[發明專利]一種模擬局部放電信號在電力電纜中傳播特性的方法

無效

• 申請號: 201110103574.8
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102156788A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 杜志葉;阮江軍;趙淳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

?

技術領域

本發明涉及局部放電領域，尤其涉及一種模擬局部放電信號在電力電纜中傳播特性的方法。

背景技術

電纜內部發生的局部放電（PD）能夠產生頻率高達數百MHz的脈沖，由局部放電產生的脈沖在電纜中傳播時會受到嚴重的衰減和波形畸變作用，因此為實現局部放電的準確檢測和定位，必須深入研究局部放電在電纜中的傳播特性，尤其是局部放電在電纜中的高頻傳播機制。目前，檢測局部放電信號在電纜中傳播特性的設備均存在價格高昂和檢測成本高的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出了一種成本低廉、操作簡單的模擬局部放電信號在電力電纜中傳播特性的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種模擬局部放電信號在電力電纜中傳播特性的方法，依次包括以下步驟：

步驟1，根據電力電纜的電學參數，采用R-L-C網絡來建立高頻信號下同軸電纜的等效電路模型，并計算等效電路模型的R、L、C分布參數矩陣；

步驟2，根據R、L、C分布參數矩陣建立電力電纜的涉及頻變因素的時域有限差分法迭代模型：

其中，、分別表示、時刻電力電纜位置的電壓；表示時刻電力電纜位置的電壓；、分別表示時刻電力電纜、位置的電流；表示時刻電力電纜位置的電流；?L為分布電感；為分布電容；R為電阻；為選取的空間間隔；為選取的時間間隔；

電力電纜首端的時域有限差分法迭代模型為：

其中，、分別表示、時刻電力電纜首端的電壓；表示時刻電力電纜首端的電流；、為、時刻信號源的電壓；為信號源的內阻；為分布電容；為外加電場強度；為選取的空間間隔；為選取的時間間隔；

電力電纜末端的時域有限差分法迭代模型為：

其中，、分別表示、時刻電力電纜末端的電壓；表示時刻電力電纜末端的電流；為負載的內阻抗；為分布電容；為外加電場強度；為選取的空間間隔；為選取的時間間隔；

步驟3，采用步驟2所述的時域有限差分法迭代模型來模擬局部放電信號在電力電纜中的傳播特性。

上述建立高頻信號下同軸電纜的等效電路模型是采用多導體傳輸線理論。

上述R、L、C參數矩陣是采用有限元法計算得到。

上述時域有限差分法電流迭代模通過引入時域卷積進行修正。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

1、本發明方法具有成本低廉、操作簡單的優點；

2、本發明方法將時域有限差分法(FDTD)迭代模型應用于電纜波動模型的求解，解決了以往解耦困難的難題；

3、本發明方法為深入研究局部放電在電力電纜中的傳播特性，特別是高頻傳播機制，以及實現局部放電的準確檢測和定位提供有效幫助；

4、本發明方法采用有限元法來計算等效電路模型的分布參數，有限元法計算分布參數對高頻下集膚效應的模擬更加真實，更能反映分布參數的頻變因素，改變了以往通過經驗公式計算分布參數無法準確擬合頻率影響的不足。

附圖說明

圖1為本發明實施例的流程圖；

圖2為本發明等效電路模型的空間離散示意圖；

圖3為對圖2的等效電路模型的時域有限差分法迭代過程；

圖4為驗證試驗接線圖；

圖5為采用本發明方法得到的模擬結果圖；

圖6為采用圖4所示驗證試驗得到的測量結果圖。

具體實施方式

對局部放電信號而言，其頻率可達到數百MHz以上，此時不應于低頻下建立集中參數電路模型，而應建立高頻信號下同軸電纜的等效電路模型，然后根據高頻信號下同軸電纜的等效電路模型，建立合適的模型來模擬信號在電纜中的傳播特性。

下面通過實施例結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。

如圖1所示為本發明提出的一種模擬局部放電信號在電力電纜中傳播特性的方法，具體如下：

步驟1，根據電力電纜的電學參數，采用R-L-C網絡來建立高頻信號下同軸電纜的等效電路模型，并計算等效電路模型的R、L、C分布參數矩陣：