獲取電纜護套感應電壓的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種獲取電纜護套感應電壓的方法及裝置。其中，該方法包括：根據電纜結構參數獲取電壓降方程；從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣；使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程；使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓。采用本發明，解決了現有技術中獲取的電纜護套感應電壓不準確的問題，實現了準確獲取多種電纜排布情況下的電纜護套感應電壓的效果。
【專利說明】獲取電纜護套感應電壓的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及數據處理領域，具體而言，涉及一種獲取電纜護套感應電壓的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]電纜護套感應電壓是電纜線路設計、電纜排列敷設的重要依據，目前大都采用普通的公式法進行計算，現有技術中只能依據簡單的水平排列、三角排列、垂直排列的方式計算單回路無回流線情況下的電纜護套感應電壓，計算有回流線的情況時只支持水平排列，回流線3-7開布置的方式，使用該種方法計算的電纜護套感應電壓是不準確的。
[0003]具體地，公式法計算敷設回流線的情況下只支持水平排列，回流線3-7開布置的方式，不敷設回流線時支持單回路的護套感應電壓，多回路不能計算。計算不準確會導致電纜線路設計投產后，電纜護套和大地形成環流加大，會產生附加損耗，并且降低電纜的使用壽命和輸送能力。
[0004]針對現有技術中無法計算多回路電纜護套感應電壓的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【發明內容】
[0005]針對相關技術中無法計算多回路電纜護套感應電壓的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本發明的主要目的在于提供一種獲取電纜護套感應電壓的方法及裝置，以解決上述問題。
[0006]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種獲取電纜護套感應電壓的方法，該方法包括:根據電纜結構參數獲取電壓降方程；從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣；使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程；使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓。
[0007] 進一步地，使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓包括:將護套感應電壓矩陣方程轉化成矩陣乘法方程；計算出矩陣乘法方程的參數矩陣；按照預設回路條件和電氣參數提取參數矩陣中的電纜護套感應電壓。
[0008]進一步地，電纜結構參數包括:三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度，其中，根據電纜結構參數獲取電壓降方程包括:根據三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度建立電壓降方程，其中，電壓降方程包括:線芯電壓降方程、回流線電壓降方程、大地電壓降方程以及護套電壓降方程，線芯電壓降方程=線芯自感的電壓降+護套對線芯互感產生的電壓降+回流線對線芯互感產生的電壓降+大地對線芯互感產生的電壓降,其中，線芯自感的電壓降、護套對線芯互感產生的電壓降、回流線對線芯互感產生的電壓降和大地對線芯互感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；護套電壓降方程=線芯對護套互感產生的電壓降+護套自感的電壓降+回流線對護套感應產生的電壓降+大地對護套感應產生的電壓降,其中，線芯對護套互感產生的電壓降、護套自感的電壓降、回流線對護套感應產生的電壓降以及大地對護套感應產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；回流線電壓降方程=線芯對回流線互感產生的電壓降+護套對回流線互感產生的電壓降+回流線自感產生的電壓降+大地對護套互感產生的感應電壓降,其中，線芯對回流線互感產生的電壓降、護套對回流線互感產生的電壓降、回流線自感產生的電壓降以及大地對護套互感產生的感應電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；大地電壓降方程=線芯對大地互感產生的電壓降+護套對大地互感產生的電壓降+回流線對大地互感產生的電壓降+大地自感產生的電壓降,其中，線芯對大地互感產生的電壓降、護套對大地互感產生的電壓降、回流線對大地互感產生的電壓降以及大地自感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示。
[0009]進一步地，從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣包括:獲取初始阻抗矩陣，初始阻抗矩陣包括:第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣、第四子矩陣，其中，第一子矩陣為初始阻抗矩陣的第一行，第一子矩陣為護套、回流線以及大地對線芯互感的阻抗矩陣；第二子矩陣為初始阻抗矩陣的第二行，第二子矩陣為線芯、回流線以及大地對護套互感的阻抗矩陣；第三子矩陣為初始阻抗矩陣的第三行，第三子矩陣為線芯、護套以及大地對回流線互感的阻抗矩陣；第三子矩陣為初始阻抗矩陣的第四行，第四子矩陣為線芯、護套以及回流線對大地互感的阻抗矩陣；
[0010]使用從電壓降方程中提取出的阻抗系數表示第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣以及第四子矩陣得到阻抗矩陣。
[0011]為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種獲取電纜護套感應電壓的裝置，該裝置包括:方程獲取模塊，用于根據電纜結構參數獲取電壓降方程；第一處理模塊，用于從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣；第一確定模塊，用于使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程；計算模塊，用于使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓。
[0012]進一步地，計算模塊包括:轉化模塊，用于將護套感應電壓矩陣方程轉化成矩陣乘法方程；計算子模塊，用于計算出矩陣乘法方程的參數矩陣；提取模塊，用于按照預設回路條件和電氣參數提取參數矩陣中的電纜護套感應電壓。
[0013]進一步地，電纜結構參數包括:三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度，其中，方程獲取模塊包括:建立模塊，用于根據三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度建立電壓降方程，其中，電壓降方程包括:線芯電壓降方程、回流線電壓降方程、大地電壓降方程以及護套電壓降方程，線芯電壓降方程=線芯自感的電壓降+護套對線芯互感產生的電壓降+回流線對線芯互感產生的電壓降+大地對線芯互感產生的電壓降,其中，線芯自感的電壓降、護套對線芯互感產生的電壓降、回流線對線芯互感產生的電壓降和大地對線芯互感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；護套電壓降方程=線芯對護套互感產生的電壓降+護套自感的電壓降+回流線對護套感應產生的電壓降+大地對護套感應產生的電壓降,其中，線芯對護套互感產生的電壓降、護套自感的電壓降、回流線對護套感應產生的電壓降以及大地對護套感應產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；回流線電壓降方程=線芯對回流線互感產生的電壓降+護套對回流線互感產生的電壓降+回流線自感產生的電壓降+大地對護套互感產生的感應電壓降，其中，線芯對回流線互感產生的電壓降、護套對回流線互感產生的電壓降、回流線自感產生的電壓降以及大地對護套互感產生的感應電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；大地電壓降方程=線芯對大地互感產生的電壓降+護套對大地互感產生的電壓降+回流線對大地互感產生的電壓降+大地自感產生的電壓降，其中，線芯對大地互感產生的電壓降、護套對大地互感產生的電壓降、回流線對大地互感產生的電壓降以及大地自感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示。
[0014]進一步地，第一處理模塊包括:獲取子模塊，用于獲取初始阻抗矩陣，初始阻抗矩陣包括:第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣、第四子矩陣，其中，第一子矩陣為初始阻抗矩陣的第一行，第一子矩陣為護套、回流線以及大地對線芯互感的阻抗矩陣；第二子矩陣為初始阻抗矩陣的第二行，第二子矩陣為線芯、回流線以及大地對護套互感的阻抗矩陣；第三子矩陣為初始阻抗矩陣的第三行，第三子矩陣為線芯、護套以及大地對回流線互感的阻抗矩陣；第三子矩陣為初始阻抗矩陣的第四行，第四子矩陣為線芯、護套以及回流線對大地互感的阻抗矩陣；確定子模塊，用于使用從電壓降方程中提取出的阻抗系數表示第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣以及第四子矩陣得到阻抗矩陣。
[0015]采用本發明，根據電纜結構參數獲取電壓降方程，然后從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣，然后使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程，并使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓，采用該種方法獲取電纜護套感應電壓，可以實現動態的阻抗矩陣模型的建立，通過該模型可以計算電纜各種排列形式、各種接地方式、各種回路情況下的電纜護套感應電壓，得到電纜護套感應電壓的準確，解決了現有技術中無法計算多回路電纜護套感應電壓的問題，實現了準確獲取多種電纜排布情況下的電纜護套感應電壓的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1是根據本發明實施例的獲取電纜護套感應電壓的裝置的結構示意圖；
[0018]圖2是根據本發明實施例的獲取電纜護套感應電壓的方法的流程圖；
[0019]圖3是本發明實施例的雙回路護套交叉互聯電纜線路的示意圖；
[0020]圖4是本發明實施例的獲取電壓降方程的示意圖；
[0021]圖5是本發明實施例的阻抗矩陣的計算式示意圖；
[0022]圖6是本發明實施例的一種可選的獲取電纜護套感應電壓的示意圖。
【具體實施方式】[0023]首先，在對本發明實施例進行描述的過程中出現的部分名詞或術語適用于如下解釋:
[0024]護套感應電壓:當電纜導體中有電流通過時，導體電流產生的一部分磁通與金屬護套相交鏈，與導體平行的金屬護套中必然產生縱向的感應電壓，這部分磁通使金屬護套產生感應電壓數值與電纜排列中心距離和金屬護套平均半徑之比的對數成正比，并且與導體負荷電流，頻率以及電纜的長度成正比。
[0025]回流線:有時電纜線路的金屬護套只在一處互聯接地，此時，通常在電纜線路沿線平行敷設一條或多條兩端妥善接地的金屬導線，這種兩端接地的導線稱為回流線，這樣短路電流可以通過回流線流回系統的中性點，特別是當接地故障發生在電廠或變電所內，有良好的回流線時，可以認為短路電流全部通過回流線。
[0026]一端接地:當電纜金屬護套有一端接地而另一端不接地，將出現下列問題:首先，當雷電流或過電壓波沿線芯流動時，金屬護套不接地端會出現很高的沖擊電壓；另外，在短路電流流經線芯時，金屬護套不接地端會出現較高的工頻感應電壓，造成電纜外護層絕緣不能承受這種過電壓的作用而損壞，并導致電纜出現多點接地，形成環流。因此，為了保護絕緣，在采用一端直接接地時，另一端需經護層保護器接地限制護層上的過電壓，同時安裝沿電纜平行敷設的回流線，并在電纜一半處換位。
[0027]兩端接地:它是指金屬護套在電纜兩端直接接地。這樣金屬護套將會出現很大的環流，其值可達線芯電流的50%?95%,使金屬護套發熱,不僅加速絕緣的老化,還降低了載流量，因此金屬護套不宜兩端直接接地。個別情況，如線路很短或輕載運行，運行時護套上的感應電壓很小，環流對電纜的載流量影響不大，可采用此接地方式。
[0028]交叉互聯:護套交叉互聯是指電纜線路分成若干大段，每大段分成長度相等的3小段，每小段之間以絕緣接頭連接，絕緣接頭處金屬護套三相之間用同軸電纜經換位箱進行換位連接，換位箱內裝設保護器，每大段的兩端護套分別互聯并接地。金屬護套任一點的感應電壓若超過50V?100V，或為了減小電纜對鄰近線路及通信的感應，應采用交叉互聯接線。通常電纜在IOOOm以上時采用此方式。
[0029]集膚效應:導線內部實際上電流很小，電流集中在鄰近導線外表的一薄層。結果使它的電阻增加。導線電阻的增加，使它的損耗功率與增加。這一現象稱為集膚效應，又叫趨膚效應(集膚效應與系統頻率、線芯結構有關)。
[0030]鄰近效應:鄰近效應是指一相線芯在其它兩相線芯所產生的交變磁場的作用下而使其電阻增加的效應。
[0031]兩相間短路:在電力系統運行中，兩相電纜間發生非正常連接。
[0032]三相間短路:在電力系統運行中，三相電纜間發生非正常連接。
[0033]單芯電纜金屬護套如采用兩端接地后，金屬護套感應電壓會在金屬護套中產生循環電流，此電流大小與電纜線芯中負荷電流大小密切相關。同時，還與間距等因素有關。循環電流致使金屬護套因產生損耗而發熱，將降低電纜的輸送容量。如果采取單端接地，另一端對地絕緣，護套中沒有電流流過，但是感應電壓與電纜長度成正比，當電纜線路較長時，過高的感應電壓可能危及人身安全，并可能導致設備事故。因此必須妥善處理金屬的護套感應電壓。
[0034]金屬護套的感應電壓與其接地方式有關，常見的接地方式有:a.金屬護套兩端接地；b.金屬護套一端接地(必須安裝一條沿電纜線路平行敷設的導體，導體兩端接地，該接地的絕緣導線稱為回流線)；c.金屬護套中點接地；d.金屬護套交叉互聯。
[0035]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0036]需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0037]圖1是根據本發明實施例的獲取電纜護套感應電壓的裝置的結構示意圖。如圖1所示，該裝置可以包括:方程獲取模塊10，用于根據電纜結構參數獲取電壓降方程；第一處理模塊20，用于從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣；第一確定模塊30，用于使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程；計算模塊40，用于使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓。
[0038]采用本發明，根據電纜結構參數獲取電壓降方程，然后從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣，然后使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程，并使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓，采用該種方法獲取電纜護套感應電壓，可以實現動態的阻抗矩陣模型的建立，通過該模型可以計算電纜各種排列形式、各種接地方式、各種回路情況下的電纜護套感應電壓，得到電纜護套感應電壓的準確，解決了現有技術中獲取的電纜護套感應電壓不準確的問題，實現了準確獲取多種電纜排布情況下的電纜護套感應電壓的效果。
[0039]其中，上述實施例還可以包括數據采集模塊，用于采集電纜的電氣參數。該電纜的電氣參數可以通過傳感器采集得到。
[0040]在本發明的上述實施例中，計算模塊可以包括:轉化模塊，用于將護套感應電壓矩陣方程轉化成矩陣乘法方程；計算子模塊，用于計算出矩陣乘法方程的參數矩陣；提取模塊，用于按照預設回路條件和電氣參數提取參數矩陣中的電纜護套感應電壓。
[0041]根據本發明的上述實施例，電纜結構參數包括:三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度，其中，方程獲取模塊可以包括:建立模塊，用于根據三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度建立電壓降方程，其中，電壓降方程包括:線芯電壓降方程、回流線電壓降方程、大地電壓降方程以及護套電壓降方程，線芯電壓降方程=線芯自感的電壓降+護套對線芯互感產生的電壓降+回流線對線芯互感產生的電壓降+大地對線芯互感產生的電壓降,其中，線芯自感的電壓降、護套對線芯互感產生的電壓降、回流線對線芯互感產生的電壓降和大地對線芯互感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；護套電壓降方程=線芯對護套互感產生的電壓降+護套自感的電壓降+回流線對護套感應產生的電壓降+大地對護套感應產生的電壓降,其中，線芯對護套互感產生的電壓降、護套自感的電壓降、回流線對護套感應產生的電壓降以及大地對護套感應產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；回流線電壓降方程=線芯對回流線互感產生的電壓降+護套對回流線互感產生的電壓降+回流線自感產生的電壓降+大地對護套互感產生的感應電壓降，其中，線芯對回流線互感產生的電壓降、護套對回流線互感產生的電壓降、回流線自感產生的電壓降以及大地對護套互感產生的感應電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；大地電壓降方程=線芯對大地互感產生的電壓降+護套對大地互感產生的電壓降+回流線對大地互感產生的電壓降+大地自感產生的電壓降，其中，線芯對大地互感產生的電壓降、護套對大地互感產生的電壓降、回流線對大地互感產生的電壓降以及大地自感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示。
[0042]根據本發明的上述實施例，第一處理模塊可以包括:獲取子模塊，用于獲取初始阻抗矩陣，初始阻抗矩陣包括:第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣、第四子矩陣，其中，第一子矩陣為初始阻抗矩陣的第一行，第一子矩陣為護套、回流線以及大地對線芯互感的阻抗矩陣；第二子矩陣為初始阻抗矩陣的第二行，第二子矩陣為線芯、回流線以及大地對護套互感的阻抗矩陣；第三子矩陣為初始阻抗矩陣的第三行，第三子矩陣為線芯、護套以及大地對回流線互感的阻抗矩陣；第三子矩陣為初始阻抗矩陣的第四行，第四子矩陣為線芯、護套以及回流線對大地互感的阻抗矩陣；確定子模塊，用于使用從電壓降方程中提取出的阻抗系數表示第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣以及第四子矩陣得到阻抗矩陣。
[0043]其中，電壓降:當電流通過用電設備后(電阻)，其設備兩端產生的電位差，稱其為電壓降。由電磁感應原理可知,通電導體在交變電流的作用下產生磁場,系統元件在磁場中會相互感應，在本發明上述實施例中計算一個元件的電壓降時，不僅考慮到了元件自身阻抗產生的電壓降，還考慮到了其它元件對其互感產生的那部分電壓降，在多回路的電纜護套感應電壓的計算中還可以考慮各個回路中的元件之間相互的感應影響，使用這種方法計算得到的電纜護套感應電壓的數據準確。
[0044]通過矩陣建模的方法，可以計算多回路、任意敷設情況的護套感應電壓、該模型充分考慮線芯的自感、互感；護套的自感、互感、大地導體的自感和互感；回流線的自感和互感，計算準確。通過護套感應電壓造成的環流損耗分析，可以尋找出最優化的電纜敷設方式，為電纜線路設計提供了有利的依據。
[0045]圖2是根據本發明實施例的獲取電纜護套感應電壓的方法的流程圖，如圖2所示該方法包括如下步驟:
[0046]步驟S202，根據電纜結構參數獲取電壓降方程。
[0047]步驟S204，從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣。
[0048]步驟S206，使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程。
[0049]步驟S208，使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓。[0050]采用本發明，根據電纜結構參數獲取電壓降方程，然后從電壓降方程中提取阻抗系數，并使用阻抗系數確定阻抗矩陣，然后使用電壓降方程、阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程，并使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓，采用該種方法獲取電纜護套感應電壓，可以實現動態的阻抗矩陣模型的建立，通過該模型可以計算電纜各種排列形式、各種接地方式、各種回路情況下的電纜護套感應電壓，得到電纜護套感應電壓的準確，解決了現有技術中獲取的電纜護套感應電壓不準確的問題，實現了準確獲取多種電纜排布情況下的電纜護套感應電壓的效果。
[0051]其中，使用采集到的電纜的電氣參數和護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓之前，所述方法還包括采集電纜的電氣參數。該電纜的電氣參數可以通過傳感器采集得到。
[0052]在本發明的上述實施例中，電纜結構參數包括:三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度，其中，根據電纜結構參數獲取電壓降方程包括:根據三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度建立電壓降方程，其中，電壓降方程包括:線芯電壓降方程、回流線電壓降方程、大地電壓降方程以及護套電壓降方程，線芯電壓降方程=線芯自感的電壓降+護套對線芯互感產生的電壓降+回流線對線芯互感產生的電壓降+大地對線芯互感產生的電壓降,其中，線芯自感的電壓降、護套對線芯互感產生的電壓降、回流線對線芯互感產生的電壓降和大地對線芯互感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；護套電壓降方程=線芯對護套互感產生的電壓降+護套自感的電壓降+回流線對護套感應產生的電壓降+大地對護套感應產生的電壓降,其中，線芯對護套互感產生的電壓降、護套自感的電壓降、回流線對護套感應產生的電壓降以及大地對護套感應產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；回流線電壓降方程=線芯對回流線互感產生的電壓降+護套對回流線互感產生的電壓降+回流線自感產生的電壓降+大地對護套互感產生的感應電壓降，其中，線芯對回流線互感產生的電壓降、護套對回流線互感產生的電壓降、回流線自感產生的電壓降以及大地對護套互感產生的感應電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示；大地電壓降方程=線芯對大地互感產生的電壓降+護套對大地互感產生的電壓降+回流線對大地互感產生的電壓降+大地自感產生的電壓降，其中，線芯對大地互感產生的電壓降、護套對大地互感產生的電壓降、回流線對大地互感產生的電壓降以及大地自感產生的電壓降均使用三相電纜金屬護套、金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示。
[0053]其中，電壓降:當電流通過用電設備后(電阻)，其設備兩端產生的電位差，稱其為電壓降。由電磁感應原理可知,通電導體在交變電流的作用下產生磁場,系統元件在磁場中會相互感應，在本發明上述實施例中計算一個元件的電壓降時，不僅考慮到了元件自身阻抗產生的電壓降，還考慮到了其它元件對其互感產生的那部分電壓降，在多回路的電纜護套感應電壓的計算中還可以考慮各個回路中的元件之間相互的感應影響，使用這種方法計算得到的電纜護套感應電壓的數據準確。
[0054]下面以雙回路護套交叉互聯電纜線路為例，詳細介紹本發明。圖3是本發明實施例的雙回路護套交叉互聯電纜線路的示意圖。[0055]雙回路護套交叉互聯電纜線路的示意圖如下:
[0056]圖3中，al、bl、cl、xl、yl、zl分別表示回路I的三相電纜線芯與三相電纜金屬護套，LengthlU Length21、Length31表示回路I中金屬護套分段換位時每小段的長度；a2、b2、c2、x2、y2、z2表示回路2的三相電纜線芯與三相電纜金屬護套，Lengthl2、Length22、Length32表示回路2中金屬護套分段換位時每小段的長度。
[0057]如圖4所示，上述的線芯電壓降方程可以包括al相電纜線芯電壓降方程、bl相電纜線芯電壓降方程、Cl相電纜線芯電壓降方程、a2相電纜線芯電壓降方程、b2相電纜線芯電壓降方程、c2相電纜線芯電壓降方程；護套電壓降方程可以包括al相電纜護套電壓降方程、bl相電纜護套電壓降方程、Cl相電纜護套電壓降方程、a2相電纜護套電壓降方程、b2相電纜護套電壓降方程、c2相電纜護套電壓降方程。
[0058]該實施例中各元件電壓降參數表示如下:
[0059]
【權利要求】
1.一種獲取電纜護套感應電壓的方法，其特征在于，包括: 根據電纜結構參數獲取電壓降方程； 從所述電壓降方程中提取阻抗系數，并使用所述阻抗系數確定阻抗矩陣； 使用所述電壓降方程、所述阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程； 使用采集到的電纜的電氣參數和所述護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用采集到的電纜的電氣參數和所述護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓包括: 將所述護套感應電壓矩陣方程轉化成矩陣乘法方程； 計算出所述矩陣乘法方程的參數矩陣； 按照預設回路條件和所述電氣參數提取所述參數矩陣中的所述電纜護套感應電壓。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電纜結構參數包括:三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度，其中，根據電纜結構參數獲取電壓降方程包括: 根據所述三相電纜線芯、所述三相電纜金屬護套以及所述金屬護套分段換位時每小段的長度建立所述電壓降方程，其中，所述電壓降方程包括:線芯電壓降方程、回流線電壓降方程、大地電壓降方程以及護套電壓降方程， 所述線芯電壓降方程=線芯自感的電壓降+護套對所述線芯互感產生的電壓降+回流線對所述線芯互感產生的電壓降+大地對所述線芯互感產生的電壓降，其中，所述線芯自感的電壓降、所述護套對所述線芯互感產生的電壓降、所述回流線對所述線芯互感產生的電壓降和所述大地對所述線芯互感產生的電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示； 所述護套電壓降方程=所述線芯對所述護套互感產生的電壓降+所述護套自感的電壓降+所述回流線對所述護套感應產生的電壓降+所述大地對所述護套感應產生的電壓降，其中，所述線芯對所述護套互感產生的電壓降、所述護套自感的電壓降、所述回流線對所述護套感應產生的電壓降以及所述大地對所述護套感應產生的電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、所述線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表不; 所述回流線電壓降方程=所述線芯對所述回流線互感產生的電壓降+所述護套對所述回流線互感產生的電壓降+所述回流線自感產生的電壓降+所述大地對所述護套互感產生的感應電壓降，其中，所述線芯對所述回流線互感產生的電壓降、所述護套對所述回流線互感產生的電壓降、所述回流線自感產生的電壓降以及所述大地對所述護套互感產生的感應電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、所述線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示； 所述大地電壓降方程=所述線芯對大地互感產生的電壓降+所述護套對所述大地互感產生的電壓降+所述回流線對所述大地互感產生的電壓降+所述大地自感產生的電壓降，其中，所述線芯對大地互感產生的電壓降、所述護套對所述大地互感產生的電壓降、所述回流線對所述大地互感產生的電壓降以及所述大地自感產生的電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、所述線芯電流以及所述阻抗之間的乘積關系表不。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，從所述電壓降方程中提取阻抗系數，并使用所述阻抗系數確定阻抗矩陣包括: 獲取初始阻抗矩陣，所述初始阻抗矩陣包括:第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣、第四子矩陣，其中，所述第一子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第一行，所述第一子矩陣為護套、回流線以及大地對線芯互感的阻抗矩陣；所述第二子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第二行，所述第二子矩陣為所述線芯、所述回流線以及所述大地對所述護套互感的阻抗矩陣；所述第三子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第三行，所述第三子矩陣為所述線芯、所述護套以及所述大地對所述回流線互感的阻抗矩陣；所述第三子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第四行，所述第四子矩陣為所述線芯、所述護套以及所述回流線對所述大地互感的阻抗矩陣； 使用從所述電壓降方程中提取出的所述阻抗系數表示所述第一子矩陣、所述第二子矩陣、所述第三子矩陣以及所述第四子矩陣得到所述阻抗矩陣。
5.一種獲取電纜護套感應電壓的裝置，其特征在于，包括: 方程獲取模塊，用于根據電纜結構參數獲取電壓降方程； 第一處理模塊，用于從所述電壓降方程中提取阻抗系數，并使用所述阻抗系數確定阻抗矩陣； 第一確定模塊，用于使用所述電壓降方程、所述阻抗矩陣和邊界條件確定護套感應電壓矩陣方程； 計算模塊，用于使用采集到的電纜的電氣參數和所述護套感應電壓矩陣方程計算電纜護套感應電壓。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述計算模塊包括: 轉化模塊，用于將所述護套感應電壓矩陣方程轉化成矩陣乘法方程； 計算子模塊，用于計算出所述矩陣乘法方程的參數矩陣； 提取模塊，用于按照預設回路條件和所述電氣參數提取所述參數矩陣中的所述電纜護套感應電壓。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述電纜結構參數包括:三相電纜線芯、三相電纜金屬護套以及金屬護套分段換位時每小段的長度，其中，所述方程獲取模塊包括: 建立模塊，用于根據所述三相電纜線芯、所述三相電纜金屬護套以及所述金屬護套分段換位時每小段的長度建立所述電壓降方程，其中，所述電壓降方程包括:線芯電壓降方程、回流線電壓降方程、大地電壓降方程以及護套電壓降方程， 所述線芯電壓降方程=線芯自感的電壓降+護套對所述線芯互感產生的電壓降+回流線對所述線芯互感產生的電壓降+大地對所述線芯互感產生的電壓降，其中，所述線芯自感的電壓降、所述護套對所述線芯互感產生的電壓降、所述回流線對所述線芯互感產生的電壓降和所述大地對所述線芯互感產生的電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示； 所述護套電壓降方程=所述線芯對所述護套互感產生的電壓降+所述護套自感的電壓降+所述回流線對所述護套感應產生的電壓降+所述大地對所述護套感應產生的電壓降，其中，所述線芯對所述護套互感產生的電壓降、所述護套自感的電壓降、所述回流線對所述護套感應產生的電壓降以及所述大地對所述護套感應產生的電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、所述線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表不; 所述回流線電壓降方程=所述線芯對所述回流線互感產生的電壓降+所述護套對所述回流線互感產生的電壓降+所述回流線自感產生的電壓降+所述大地對所述護套互感產生的感應電壓降，其中，所述線芯對所述回流線互感產生的電壓降、所述護套對所述回流線互感產生的電壓降、所述回流線自感產生的電壓降以及所述大地對所述護套互感產生的感應電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、所述線芯電流以及阻抗之間的乘積關系表示； 所述大地電壓降方程=所述線芯對大地互感產生的電壓降+所述護套對所述大地互感產生的電壓降+所述回流線對所述大地互感產生的電壓降+所述大地自感產生的電壓降，其中，所述線芯對大地互感產生的電壓降、所述護套對所述大地互感產生的電壓降、所述回流線對所述大地互感產生的電壓降以及所述大地自感產生的電壓降均使用所述三相電纜金屬護套、所述金屬護套分段換位時每小段的長度、所述線芯電流以及所述阻抗之間的乘積關系表不。
8.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一處理模塊包括: 獲取子模塊，用于獲取初始阻抗矩陣，所述初始阻抗矩陣包括:第一子矩陣、第二子矩陣、第三子矩陣、第四子矩陣，其中，所述第一子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第一行，所述第一子矩陣為護套、回流線以及大地對線芯互感的阻抗矩陣；所述第二子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第二行，所述第二子矩陣為所述線芯、所述回流線以及所述大地對所述護套互感的阻抗矩陣；所述第三子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第三行，所述第三子矩陣為所述線芯、所述護套以及所述大地對所述回流線互感的阻抗矩陣；所述第三子矩陣為所述初始阻抗矩陣的第四行，所述第四子矩陣為所述線芯、所述護套以及所述回流線對所述大地互感的阻抗矩陣； 確定子模塊，用于使用從所述電壓降方程中提取出的所述阻抗系數表示所述第一子矩陣、所述第二子矩陣、所述 第三子矩陣以及所述第四子矩陣得到所述阻抗矩陣。
【文檔編號】G01R19/00GK103902835SQ201410149064
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】羅新偉, 江春華, 陳顯龍, 陳曉龍, 楊志鵬, 陳勇 申請人:北京恒華偉業科技股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
