否具有隐藏缺陷或甚至是缺陷，但是测量通常被延迟并且难以清楚地确定缺陷的位置和类型。大的限制。年来，随着磁测量技术的发展和磁传感器制造技术水平的不断提高，用磁传感器测量电流已成为能源工业认可的方法[ 8-9]。者已经先前捕获和具有三根导线中的量线性地获取的电力电缆三个磁传感器（在下文中称为“磁传感器网络”）与每个芯线准直，并在空间上不同的大于120°的表面上三芯电力电缆。极电流的大小[10]。而，当实施测量方法时，磁传感器网络的中心应该与三导体电力电缆的中心（下文中称为“电缆的中心”）重合。相反的情况下，将发生相应的测量误差[11-12]，也称为偏心。误对于实际测量设备，由于设备的过程水平和制造商在安装设备时的操作水平等因素，不可避免地存在偏心在磁传感器网络的中心和电缆中心之间的毫米量级。三相电力电缆周围任何位置的相电流产生的磁感应强度与相电缆芯线与位置之间的距离成反比，即说她对位置的变化很敏感。此，必须考虑偏心误差。了更准确地测量三芯电力电缆中心线的电流，为了计算和补偿偏心误差，本文提出了一种磁传感器网络的“旋转方法”来建立三芯电力电缆的基本电流和磁传感器网络中心的实际位置。到了测得的磁感应强度的分析模型，得到了偏心误差，并采用了偏心误差条件下三芯电缆各芯电流的实际尺寸。帐户中。算三芯电力电缆表面磁感应强度的分析模型用于分析三芯电力电缆表面磁感应强度的模型磁传感器网络的中心和电缆的中心不是偏心的。个中心电流的结构和测量原理如图1所示。缆的中心是O，A，B和C是三相磁芯的中心和电缆中心O与中心A之间的距离，三相磁芯的B和C为r：OA，OB和OC等于120°; SA SB，SC都安装三个磁传感器的位置，并从磁传感器阵列中心O“的距离（X，Y）是等于A的三个磁传感器测量的位置的磁感应强度沿着电缆外表面的轴向圆周。向分量，n方向的分量。失一般性，轴Y和OA可能混淆，A点的坐标则为（0，r）;从在两个芯B和C的中心的电缆的中心的矢量，也就是说OB，OC和x轴点B的坐标是210°和B点的坐标之间的角度（C点的坐标分别是A，B和C的三相线的电流，标记为IA，IB和IC）首先，表示磁传感器网络的中心和电缆的中心。
合不是偏心，磁传感器用来测量三极电力电缆中心电流的电流模型。流方向是正电流方向根据安培环的定理由SAA相电流IA产生的磁感应强度是μ0是真空磁导率。式（1）的磁感应指向N方向。相电流IB到SA产生的磁感应是方向等式（2）中的BSA-B磁感应。此，BSA-B中的n方向分量是相同的：由SA中的C IC相电流产生的磁感应强度是方程中表示的BBA-C磁感应的方向。（5），BSA-C在n方向。向组件同时是（1），式（4）和式（7）中，并通过在方向在SA三相芯中产生的电流的磁感应强度的部件n是考虑到三芯电力而得到的。解决SB和SC中的磁感应时，电缆结构的对称性可用于旋转x和y轴。如，当解决SB中的磁感应时，轴y可以旋转到OB阶段。此，OC，OA和abscissae的角度分别为210°和330°，因此在方程（1），（4），（7）和（8）的基础上，只要强度为磁传感器SA的磁感应在方向分量n中表示，IA由IB代替，IB由IC代替，IC由IA代替，也就是说，核心的三相电流受到顺序旋转。方法可以获得沿SB方向n的磁感应强度的相同分量，并且还可以获得沿着SC方向的磁感应强度分量，因为BSA-n，BSB-n和BSC-n都是磁传感器。由等式（8）至（10）组成的等式导出的测量值可用于导出解析表达式IA，IB和IC，尤其是在磁传感器网络的中心与中心之间的偏心的情况下。缆。力电缆表面磁感应强度的分析模型图2说明了磁传感器阵列中心与电缆中心之间的偏心原理。SB和SC的三个磁传感器的安装位置的坐标分别为（x，y R）和yR / 2.根据图2，由相电流A IA到SA产生的磁感应是等式（14）中所示的磁感应。BSA-A强度的方向使得BSA-A中沿n方向的分量相似，并且SA级的相B IB电流产生的磁感应强度为由式（17）表示的磁感应BSA-B的方向。BSA-B中的n方向分量是相同的：由SA处的C相电流产生的磁感应强度是由式（20）表示的BSA-C磁感应的方向，并且BSA-C在方向n。方向的分量是同时的（16），（19）和（22），以及在该条件下SA处的A，B和C的三相核心电流产生的磁感应强度。以沿n方向获得偏移。
相同的方式获得组分，并且由SB处的A，B和C的三相中心电流产生的磁感应强度分别在方向n（24），（25）和（26）上。以获得由SB中的三相核心电流A，B和C产生的磁感应强度与BSB-n =相同的方向，并且三相核心电流A，B和C可以在SC生成。n方向上的磁感应强度分量分别垂直（28），（29）和（30），由三相磁芯电流A，B和C产生的磁感应强度。SC以BBC-n =磁流的形式获得。感器阵列相对于沿安装平面的初始位置沿周向旋转180°，并且旋转后的新位置如图4所示。据前述方法，不难获得由在后旋转测量位置处由磁传感器阵列测量的三相中心电流A，B和C产生的磁感应强度，并且方向n上的分量分别由磁传感器阵列测量。旋转后测量的新位置的位置和测量值用作已知量，
矿用电缆并且独立于等式（23），（27）和（31）至（34）的由六个等式组成的超定方程被并行求解。可以解决x，y，IA，IB和IC的5个未知数。这种方式，可以确定偏心误差的大小，并且可以在考虑偏心误差的情况下获得三芯电力电缆的每个芯的电流值的实际大小。型仿真试验验证了该方法的有效性。Maxwe1115.0电磁场有限元仿真软件中，构建并模拟了三芯电力电缆的物理模型。模拟试验中，采用二维Maxwell模型，三极电力电缆的参数定义如下：R = 45 mm，r = 20 mm，三相芯线A，B，C的半径为12.5毫米; x = 3 mm，y = 5 mm，
矿用电缆也就是说有偏心;进入每条主线的正弦电流的幅度为100A，即IAIB = IC = 100A，频率为50Hz，它们之间的相位差为120°;模拟模型的极限设置为气球的极限。坐标原点加载到450 mm半径圆上，网格方法是手动分割，最大网格边长在源位置设置为1 mm（这是即，三相导线A，B和C）;解决方案类型为Transient，模拟的持续时间设置为20 ms的网络当前周期时间。外，定义了两个圆形几何模型，半径分别为45.1 mm和44.9 mm。据两个圆形成的两个垫片和R = 45 mm的圆，网侧的最大长度设定为0.1毫米。就是说，确保沿着n方向分量的磁感应强度的解在六个解点（SA，SB，SC，0 = 0）处足够精确。°和0 = 180°）。过模拟测试作为时间的函数输入的三相线A，B和C的正弦电流的波形在图4中示出。过时间模拟测试获得的三个磁传感器SA，SB，SC的n方向上的磁感应强度的波形在图4中示出。
5.模拟测试的周长加倍，最大网格尺寸减半，两次模拟测试之间的能量误差变化小于1％，也就是说原始仿真模型的准确性被认为符合要求。后，通过模拟试验获得的相应的磁感应强度被认为是已知的条件，并且根据没有偏心的分析模型来解析三导体电力电缆的导体的电流Ia，Ib和Ic，c等式（11）至（13）。6显示了三芯电力电缆的每个磁芯的电流波形随时间的变化。难看出，计算结果与模拟试验定义的每组基本特征的当前波形之间存在显着差异，最大相对误差为约26％。表明必须考虑偏心误差。传感器阵列相对于沿安装平面的初始安装位置沿周向旋转180°，并且沿着电缆的轴向圆周沿轴向圆周测量磁感应部件。
方向n到新的位置。然使用图4所示的输入电流，再次进行模拟测试，并且三个磁传感器SA，SB和SC的组件的波形在新位置沿着方向的变化时间如图7所示。后，由等式（23），（27）和（31）至（34）组成的超定方程用于求解因子x，y，Ia，Ib和Ic。意，当六个独立方程求解五个未知数时，必须使用非线性最小二乘拟合方法来获得最佳未知估计。算出的每根芯线的正弦电流幅度为IA = 100.18A，IB = 101.04A，IC = 99.83A，电缆中心坐标参数x = 2.86 mm，y = 5通过分析计算的结果再现22mm和核。
电流的波形随时间变化，如图8所示，并且通过模拟测试输入的每个主流波形的误差曲线如图9所示。图9中可以看出，在考虑了偏心误差之后，三芯电力电缆的每个电缆芯的计算结果非常接近模拟测试的输入值。且最大误差仅为1％左右，这是对本文档编写的良好检查。析模型的准确性。论在本节中，磁传感器的阵列被布置成可旋转周向地沿着时间线，然后通过沿着方向N上的AC子产生的磁感应电流的部件被测量两个位置从00到00初始和旋转;基于传感器网络参数和测量的磁通密度，三导体电力电缆的核心电流，磁传感器阵列中心的实际位置和测量磁感应建立。得六个非线性方程。于最小二乘法的非线性方程的分辨率提供了三导体电力电缆的偏心信息和三导体电力电缆导体的实际电流大小。心误差。
文提出的测量方法计算并补偿由磁传感器测量的三芯电力电缆的磁芯电流的偏心误差。方法消除了磁传感器阵列的核心电流和三芯电力电缆的中心偏心的故障。传感器测量三芯电力电缆的每个芯的电流精度，并且可以从三芯电力电缆的每个芯产生电流。精确的测量。磁场有限元模拟试验结果表明，用磁传感器测量每个三芯电力电缆芯的偏心误差的计算和补偿方法准确度高，坚固性和实用价值。
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