一种架空输电线相电流和空间状态的监测方法

权利要求

1.一种架空输电线相电流和空间状态的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：架空输电线相电流和空间状态的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、计算灵敏度矩阵

在铁塔上，每根相导线的上方沿着相导线，以铁塔为中心，两侧各配置一个磁场传感器；位于传输方向一侧的磁场传感器为一组即第一组，且传输方向处于同一位置，位于传输方向另一侧的磁场传感器为另一组即第二组，且传输方向处于同一位置，这样将磁场传感器分为两组；

计算出第一组磁场传感器中第i个磁场传感器位置水平方向磁场强度与第j根相导线上传输相电流的灵敏度系数A′ij，其中，i＝1,2,...,N，j＝1,2,...,N，N为相导线数量，也是一组磁场传感器的数量，这样构成灵敏度矩阵S′x＝(A′ij)N×N；同样，计算出第二组磁场传感器中第i个磁场传感器位置水平方向磁场强度与第j根相导线上传输相电流的灵敏度系数A″ij，得到灵敏度矩阵S″x＝(A″ij)N×N；其中，每组磁场传感器中磁场传感器的编号与其下方的相导线编号相同；

将灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x存入缓存中；

(2)、判断是否监测到运动偏移

以时间间隔t获取每个磁场传感器测得的水平方向磁场强度，如果任何一个磁场传感器测得的水平方向磁场强度满足相邻周期峰值变化率之和大于设定阈值，则认为监测到运动偏移，继续等待下一个时间间隔，直到所有的磁场传感器测得的水平方向磁场强度满足相邻周期峰值变化率之和小于设定阈值，转到步骤(3)；

(3)、相电流和弧垂重构

3.1)、从缓存中读出灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x以及当前弧垂数据所在位置；

3.2)、重构相电流

计算相电流矩阵I：

其中：

相电流矩阵I由重构的第1到第N根相导线的相电流I1到IN构成，磁场矩阵B′x由第一组磁场传感器中第1到第N个传感器获取的磁场强度 到 构成， 为灵敏度矩阵S′x的逆矩阵；

3.3)、验证重构相电流

B″x≡S″xI                (2)

其中：

磁场矩阵B″x由第二组磁场传感器中第1到第N个传感器获取的磁场强度 到 构成；

如果公式(2)不成立，即根据重构相电流以及第二组磁场传感器的灵敏度矩阵计算出的矩阵S″xI中，不是每一个元素的值与矩阵B″x中对应位置的元素值相等，则认为重构相电流不正确，转到步骤3.4)；如果公式(2)成立，即根据重构的相电流以及第二组磁场传感器的灵敏度矩阵计算出的矩阵S″xI中，每一个元素的值与矩阵B″x中对应位置的元素值相等，则认为重构相电流正确，转到步骤3.5)；

在本步骤中，相等是两个值的差值小于设定的阈值；

3.4)、更新当前弧垂数据以及灵敏度矩阵

当前弧垂数据所在位置更新为其弧垂表中下一条弧垂数据所在位置，然后根据读取当前弧垂数据所在位置的弧垂数据，按照步骤(1)的方法重新计算灵敏度系数A′ij、A″ij，并分别得到更新后的灵敏度矩阵S′x、S″x，返回步骤3.2)；

其中，弧垂表是由铁塔上第一组传感器侧的N根相导线弧垂数据以及铁塔上第二组传感器侧的N根相导线弧垂数据组成一条弧垂数据，每条弧垂数据中，每根相导线的弧垂数据为一位，依次从低到高排列，这样每条弧垂数据为2N位，每一位代表一根相导线弧垂数据；

在弧垂表中，第一条为全0数据，然后每条依次从最低位按步进Sagmax/M增加，当最低位增加到Sagmax时，下一条进位，即第二位增加Sagmax/M，最低位为0，这样一直增加，当第二位增加到Sagmax时，下一条进位，即第二位增加Sagmax/M，第二位、最低位都变为0，再这样一直增加，直到所有位都为Sagmax为止；其中，Sagmax为最大弧垂设定值，M为步进数量，根据具体实施情况设定；

3.5)、更新缓存并返回

将灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x以及当前弧垂数据所在位置存入缓存中，将相电流矩阵I中的相电流I1到IN作为监测相电流、将弧垂表中当前弧垂数据所在位置的弧垂数据作为铁塔两侧相导线的弧垂，返回步骤(2)。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，在铁塔上，每根相导线的上方沿着相导线，以铁塔为中心，两侧各配置一个磁场传感器中，所述配置前，需要对磁场传感器位置进行优化：在设定的范围内，按照步进Δxs、Δys，以遍历方式调整第一组磁场传感器中N个磁场传感器的水平方向即x方向以及垂直方法即y方向，找到满足灵敏度矩阵条件数即灵敏度矩阵S′x的范数与灵敏度矩阵S′x的逆矩阵范数的乘积与1最接近的N个磁场传感器各自的水平方向以及垂直方向的位置；同理，第二组磁场传感器也进行相应的位置优化；

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，在步骤(2)中，如果监测到磁场强度满足相邻周期峰值变化率之和大于设定阈值，即监测相导线的运动偏移，则根据磁场强度峰值的变化量计算相导线振荡频率和振幅；

第j根相导线的振荡频率为其上方的第j个磁场传感器获取的磁场强度 相邻最大能量与最小能量的时间间隔的倒数；

在设定的范围内，按照步进Δθ，以遍历方式调整第一组传感器侧的N根相导线的偏振角度θ以及铁塔上第二组传感器侧的N根相导线的偏振角度θ，然后，转换得到x-y平面下的相导线上各点的坐标，如果相导线产生的磁场强度 与计算的磁场强度匹配，则匹配成功，根据此时各相导线的偏振角度θ，重构

出各相导线位移量；需要说明的是，此处的匹配是指比较的两个磁场强度的差值小于设定的阈值。

说明书

一种架空输电线相电流和空间状态的监测方法

技术领域

[0001] 本发明属于架空输电线监测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于非接触磁场测量的架空输电线相电流和空间状态的监测方法。

背景技术

[0002] 在最近几年，传统电网逐步向智能电网过渡，许多关于智能电网的内容已由国际电气技术委员会提出的SG3标准化技术路线定义，该技术路线表明高效的输配电网络是智能电网的主要推动力。此外，它还敦促建立一个稳定的通信网连接电网各个组成部分，使控制主站能够进行健康状态监测和快速故障排除。

[0003] 架空输电线是远距离分布式输电网的重要载体，电能以高压传输方式，通过架空输电线从发电机组经过配送点最终到达变电站，然后通过相对较低的电压配电线送达用户终端。

[0004] 由于是长距离输送，多数架空输电线始终暴露在复杂的自然环境中，导致相导线拉伸，形成弧垂，使其与地面间距减小；此外，风力会导致相导线发生运动偏移，这种偏移被称为微风振动和导线舞动。不仅局限于自然环境因素，还包括线路的本身缺陷，都会对架空输电线的安全高效输送电能产生妨碍，并可能导致电网永久性故障。因此，实时监测架空输电线的相电流以及相导线拉伸量(弧垂)、风偏等空间状态，可以大大提高电网的安全性，减少停电时间。

[0005] 近年来，许多研究人员提出了架空输电线运行状态的监测方法，这些方法包括基于接触和非接触式的方式测量相电流大小和空间状态参数。在工业界，非接触测量产品已被商业化使用，例如由工程数据管理公司(Engineering Data Management)生产的弧垂测量仪Sagometer，使用摄像头作为传感器，并采用数字图像处理技术来测量架空输电线的弧垂。另一个装置由美国电力科学研究院(EPRI：Electric Research Power Institute)研制，需要安装在实际的载流相导线上，以监测相导线温度、弧垂、电流和振动，具体参见A.Phillips,“Evaluation of Instrumentation and Dynamic Thermal Ratings for Overhead Lines,”Electric Power Research Institute,Palo Alto,CA,Tech.Rep.,Oct,2013。一个研究小组提出了利用非接触式磁场传感器估计架空输电线相电流和空间状态。
然而，该方法需要使用大量的传感单元和复杂的随机优化计算过程，制约了该方法的现实可行性，具体参见X.Sun,Q.Huang,Y.Hou,L.Jiang and P.W.T.Pong,“Noncontact Operation-State Monitoring Technology Based on Magnetic-Field Sensing for Overhead High-Voltage Transmission Lines,”in IEEE Transactions on Power Delivery,vol.28,no.4,pp.2145-2153,Oct.2013。

[0006] 在2012年2月23日公布的、公布号为“US2012/0046799A1”、名称为“架空输电线监测设备”美国专利申请中，提出了一种安装在架空输电线上测量温度、倾角、电压和电流的监测设备。该监测设备包括一个完整的地面平台提供测量仪器与基站进行通信，该监测设备基于接触式测量，这限制了其可移植性，并产生巨大的安装和维护成本。

[0007] 在2012年10月2日授权公告的、专利号为US8280652B2、名称为“监测传输线的传感器、方法和系统”的美国专利中，提出了一种利用非接触式磁场感应线圈，通过算法对空间状态进行估计的监测装置；该监测装置利用磁场测量值计算相导线和传感器之间的距离，然后利用计算出的距离估计相电流大小。该监测采用大量的感应线圈在地面测量载流导体即相导线发出的水平和垂直磁场分量。然而，该方法只考虑传感器与相导线距离，没有考虑安装了传感器的相邻档距的相导线拉伸问题，因而导致相电流测量不准确。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种架空输电线相电流和空间状态的监测方法，采用非接触磁场测量，在降低安装和维护成本的同时，提高相电流测量的准确性，同时，对空间状态进行监测。

[0009] 为实现上述发明目的，本发明架空输电线相电流和空间状态的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0010] (1)、计算灵敏度矩阵

[0011] 在铁塔上，每根相导线的上方沿着相导线，以铁塔为中心，两侧各配置一个磁场传感器；位于传输方向一侧的磁场传感器为一组即第一组，且纵向(传输方向)处于同一位置，位于传输方向另一侧的磁场传感器为另一组即第二组，且纵向(传输方向)处于同一位置，这样将磁场传感器分为两组；

[0012] 计算出第一组磁场传感器中第i个磁场传感器位置水平方向磁场强度与第j根相导线上传输相电流的灵敏度系数A′ij，其中，i＝1,2,...,N，j＝1,2,...,N，N为相导线数量，也是一组磁场传感器的数量，这样构成灵敏度矩阵S′x＝(A′ij)N×N；同样，计算出第二组磁场传感器中第i个磁场传感器位置水平方向磁场强度第j根相导线上传输相电流的灵敏度系数A″ij，得到灵敏度矩阵S″x＝(A″ij)N×N；其中，每组磁场传感器中磁场传感器的编号与其下方的相导线编号相同；

[0013] 将灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x存入缓存中；

[0014] (2)、判断是否监测到运动偏移

[0015] 以时间间隔t获取每个磁场传感器测得的水平方向磁场强度，如果任何一个磁场传感器测得的水平方向磁场强度满足相邻周期峰值变化率之和大于设定阈值，则认为监测到运动偏移，继续等待下一个时间间隔，直到所有的磁场传感器测得的水平方向磁场强度满足相邻周期峰值变化率之和小于设定阈值，转到步骤(3)；

[0016] (3)、相电流和弧垂重构

[0017] 3.1)、从缓存中读出灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x以及当前弧垂数据所在位置；

[0018] 3.2)、重构相电流

[0019] 计算相电流矩阵I：

[0020]

[0021] 其中：

[0022]

[0023] 相电流矩阵I由重构的第1到第N根相导线的相电流I1到IN构成，磁场矩阵B′x由第一组磁场传感器中第1到第N个传感器获取的磁场强度 到 构成， 为灵敏度矩阵S′x的逆矩阵；

[0024] 3.3)、验证重构相电流

[0025] B″x≡S″xI          (2)

[0026] 其中：

[0027]

[0028] 磁场矩阵B″x由第二组磁场传感器中第1到第N个传感器获取的磁场强度 到构成；

[0029] 如果公式(2)不成立，即根据重构相电流以及第二组磁场传感器的灵敏度矩阵计算出的矩阵S″xI中，不是每一个元素的值与矩阵B″x中对应位置的元素值相等，则认为重构相电流不正确，转到步骤3.4)；如果公式(2)成立，即根据重构的相电流以及第二组磁场传感器的灵敏度矩阵计算出的矩阵S″xI中，每一个元素的值与矩阵B″x中对应位置的元素值相等，则认为重构相电流正确，转到步骤3.5)；

[0030] 在本步骤中，相等是两个值的差值小于设定的阈值；

[0031] 3.4)、更新当前弧垂数据以及灵敏度矩阵

[0032] 当前弧垂数据所在位置更新为其弧垂表中下一条弧垂数据所在位置，然后根据读取当前弧垂数据所在位置的弧垂数据，按照步骤(1)的方法重新计算灵敏度系数A′ij、A″ij，并分别得到更新后的灵敏度矩阵S′x、S″x，返回步骤3.2)；

[0033] 其中，弧垂表是由铁塔上第一组传感器侧的N根相导线弧垂数据以及铁塔上第二组传感器侧的N根相导线弧垂数据组成一条弧垂数据，每条弧垂数据中，每根相导线的弧垂数据为一位，依次从低到高排列，这样每条弧垂数据为2N位，每一位代表一根相导线弧垂数据；在弧垂表中，第一条为全0数据，然后每条依次从最低位按步进Sagmax/M增加，当最低位增加到Sagmax时，下一条进位，即第二位增加Sagmax/M，最低位为0，这样一直增加，当第二位增加到Sagmax时，下一条进位，即第二位增加Sagmax/M，第二位、最低位都变为0，再这样一直增加，直到所有位都为Sagmax为止；其中，Sagmax为最大弧垂设定值，根据具体实施情况设定；

[0034] 3.5)、更新缓存并返回

[0035] 将灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x以及当前弧垂数据所在位置存入缓存中，将相电流矩阵I中的相电流I1到IN作为监测相电流、将弧垂表中当前弧垂数据所在位置的弧垂数据作为铁塔两侧相导线的弧垂，返回步骤(2)。

[0036] 本发明的目的是这样实现的。

[0037] 本发明架空输电线相电流和空间状态的监测方法，首先在铁塔上，每根相导线的上方沿着线路方向，以铁塔为中心，各配置两个磁场传感器，两侧的磁场传感器各为一组，分别计算出灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x，然后获取一段时间的磁场传感器测得的磁场强度数据，如果水平方向磁场强度满足相邻周期峰值变化率之和小于设定阈值，则进行相电流和弧垂重构：首先将灵敏度矩阵S′x的逆矩阵乘以第一组磁场传感器测得的磁场强度构成的磁场矩阵B′x，重构出相电流矩阵I即第1到第N根相导线的相电流I1到IN，然后将灵敏度矩阵S″x乘以重构的相电流矩阵I，得到的矩阵与第二组磁场传感器测得的磁场强度构成的磁场矩阵B″x进行比较，如果全等，则认为重构相电流正确，弧垂表中当前弧垂数据所在位置的弧垂数据作为铁塔两侧相导线的弧垂，如果不全等，则更新为下一条弧垂数据，然后重新计算并更新灵敏度矩阵S′x、S″x，再重新重构相电流，直到达到全等为止。

[0038] 本发明通过磁场传感器进行监测，降低安装和维护成本，同时，考虑了弧垂即相邻档距的导线拉伸问题，提高了相电流测量的准确性。

附图说明

[0039] 图1是本发明架空输电线相电流和空间状态的监测方法一种具体实施方式流程图；

[0040] 图2是磁场磁场传感器的配置示意图；

[0041] 图3是基于本发明的硬件实现装置一种具体实施方式结构示意图；

[0042] 图4是运动条件下相导线磁场强度及重构位移曲线图，其中，(A)为静止和运动条件下测得的相导线磁场强度的对比图，(B)为相导线重构位移和真实位移的对比图；

[0043] 图5是弧垂对磁场强度测量的影响对比图。

具体实施方式

[0044] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

[0045] 图1是本发明架空输电线相电流和空间状态的监测方法一种具体实施方式流程图。

[0046] 在本实施例中，如图1所述，本发明架空输电线相电流和空间状态的监测方法包括以下步骤：

[0047] 一、计算灵敏度矩阵

[0048] 本发明中，如图2所示，首先需要在铁塔上，每根相导线的上方沿着相导线，以铁塔为中心，两侧各配置一个磁场传感器。然后将磁场传感器分为两组，位于传输方向一侧即图2中铁塔左侧的磁场传感器为一组即第一组，位于传输方向另一侧即图2中铁塔右侧的磁场传感器为另一组即第二组。

[0049] 在本实施例中，如图2所示，架空输电线有三根相导线，即相导线数量N为3，由外向里分别编号为1、2、3。对于图2中左侧即第一组磁场传感器侧的3根相导线，由外向里依次标记为相导线LL1、相导线LL2、相导线LL3；同样，对图2中右侧即第二组磁场传感器侧的3根相导线，由外向里依次标记为相导线LR1、相导线LR2、相导线LR3。对于磁场传感器，相导线LL1上方沿着相导线，以铁塔为中心，左右两侧各配置一个磁场传感器SRL1、SRR1，同样方式，在相导线LL2上方配置磁场传感器SRL2、SRR2，相导线LL3上方配置磁场传感器SRL3、SRR3。传输方向一侧即铁塔左侧的磁场传感器SRL1、SRL2、SRL3为一组即第一组，位于传输方向另一侧即铁塔右侧的磁场传感器SRR1、SRR2、SRR3为另一组即第二组。

[0050] 在本实施例中，基于本发明的硬件实现装置一种具体实施方式结构如图3所示，各磁场传感器测得的磁场强度值经过阶段1放大器，然后传输到绝缘基座上的处理器单元，处理器单元由电池供电，电池为可充电电池，能量来自与太阳能电池板。处理器单元包括阶段2放大器，对测得的磁场强度值进行放大，同步采样模数转换模块，对磁场强度值进行数模转换，嵌入式传感器数据处理单元，对磁场强度值进行处理，然后通过通信电路、天线发回给地面系统，实现架空输电线相电流和空间状态的监测。

[0051] 在具体实施过程中，磁场传感器可以采用基于隧道磁阻效应、对磁场水平分量敏感的单轴磁场传感器，数量为相导线数量的两倍，每条相导线需要沿相导线配置两个磁场传感器。每个磁场传感器的空间位置配置使得磁场感应遵从毕奥萨伐尔定律，这样可以确保程序计算收敛的误差在可接受的工业标准范围之内。

[0052] 磁场传感点位置可能精确地安装于架空输电线的相导线上方的铁塔处。为了确定优化的磁场传感位置，需要深入理解源电流、以及传感点与相导线的几何关系导致磁场分布的模式。

[0053] 对于一个传感点s处的磁场矢量 其满足Biot-Savart定律，记为相导线产生的磁场水平分量主要集中在相导线所在铅垂面，且磁力线
沿着z轴(传输方向)分布。

[0054] 在本发明中，磁场传感器是基于磁阻效应的线性磁场传感器。根据Biot-Savart定律，一根相导线上输送的相电流Ip，其上各点的坐标为(xp,yp,zp)在传感点s(xs,ys,zs)产生的磁场的水平分量 满足：

[0055]

[0056] 其中，为水平方向的单位向量，μo是真空空间磁导率，L是档距长度，传感器-相导线距离矢量为： 为垂直方向的单位向量，为纵向(即相电流传输)方向的单位向量，相连yp是两铁塔之间相导线的高度，是线路塔高ytower与电线自身重力产生的形变量之和，如式(1.2)，其中机械张力参数为αp，L是相邻两铁塔的档距。

[0057]

[0058] 因为传感点靠近相导线，地球产生的磁场在计算中可被忽略。由于每跟相导线产生的磁场相互叠加，因此在每个磁场传感器测量的磁场强度是若干磁场之和。在本实施例中，磁场传感器的位置如图2所示。对于第一组磁场传感器中第i个磁场传感器处第j条相电线产生的磁场强度为：

[0059]

[0060] 则第一组磁场传感器中第i个磁场传感器对于第j条相电线的灵敏度系数为：

[0061]

[0062] N根相导线对第一组磁场传感器中N磁场传感器的灵敏度系数构成灵敏度矩阵S′x＝(A′ij)N×N，即：

[0063]

[0064] 第一组磁场传感器中N个磁场传感器测得的磁场强度 到 与N根相电线相电流I1到IN的关系为：

[0065]

[0066] 简化表示为：

[0067] B′x＝S′xI

[0068] 其中：

[0069]

[0070] 由灵敏度矩阵S′x在监测系统安装时，根据公式(1.4)计算出来，这样通过磁场测量数据即第一组磁场传感器中第1到第N个传感器获取的磁场强度 到 可计算每根相导线的相电流，计算公式如下：

[0071]

[0072] 但是，由于灵敏度矩阵S′x随着任一相导线的空间状态变化而变化，本发明提出了一种架空输电线相电流和空间状态的监测方法，实现架空输电线的相电流和空间状态的实时监测。

[0073] 同样，按照上述方法，可以得到第二组磁场传感器的灵敏度矩阵S″x。

[0074] 在本实施例中，还提供一种磁场传感器位置优化方法：在设定的范围内，按照步进Δxs、Δys，以遍历方式调整第一组磁场传感器中N个磁场传感器的水平方向即x方向以及垂直方向即y方向，找到满足灵敏度矩阵条件数 即灵敏度矩阵S′x的范数与灵敏度矩阵S′x的逆矩阵范数的乘积与1最接近的N个磁场传感器各自的水平方向以及垂直方向的位置。同理，第二组磁场传感器也进行相应的位置优化。

[0075] 磁场传感器位置优化方法在配置磁场传感器之前，由于灵敏度矩阵随着磁场传感器距离相导线的相对位置变化而产生巨大变化，因此，不同架空输电线铁塔上有不同的磁场传感器最优位置，选择的依据是使灵敏度矩阵条件数 最接近于1，此时，将灵敏度矩阵S′x、灵敏度矩阵S″x存入缓存中。

[0076] 二、判断是否监测到运动偏移

[0077] 任意频率和振幅的风偏均会造成磁场传感器磁场强度测量值的变化。图4展示了相导线在500毫秒周期偏移情况下的磁场强度变化，图4(A)展示在磁场中运动的相导线与静态的相导线的磁场强度对比图，由此可见，相导线相对磁场传感器的偏移，磁场强度的振幅随相电流变化而变化。

[0078] 在本发明中，通过以时间间隔t，例如1秒，获取每个磁场传感器测得的水平方向磁场强度，如果任何一个磁场传感器测得的水平方向磁场强度满足相邻周期峰值变化率kp之和大于设定阈值，则认为监测到运动偏移，即：

[0079]

[0080] 其中，P为时间间隔t内相邻周期的数量。在图4(A)中为了图面的简洁，只是示意性地画出了第1、第2个相邻周期的变化率k1、k2。

[0081] 架空输电线经常由于风力等因素导致振荡情况的发生，这使得相导线的弧垂呈周期性变化，形成运动偏移，如图2所示(为了图面的简洁，只示意性画出了相导线LR3的运动偏移)。相导线振荡频率与相导线偏离平均位置的时间有关。每条相导线的振荡轨迹即位移曲线各不相同。因此，对于一条相导线在时间t时刻的振幅θ，式(1.2)中相导线坐标yp在x-y平面旋转得到：

[0082]

[0083] 对于运动的相导线p产生的磁场强度随着时间的变化而变化，相导线靠近磁场传感器使磁场强度增大，反之减小。将式(2.1)(2.2)带入(1.1)得：

[0084]

[0085] 这里 是相导线p在时间t、传感点s产生的磁场强度，偏振角度为θ，并采用基于αp的形状。

[0086] 真实的环境条件下同样的风力对每条相导线的影响是不相同的。并且，在风偏中每条相导线的振荡特性(振荡频率，振幅，旋转方向和角度)也会发生变化。当相导线靠近时，磁场传感器处磁场会得到增强，反之减弱。由叠加定理，对j条相导线以频率为FS进行采样，可由磁场的变化得到相导线振荡参数。

[0087] 在本实施例中，如果监测到磁场强度满足相邻周期峰值变化率之和大于设定阈值，即监测相导线的运动偏移，则根据磁场强度峰值的变化量计算相导线振荡频率和振幅。

[0088] 第j根相导线的振荡频率表示为其上方的第j个磁场传感器获取的磁场强度 相邻最大能量与最小能量的时间间隔的倒数。

[0089] 相导线位移达到量峰值，磁场能量最小；相反，相导线位移达到0，磁场能量最大。

[0090] 在设定的范围内，按照步进Δθ，以遍历方式调整第一组传感器侧的N根相导线的偏振角度θ以及铁塔上第二组传感器侧的N根相导线的偏振角度θ，然后，根据式(2.1)(2.2)，得到x-y平面下的相导线上各点的坐标，即 最后根据公式(2.3)，此时s＝i，p＝j得到第i个磁场传感器处第j条相电线产生的磁场强度，如果相导线产生的磁场强度 与计算的磁场强度 匹
配，则匹配成功，根据此时各相导线的偏振角度θ，重构出各相导线位移量。需要说明的是，此处的匹配是指比较的两个磁场强度的差值小于设定的阈值。

[0091] 在本实施例中，如图4(B)所示，相导线不断运动情况下，根据重构得到的位移量与真实位移量几乎相等的，说明重构方法是可行的。

[0092] 计算相导线振荡频率并重构各相导线位移量后，返回，继续进行下一个时间间隔t的监测。

[0093] 三、相电流和弧垂重构

[0094] 随着时间的增加，相导线机械张力参数会发生改变，使弧垂增加，这样根据原来架空输电线的参数计算出的磁场强度值有别于实测值，如图5所示。

[0095] 因此，本发明中，根据公式(1)，利用第一组磁场传感器中第1到第N个传感器获取的磁场强度 到 来重构相电流I1到IN时，需要使用最新的灵敏度矩阵即缓存中的灵敏度矩阵S′x，然后，利用第二组最新的灵敏度矩阵即缓存中的灵敏度矩阵S″x来验证重构相电流I1到IN是否正确，如果不正确，则依据弧垂表中下一条弧垂数据，更新当前弧垂数据以及灵敏度矩阵，然后重新重构相电流并验证，直到验证成功。

[0096] 在本实施例中，弧垂表以及重构对比如表1所示。

[0097]

[0098] 表1

[0099] 从表1，我们可以看出，只要在弧垂表中找到一条弧垂数据，使得重构相电流满足公式(2)，即B″x≡S″xI，得到的弧垂数据就是重构弧垂，从表1可以看出，重构弧垂与实际弧垂一致，说明本发明很好地实现了弧垂的监测。

[0100]

[0101] 表2

[0102] 表2是重构相电流与实际相电流的对比情况，从表2，我们可以看出，重构相电流与实际相电流小于0.3％，说明本发明很好地实现了相电流的监测。

[0103] 相电流以及弧垂重构完成后，返回步骤二、继续进行下一个时间间隔t的监测。

[0104] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。