具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的确定导线直流起晕场强的方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的确定导线直流起晕场强的方法，发明能够为深入研究导线直流起晕电场强度受温湿度影响机理提供试验基础。本发明实施方式提供的确定导线直流起晕场强的方法100，从步骤101处开始，在步骤101按照预设的电压步长施加正/负高压至目标导线，以使得所述目标导线起晕。

优选地，其中所述方法利用正/负极性高压发生模块产生正/负高压；

其中，所述正/负极性高压发生模块，包括：正极性高压发生器、正极性高压控制箱、负极性高压发生器和负极性高压控制箱；其中，通过正极性高压控制箱和负极性高压控制箱控制施加至所述目标导线的电压的幅值。

优选地，其中所述目标导线所在的模拟线路采用绞线或细铜线，绝缘杆采用环氧树脂材料。

结合图2和图3所示，本发明通过导线直流起晕场强系统确定导线的直流起晕场强。具体地，导线直流起晕场强系统，包括：置于温湿度试验箱体的绝缘杆及导线模型、直流电场数据和电晕电流数据测量端和数据接收端。其中，直流电场数据通过无线通讯实现输送到本地端，电晕电流数据通过光电转换实现连接到本地端。整个试验是在温湿度试验箱体中进行的，实现试验环境中温湿度的控制。测量端主要进行高压发生、高压测量、电晕电流测量和采集、导线下方直流电场数据的采集以及导线表面温度的测量工作，而本地端则主要完成高压的控制、高压数据的接收、电晕电流数据的接收、直流电场数据的接收及相应的数据处理工作。

其中，测量端包括：正/负极性高压发生模块、模拟线路及绝缘杆、电晕电流采集模块、直流电场采集模块、电压数据传输模块、电晕电流数据传输模块、直流电场数据传输模块和导线表面温度测量模块。正/负极性高压发生模块用于模拟高压直流的电压产生；模拟线路及绝缘杆主要功能是对模拟线路按步长施加电压，直至导线表面起晕，产生电晕电流，并在空间中产生空间电荷，形成离子流场；电晕电流采集模块的主要功能是在导线起晕后，测量电晕电流波形；直流电场采集模块的作用是对导线下方的直流电场进行测量收集；直流电压数据传输模块主要通过分压器等装置将电压信号传输到本地端的数据接收模块；电晕电流数据传输模块通过光电转换将电信号转换为光信号传递给本地端；直流电场数据传输模块主要是将测得的直流电场数据通过无线通讯传输给本地端；导线表面温度测量模块主要由远距离红外测量仪和支架组成，用于测量导线表面温度情况。

在本发明中，通过正/负极性高压发生模块按照预设的电压步长模拟产生正/负极性的高压直流的电压，并将产生的电压施加到导线上，直至导线表面起晕，产生电晕电流，并在空间中产生空间电荷，形成离子流场。

在本发明中，正/负极性高压发生模块包括：正极性高压发生器、正极性高压控制箱、负极性高压发生器、负极性高压控制箱。正、负极性高压控制箱可控制施加电压的幅值。所述的模拟线路及绝缘杆中，模拟线路可采用实际绞线或细铜线；绝缘杆可采用环氧树脂材料，起到支撑和对地绝缘的作用。

在步骤102，获取在当前温湿度条件下施加至所述目标导线的不同正/负高压对应的地面电场强度数据和电晕电流数据。

优选地，其中所述方法利用电晕电流采集模块获取电晕电流数据，并利用电晕电流数据传输模块对电晕电流数据进行光电转换；

其中，所述电晕电流采集模块采用无感电阻同轴并联使用，利用光纤实现高压端和低压端的电气隔离，同时利用高速采集卡进行电晕电流数据的采集。

优选地，其中所述方法利用直流电场采集模块获取地面电场强度数据，并利用直流电场数据传输模块对地面电场强度数据进行传输；

其中，所述直流电场采集模块，包括：场磨探头和盖板；所述直流电场数据传输模块将所述场磨探头测量的电信号转换为无线电信号，并通过无线电传输所述地面电场强度数据。

结合图2和图3所示，在本发明中，在导线起晕后，利用电晕电流采集模块获取电晕电流波形数据，并利用电晕电流数据传输模块通过光电转换将电信号转换为光信号传递给本地端。其中，所述电晕电流采集模块，主要采用无感电阻同轴并联使用，满足宽频带的高精度测量，利用光纤实现高压端和低压端的电气隔离，同时利用高速采集卡，最终实现电晕电流的采集工作。电晕电流数据传输模块，主要通过光电发送和光电接收，实现高、低电位电气隔离最终传递给计算机中的数据综合处理模块。

从加压开始，利用直流电场采集模块对导线下方的直流电场进行测量收集，获取地面电场强度数据，并利用直流电场数据传输模块将测得的直流电场数据通过无线通讯传输给本地端。其中，直流电场采集模块，主要由场磨探头和盖板组成，进行模拟导线线下的直流电场数据测量工作。直流电场数据传输模块，将场磨探头测量的电信号转换为无线电信号，并通过无线电将信号传输给数据接收模块，并转换为电信号，进行进一步的处理分析。

在步骤103，根据在当前温湿度条件下施加至所述目标导线的不同正/负高压对应的地面电场强度数据，确定所述目标导线在当前温湿度条件下的第一正/负起晕电压。

在步骤104，根据在当前温湿度条件下施加至所述目标导线的不同正/负高压对应的电晕电流数据，确定所述目标导线在当前温湿度条件下的第二正/负起晕电压。

在步骤105，根据所述第一正/负起晕电压和第二正/负起晕电压确定所述目标导线在当前温湿度条件下的正/负起晕电场强度。

结合图2和图3所示，在本发明中，利用直流电压数据传输模块，通过分压器等装置将电压信号传输到本地端的数据接收模块；利用导线表面温度测量模块的远距离红外测量仪和支架测量导线表面温度情况。

在本发明中，本地端，包括：数据接收模块和数据综合处理模块。数据接收模块主要由电压数据接收、电晕电流数据接收和直流电场数据接收三部分组成。电压接收通过分压器等装置测量施加的高压值，并可通过正极性高压控制箱和负极性高压控制箱改变施加的电压值；电晕电流数据接收将光电转换后的信号传递给数据综合处理模块；直流电场数据接收用于接收测量端传输的无线信号并转换为电信号传递给数据综合处理模块；数据综合处理模块主要分为两个功能，一是将获得的电晕电流信号恢复为电流波形，二是将所得直流电场数据电信号按时间步长还原为直流电场数据并进行进一步处理，获得数据的相关特性。该数据综合处理模块具有良好的人机交互界面。

在本发明中，根据实际线路所处的气候环境，选取需要测量的线路导线，对于起晕电场强度与温度关系，在保证湿度一定的情况下(65％)，控制温度分别为-20℃-50℃，步长为5℃，分别在各个温度情况下保持；对于起晕电场强度与湿度关系，保证温度一定情况下(20℃)，控制湿度从50％-80％，步长为5％，分别在各个湿度保持。

在确定了某个温湿度条件后，首先在该温度湿度下，按一定步长施加正/负高压，通过直流电场数据传输模块和电晕电流数据传输模块记录地面电场强度、导线表面温度以及电晕电流波形，在出现电晕声且电晕电流出现波形后，再继续向上加压直至电晕剧烈。然后，根据地面电场强度与施加电压的关系曲线，采用切线法求出该导线在此温湿度情况下的第一正/负起晕电压。然后，根据电晕电流出现时的电压，确定该导线在此温湿度情况下的第二正/负起晕电压。最后，根据获取的第一正/负起晕电压和第二正/负起晕电压，取权值0.5,0.5计算起晕电压，利用有限元方法对场域进行模型建立，求解有限元方程，得到该导线在此温湿度情况下的正/负起晕电场强度。

利用有限元法求解起晕电场强度的方法为：

对场域进行模型建立，并进行剖分处理，如图4所示，该模型可采用二维模型。

本场域的数学模型是如下的边值问题：

其中u为场域电位，f为场域中的电荷密度，a为空气介电常数，b，c均为常数，为二类边界的法向梯度，Γ₁为一类边界条件，Γ_2,3为二、三类边界条件，场域中的边界均为一类边界条件，即电位值已知。通过插值基函数M_n构造u的近似函数为

对于泊松方程(1)，利用第一类边界条件下的泊松方程弱解唯一性以及格林公式，设一组与基函数相同的权函数M₁,M₂,…,Mn_e，得到伽辽金有限元离散方程：

对上式应用格林定理，并带入边界条件：

将不含未知数u的项移至方程右侧，基函数的线性组合带入方程后得：

可以看出上式是以u₁,u₂,…,u_ne为变量的代数方程，可表示为

其中，

式中K_m，n、R_m都为积分项，且插值函数、参数均为已知量，可由数值积分等方法求出，这样就可以将方程(3)离散为方程

[K][u]＝[R] (8)

此外，需要对一类边界的条件方程进行改写，将已知边界节点电压带入到方程中，并将该点方程系数矩阵进行变化，如下：

K_k,k＝1

R_i＝R_i-K_i,ku_0,k(i＝1,2,...,n)

R_k＝u_0,k (9)

K_k,j＝0(i＝1,2,...,n)

K_i,k＝0(i＝1,2,...,n)

然后，在求出场域各点电位值后，可以根据：

即可求出导线表面的最大电场强度幅值。由于导线刚起晕时可以认为为标称场，即可根据导线表面施加电压为由第一、第二起晕电压的综合得到的起晕电压，计算导线表面最大电场强度幅值，即为导线起晕电场强度值。

优选地，其中所述方法还包括：

按照预设的调节策略进行温湿度的调节，获取所述目标导线在不同温湿度条件下的正/负起晕电场强度，并根据所述目标导线在不同温湿度条件下的正/负起晕电场强度确定所述目标导线的起晕电场强度和温湿度之间的关联关系。

在本发明中，按照步长提高温/湿度，重复上述得到某温湿度情况下的正/负起晕电场强度的步骤，得到不同温/湿度下该导线的正/负起晕电场强度的值，绘制该导线的正/负起晕电场强度值与温/湿度之间的关系图，最终确定不同温湿度条件下的导线直流起晕电场强度。

和现有技术相比，本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、温湿度试验箱可以保证试验环境的稳定可控，远距离红外测量仪进行导线表面温度测量，有助于准确高效地研究导线直流起晕场强与温湿度的影响关系；2、测量系统本地端可以控制测量时间步长、实时监测测量数据以及获得数据特性，可以实时掌握测量结果特性，保证了系统的可控性；3、采用的光电发送和光电接收的测量电晕电流，可实现宽频带，高精度测量，同时可以解决高、低电位的电气隔离问题。

本发明的确定不同温湿度条件下的导线直流起晕场强的方法，可在实验室内稳定运行，为深入研究导线直流起晕电场强度受温湿度影响机理提供了试验基础。

图5为根据本发明实施方式的确定导线直流起晕场强的系统500的结构示意图。如图5所示，本发明实施方式提供的确定导线直流起晕场强的系统500，包括：电压发生单元501、数据获取单元502、第一起晕电压确定单元503、第二起晕电压确定单元504和起晕电场强度确定单元505。

优选地，所述电压发生单元501，用于按照预设的电压步长施加正/负高压至目标导线，以使得所述目标导线起晕。

优选地，其中所述电压发生单元501，包括：

正/负极性高压发生模块，用于产生正/负高压；

其中，所述正/负极性高压发生模块，包括：正极性高压发生器、正极性高压控制箱、负极性高压发生器和负极性高压控制箱；其中，通过正极性高压控制箱和负极性高压控制箱控制施加至所述目标导线的电压的幅值。

优选地，所述数据获取单元502，用于获取在当前温湿度条件下施加至所述目标导线的不同正/负高压对应的地面电场强度数据和电晕电流数据。

优选地，其中所述数据获取单元502，包括：

电晕电流采集模块，用于获取电晕电流数据；

电晕电流数据传输模块，用于对电晕电流数据进行光电转换；

其中，所述电晕电流采集模块采用无感电阻同轴并联使用，利用光纤实现高压端和低压端的电气隔离，同时利用高速采集卡进行电晕电流数据的采集。

优选地，其中所述数据获取单元502，还包括：

直流电场采集模块，用于获取地面电场强度数据；

直流电场数据传输模块，用于对地面电场强度数据进行传输；

其中，所述直流电场采集模块，包括：场磨探头和盖板；所述直流电场数据传输模块将所述场磨探头测量的电信号转换为无线电信号，并通过无线电传输所述地面电场强度数据。

优选地，所述第一起晕电压确定单元503，用于根据在当前温湿度条件下施加至所述目标导线的不同正/负高压对应的地面电场强度数据，确定所述目标导线在当前温湿度条件下的第一正/负起晕电压。

优选地，所述第二起晕电压确定单元504，用于根据在当前温湿度条件下施加至所述目标导线的不同正/负高压对应的电晕电流数据，确定所述目标导线在当前温湿度条件下的第二正/负起晕电压。

优选地，所述起晕电场强度确定单元505，用于根据所述第一正/负起晕电压和第二正/负起晕电压确定所述目标导线在当前温湿度条件下的正/负起晕电场强度。

优选地，其中所述系统还包括：

关联关系确定单元，用于按照预设的调节策略进行温湿度的调节，获取所述目标导线在不同温湿度条件下的正/负起晕电场强度，并根据所述目标导线在不同温湿度条件下的正/负起晕电场强度确定所述目标导线的起晕电场强度和温湿度之间的关联关系。

优选地，其中所述目标导线所在的模拟线路采用绞线或细铜线，绝缘杆采用环氧树脂材料。

本发明的实施例的确定导线直流起晕场强的系统500与本发明的另一个实施例的确定导线直流起晕场强的方法100相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。