[發明專利]一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法及系統

在審

• 申請號: 202010044094.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111220884A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 趙學風;林濤;段瑋;孫浩飛;蒲路;琚澤立;候喆;王辰曦;李嘉明;鄧軍波
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14;G01R27/02
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 羅永娟

1.一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采集獲取待測試電纜的幾何參數，以及待測試電纜金屬導體、絕緣介質和敷設環境的電氣參數；

步驟2，采集獲取與待測試電纜相連的母線處的三相短路電流，計算獲得饋電網絡等效阻抗；

步驟3，根據步驟1獲得的待測試電纜的幾何參數及電氣參數，計算獲得電纜阻抗與導納參數；

步驟4，根據步驟2獲得的饋電網絡等效阻抗，以及步驟3獲得的電纜阻抗和導納參數，計算獲得電纜自然諧振頻率與衰減常數；

步驟5、根據步驟4獲得的電纜自然諧振頻率及衰減常數，確定振蕩波回路中元件的參數；

步驟2中，饋電網絡等效阻抗計算公式為：

式中，Z_S為饋電網絡等效阻抗；U_N為母線額定電壓；I_k為采集獲取的三相短路電流；ω為角頻率；L_S為系統的等效電感參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法，其特征在于，步驟1中，

采集獲取待測試電纜的幾何參數包括：電纜金屬線芯半徑、主絕緣外半徑、金屬護層外半徑、外絕緣外半徑和電纜敷設深度；

采集獲取待測試電纜金屬導體、絕緣介質和敷設環境的電氣參數包括：金屬導體的電阻率、磁導率；絕緣介質的介電常數、磁導率；敷設環境的電阻率。

3.根據權利要求1所述的一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法，其特征在于，步驟3中，電纜阻抗計算具體步驟包括：

步驟3.1，計算各個金屬導體的內表面阻抗與外表面阻抗；

步驟3.2，計算絕緣介質的絕緣等效阻抗；

步驟3.3，計算敷設土壤的等效阻抗；

步驟3.4，基于內表面阻抗、外表面阻抗、絕緣阻抗與土壤阻抗，計算獲得電纜等效阻抗。

4.根據權利要求3所述的一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法，其特征在于，

步驟3.1中，電纜線芯導體的外表面阻抗Z_Couter計算公式為：

式中，ρ_c為線芯導體的電阻率；R₁為電纜線芯的半徑；I₀與I₁分別為0階與1階第一類貝塞爾函數；m_c為線芯透入深度的倒數，其計算公式為：

式中，μ_c為線芯導體的磁導率；

金屬護層的內表面阻抗與外表面阻抗的計算公式為：

式中，ρ_s為線芯導體的電阻率；R₂為主絕緣的外半徑；R₃為金屬護層的外半徑；K₀與K₁分別為0階與1階第二類貝塞爾函數；m_s為金屬護層透入深度的倒數，其計算公式為：

式中，μ_s為金屬護層的磁導率；

金屬護層的內外表面之間的互阻抗計算公式為：

絕緣介質的絕緣阻抗計算公式為：

式中，Z_CSinsul為線芯與金屬護層之間主絕緣的絕緣阻抗；Z_SGinsul為金屬護層外圍的外絕緣等效阻抗；R₄為外絕緣的外半徑；μ_ins為主絕緣的磁導率；μ_ins2為外絕緣的磁導率；

步驟3.3中，敷設環境中土壤的計算公式為：

式中，Z₀為敷設土壤的等效阻抗；ρ_e為土壤電阻率；R₄為外絕緣的外半徑；h_a為電纜的敷設深度；m_e為土壤透入深度的倒數，其計算公式為：

式中，μ_e為敷設土壤的磁導率；

步驟3.4中，單相電力電纜的阻抗矩陣包含電纜線芯導體自阻抗、金屬護層導體的自阻抗以及線芯導體與金屬之間的互阻抗；

其中，線芯導體自阻抗Z₁₁的計算公式為：

Z₁₁＝Z_Couter+Z_CSinsul+Z_Sinner+Z_Souter+Z_SGinsul+Z₀-2Z_Smutual；

金屬護層自阻抗Z₂₂的計算公式為：

Z₂₂＝Z_Souter+Z_SGinsul+Z₀；

線芯導體與金屬之間的互阻抗Z₁₂的計算公式為：

Z₁₂＝Z_Souter+Z_SGinsul+Z₀-Z_Smutual；

獲得阻抗矩陣中的各個分量后，電纜阻抗[Z_cable]的計算公式為：