本發(fā)明涉及電壓測(cè)量，尤其涉及一種非接觸式測(cè)量電壓的方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代電力系統(tǒng)和電子設(shè)備的監(jiān)測(cè)與診斷中，非接觸式電壓測(cè)量技術(shù)因其安全性和便捷性得到了廣泛應(yīng)用。這類技術(shù)通常基于電容耦合原理，通過測(cè)量傳感器探頭與帶電導(dǎo)線之間的耦合電容來推導(dǎo)電壓值。具體來說，傳感器探頭與帶電導(dǎo)線之間形成一個(gè)電容，該電容值隨兩者之間的距離、相對(duì)位置以及導(dǎo)線上的電壓變化而變化。感應(yīng)電壓可以通過測(cè)量電容耦合效應(yīng)得到，并用于推導(dǎo)實(shí)際電壓。

2、固定校準(zhǔn)參數(shù)方法假設(shè)耦合電容只與導(dǎo)線和探頭之間的相對(duì)位置有關(guān)，且認(rèn)為這種相對(duì)位置的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果影響可以忽略。而在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)線與探頭的相對(duì)位置可能會(huì)發(fā)生變化，環(huán)境條件(如溫度、濕度)也可能影響電容值。固定校準(zhǔn)參數(shù)無法適應(yīng)這些變化，導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。

3、自校準(zhǔn)技術(shù)通過在不同已知電壓條件下調(diào)整校準(zhǔn)參數(shù)，試圖提高測(cè)量的適應(yīng)性和精度。但自校準(zhǔn)過程復(fù)雜，需要依賴多個(gè)已知電壓參考點(diǎn)，且在每次位置變化后都需要重新校準(zhǔn)，增加了測(cè)量的復(fù)雜度。此外，自校準(zhǔn)技術(shù)在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中(如導(dǎo)線位置頻繁變化)可能無法及時(shí)校準(zhǔn)參數(shù)，導(dǎo)致測(cè)量不穩(wěn)定。

4、通體而言，由于耦合電容的不確定性，測(cè)量精度受到較大影響，可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量精度低、實(shí)用性不強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種非接觸式測(cè)量電壓的方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，可以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的均勻性和準(zhǔn)確性，提高電壓測(cè)量的可靠性和精度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第一方面提供一種非接觸式測(cè)量電壓的方法，所述方法包括：

3、通過均勻分布在電壓測(cè)量傳感器的探頭上的距離傳感器，測(cè)量所述探頭到被測(cè)物體表面點(diǎn)的距離，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)；

4、以所述探頭所在截面為平面建立空間直角坐標(biāo)系，結(jié)合所述測(cè)量數(shù)據(jù)，整合出矩陣方程進(jìn)行計(jì)算，確定導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置；

5、根據(jù)所述導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，計(jì)算獲得耦合電容；

6、根據(jù)所述耦合電容計(jì)算獲得耦合電壓。

7、可選的，所述距離傳感器采用三個(gè)距離傳感器，所述三個(gè)距離傳感器兩兩之間呈120°的角度，形成一個(gè)等邊三角形平面的投影結(jié)構(gòu)。

8、可選的，所述以所述探頭所在截面為平面建立空間直角坐標(biāo)系，結(jié)合所述測(cè)量數(shù)據(jù)，整合出矩陣方程進(jìn)行計(jì)算，確定導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，包括：

9、以所述探頭的中心為原點(diǎn)，確定所述三個(gè)距離傳感器的位置向量；

10、建立所述三個(gè)傳感器到所述被測(cè)物體表面點(diǎn)的距離方程；

11、將所述距離方程轉(zhuǎn)化為矩陣形式，根據(jù)所述三個(gè)距離傳感器的位置向量，采用最小二乘法求解獲得所述被測(cè)物體表面點(diǎn)的位置。

12、可選的，所述根據(jù)所述導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，計(jì)算獲得耦合電容，包括：

13、根據(jù)所述導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置確定電容與所述導(dǎo)線到傳感器平面的距離；

14、根據(jù)所述距離通過預(yù)設(shè)公式計(jì)算獲得所述耦合電容。

15、可選的，所述預(yù)設(shè)公式為：

16、

17、其中，c表示耦合電容，(x,y)表示導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，ε0表示真空中的電常數(shù)，n和β為設(shè)置參數(shù)。

18、可選的，所述根據(jù)所述耦合電容計(jì)算獲得耦合電壓，包括：

19、將所述耦合電容帶入傳遞函數(shù)，確定待測(cè)電壓的理論波形，獲得所述耦合電壓，所述傳遞函數(shù)表示所述待測(cè)電壓與輸出信號(hào)的關(guān)系。

20、可選的，所述根據(jù)所述耦合電容計(jì)算獲得耦合電壓，包括：

21、將所述耦合電容帶入傳遞函數(shù)，確定待測(cè)電壓的理論波形，獲得所述耦合電壓，所述傳遞函數(shù)表示所述待測(cè)電壓與輸出信號(hào)的關(guān)系。

22、本申請(qǐng)第二方面提供一種非接觸式測(cè)量電壓的裝置，包括：

23、獲取模塊，用于通過均勻分布在電壓測(cè)量傳感器的探頭上的距離傳感器，測(cè)量所述探頭到被測(cè)物體表面點(diǎn)的距離，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)；

24、計(jì)算模塊，用于以所述探頭所在截面為平面建立空間直角坐標(biāo)系，結(jié)合所述測(cè)量數(shù)據(jù)，整合出矩陣方程進(jìn)行計(jì)算，確定導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置；

25、所述計(jì)算模塊，還用于根據(jù)所述導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，計(jì)算獲得耦合電容；

26、推導(dǎo)模塊，用于根據(jù)所述耦合電容計(jì)算獲得耦合電壓。

27、本申請(qǐng)第三方面提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如第一方面及其任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式的步驟。

28、本申請(qǐng)第四方面提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如第一方面所述的方法中的各個(gè)步驟。

29、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N非接觸式測(cè)量電壓的方法，通過通過均勻分布在電壓測(cè)量傳感器的探頭上的距離傳感器，測(cè)量所述探頭到被測(cè)物體表面點(diǎn)的距離，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)；以所述探頭所在截面為平面建立空間直角坐標(biāo)系，結(jié)合所述測(cè)量數(shù)據(jù)，整合出矩陣方程進(jìn)行計(jì)算，確定導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置；根據(jù)所述導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，計(jì)算獲得耦合電容；根據(jù)所述耦合電容計(jì)算獲得耦合電壓；該方法通過直接計(jì)算耦合電容，避免了校準(zhǔn)參數(shù)帶來的誤差，可以實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)線與探頭之間的相對(duì)位置，動(dòng)態(tài)計(jì)算耦合電容，確保在位置變化或環(huán)境條件變化時(shí)仍能保持高精度測(cè)量，可以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的均勻性和準(zhǔn)確性，提高電壓測(cè)量的可靠性和精度。

技術(shù)特征：

1.一種非接觸式測(cè)量電壓的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非接觸式測(cè)量電壓的方法，其特征在于，所述距離傳感器采用三個(gè)距離傳感器，所述三個(gè)距離傳感器兩兩之間呈120°的角度，形成一個(gè)等邊三角形平面的投影結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述非接觸式測(cè)量電壓的方法，其特征在于，所述以所述探頭所在截面為平面建立空間直角坐標(biāo)系，結(jié)合所述測(cè)量數(shù)據(jù)，整合出矩陣方程進(jìn)行計(jì)算，確定導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述非接觸式測(cè)量電壓的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，計(jì)算獲得耦合電容，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述非接觸式測(cè)量電壓的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述非接觸式測(cè)量電壓的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述耦合電容計(jì)算獲得耦合電壓，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述非接觸式測(cè)量電壓的方法，其特征在于，所述方法還包括：

8.一種非接觸式測(cè)量電壓的裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種非接觸式測(cè)量電壓的方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，該方法包括：通過均勻分布在電壓測(cè)量傳感器的探頭上的距離傳感器，測(cè)量所述探頭到被測(cè)物體表面點(diǎn)的距離，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)；以所述探頭所在截面為平面建立空間直角坐標(biāo)系，結(jié)合所述測(cè)量數(shù)據(jù)，整合出矩陣方程進(jìn)行計(jì)算，確定導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置；根據(jù)所述導(dǎo)線在所述平面內(nèi)的位置，計(jì)算獲得耦合電容；根據(jù)所述耦合電容計(jì)算獲得耦合電壓，可以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的均勻性和準(zhǔn)確性，提高電壓測(cè)量的可靠性和精度。

技術(shù)研發(fā)人員：廖耀華,郭仁桀,張俊超,穆亞明,巴挺杰,施堯,雷雨興,朱夢(mèng)夢(mèng),李博,朱全聰,朱萌瑤,王軼,楊群,劉正友,徐正云
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28