[發(fā)明專利]強電磁脈沖對長電力輸電線路耦合響應的宏模型構(gòu)建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711108228.2
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107895078A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝彥召;杜子韋華;鞏少巖;紀峰;陳宇浩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.強電磁脈沖對長電力輸電線路耦合響應的宏模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，確定架空電力傳輸線和大地以及入射電場的具體參數(shù)；

步驟二，根據(jù)步驟一采集的具體參數(shù)，經(jīng)計算得到線纜參數(shù)，判斷線纜參數(shù)是否符合宏模型的無源性條件，若不滿足，需利用無源修正技術(shù)對線纜參數(shù)進行修正，直至滿足；若滿足，則進行步驟三；

步驟三，根據(jù)多導體架空線纜的傳輸線特性阻抗和傳播函數(shù)表達式，利用滿足無源性條件的單位長度線纜參數(shù)計算其在關(guān)心頻率范圍內(nèi)的頻響；

步驟四，構(gòu)建自動實現(xiàn)頻域到時域轉(zhuǎn)換以及完成時域卷積計算的功能模塊；

步驟五，在EFREQ或GFREQ的器件描述中確定采樣率Δf和最高頻率f_c，然后由計算采樣數(shù)，最后將其修正為2的整數(shù)次冪；

步驟六，將頻響作為數(shù)據(jù)表導入功能模塊，功能模塊將數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換為時域響應，在每一個頻率點處的幅值和相角都采用插值法進行計算，而對于頻率范圍外的頻點，將自動將其頻響設(shè)置為0；

步驟七，根據(jù)基于廣義特征線法得到的考慮外場激勵的多導體架空線纜傳輸線電報方程的解，建立完整宏模型結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強電磁脈沖對長電力輸電線路耦合響應的宏模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟一中，架空電力傳輸線和大地以及入射電場的具體參數(shù)包括線纜根數(shù)、線纜之間的相對位置、線纜高度、線纜半徑、大地介電常數(shù)、大地電導率、入射電場強度和入射角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強電磁脈沖對長電力輸電線路耦合響應的宏模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟四中，功能模塊采用流控器件GFREQ。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強電磁脈沖對長電力輸電線路耦合響應的宏模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟五中，數(shù)據(jù)表頻帶范圍的選擇取決于入射電磁場的頻帶，使用3dB帶寬作為參考。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強電磁脈沖對長電力輸電線路耦合響應的宏模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟五中，數(shù)據(jù)表內(nèi)頻點采樣率的選取的具體方法如下：

在態(tài)分析過程中，EFREQ或GFREQ器件的輸出y(t)是輸入x(t)與瞬態(tài)響應h(t)的卷積：

y(t)=∫-∞∞x(τ)·h(t-τ)·dτ]]>

將輸出寫為離散形式為

y(kΔ)=ΔΣm=0kx(mΔ)·h[(k-m)·Δ]]]>

其中h(kΔ)可由h(f_n)的離散傅里葉積分得到

h(mΔ)=1N·ΔΣn=0N-1H(fn)·ej2πnmN,m=0,1,2,...,N-1]]>

N是等間隔的時間點數(shù)，Δ是時間分辨率，頻響表格FREQ采用SPICE的優(yōu)化算法進行頻域H(f_n)到時域h(mΔ)的轉(zhuǎn)換，其中N為2的冪，而頻率點f_n取決于

fn=nN·Δ,n=0,1,2,...,N-1]]>

其中n＞N/2代表負頻點，根奈奎斯特臨界頻率的要求為

fc=fN/2=12·Δ]]>

由于負頻點為正頻點的映像，因此只有N/2個點實際被用來計算h(mΔ)在N個時間點的值，在建立外界電磁場對傳輸線耦合的宏模型過程中，將f_c設(shè)置為入射激勵電磁場的3dB帶寬，確定了f_c，頻域內(nèi)的采樣點間隔可以由下式確定：

Δf=f1=1N·Δ=2·fcN.]]>

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強電磁脈沖對長電力輸電線路耦合響應的宏模型構(gòu)建方法，其特征在于，步驟七中，基于廣義特征線法得到考慮外場激勵的多導體架空線纜的傳輸線電報方程的頻域解為

V(0,s)-Z_C(s)I(0,s)＝H(s)[V(l,s)-Z_C(s)I(l,s)]+E₁(s)

V(l,s)+Z_C(s)I(l,s)＝H(s)[V(0,s)+Z_C(s)I(0,s)]+E₂(s)

其中，V(0,s)和V(l,s)分別是線纜首末端電壓，I(0,s)和I(l,s)分別是線纜首末端電流，E₁(s)和E₂(s)是代表激勵源影響的受控電壓源，Z_C(s)和H(s)即為頻變的傳輸線特征阻抗矩陣和傳播函數(shù)；為了構(gòu)建上式的時域宏模型，需將上式轉(zhuǎn)換到時域形式，此時頻域的乘積計算變換為時域的卷積計算形式，如下式所示：

ZC(t)*I(0,t)ZC(t)*I(l,t)]]>

H(t)*[V(l,t)-ZC(t)*I(l,t)]H(t)*[V(0,t)+ZC(t)*I(0,t)].]]>