获取电缆护套感应电压的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种获取电缆护套感应电压的方法及装置。其中，该方法包括：根据电缆结构参数获取电压降方程；从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵；使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程；使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压。采用本发明，解决了现有技术中获取的电缆护套感应电压不准确的问题，实现了准确获取多种电缆排布情况下的电缆护套感应电压的效果。
【专利说明】获取电缆护套感应电压的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种获取电缆护套感应电压的方法及装置。
【背景技术】
[0002]电缆护套感应电压是电缆线路设计、电缆排列敷设的重要依据，目前大都采用普通的公式法进行计算，现有技术中只能依据简单的水平排列、三角排列、垂直排列的方式计算单回路无回流线情况下的电缆护套感应电压，计算有回流线的情况时只支持水平排列，回流线3-7开布置的方式，使用该种方法计算的电缆护套感应电压是不准确的。
[0003]具体地，公式法计算敷设回流线的情况下只支持水平排列，回流线3-7开布置的方式，不敷设回流线时支持单回路的护套感应电压，多回路不能计算。计算不准确会导致电缆线路设计投产后，电缆护套和大地形成环流加大，会产生附加损耗，并且降低电缆的使用寿命和输送能力。
[0004]针对现有技术中无法计算多回路电缆护套感应电压的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]针对相关技术中无法计算多回路电缆护套感应电压的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种获取电缆护套感应电压的方法及装置，以解决上述问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种获取电缆护套感应电压的方法，该方法包括:根据电缆结构参数获取电压降方程；从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵；使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程；使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压。
[0007] 进一步地，使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压包括:将护套感应电压矩阵方程转化成矩阵乘法方程；计算出矩阵乘法方程的参数矩阵；按照预设回路条件和电气参数提取参数矩阵中的电缆护套感应电压。
[0008]进一步地，电缆结构参数包括:三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度，其中，根据电缆结构参数获取电压降方程包括:根据三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度建立电压降方程，其中，电压降方程包括:线芯电压降方程、回流线电压降方程、大地电压降方程以及护套电压降方程，线芯电压降方程=线芯自感的电压降+护套对线芯互感产生的电压降+回流线对线芯互感产生的电压降+大地对线芯互感产生的电压降,其中，线芯自感的电压降、护套对线芯互感产生的电压降、回流线对线芯互感产生的电压降和大地对线芯互感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；护套电压降方程=线芯对护套互感产生的电压降+护套自感的电压降+回流线对护套感应产生的电压降+大地对护套感应产生的电压降,其中，线芯对护套互感产生的电压降、护套自感的电压降、回流线对护套感应产生的电压降以及大地对护套感应产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；回流线电压降方程=线芯对回流线互感产生的电压降+护套对回流线互感产生的电压降+回流线自感产生的电压降+大地对护套互感产生的感应电压降,其中，线芯对回流线互感产生的电压降、护套对回流线互感产生的电压降、回流线自感产生的电压降以及大地对护套互感产生的感应电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；大地电压降方程=线芯对大地互感产生的电压降+护套对大地互感产生的电压降+回流线对大地互感产生的电压降+大地自感产生的电压降,其中，线芯对大地互感产生的电压降、护套对大地互感产生的电压降、回流线对大地互感产生的电压降以及大地自感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示。
[0009]进一步地，从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵包括:获取初始阻抗矩阵，初始阻抗矩阵包括:第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵、第四子矩阵，其中，第一子矩阵为初始阻抗矩阵的第一行，第一子矩阵为护套、回流线以及大地对线芯互感的阻抗矩阵；第二子矩阵为初始阻抗矩阵的第二行，第二子矩阵为线芯、回流线以及大地对护套互感的阻抗矩阵；第三子矩阵为初始阻抗矩阵的第三行，第三子矩阵为线芯、护套以及大地对回流线互感的阻抗矩阵；第三子矩阵为初始阻抗矩阵的第四行，第四子矩阵为线芯、护套以及回流线对大地互感的阻抗矩阵；
[0010]使用从电压降方程中提取出的阻抗系数表示第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵以及第四子矩阵得到阻抗矩阵。
[0011]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种获取电缆护套感应电压的装置，该装置包括:方程获取模块，用于根据电缆结构参数获取电压降方程；第一处理模块，用于从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵；第一确定模块，用于使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程；计算模块，用于使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压。
[0012]进一步地，计算模块包括:转化模块，用于将护套感应电压矩阵方程转化成矩阵乘法方程；计算子模块，用于计算出矩阵乘法方程的参数矩阵；提取模块，用于按照预设回路条件和电气参数提取参数矩阵中的电缆护套感应电压。
[0013]进一步地，电缆结构参数包括:三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度，其中，方程获取模块包括:建立模块，用于根据三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度建立电压降方程，其中，电压降方程包括:线芯电压降方程、回流线电压降方程、大地电压降方程以及护套电压降方程，线芯电压降方程=线芯自感的电压降+护套对线芯互感产生的电压降+回流线对线芯互感产生的电压降+大地对线芯互感产生的电压降,其中，线芯自感的电压降、护套对线芯互感产生的电压降、回流线对线芯互感产生的电压降和大地对线芯互感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；护套电压降方程=线芯对护套互感产生的电压降+护套自感的电压降+回流线对护套感应产生的电压降+大地对护套感应产生的电压降,其中，线芯对护套互感产生的电压降、护套自感的电压降、回流线对护套感应产生的电压降以及大地对护套感应产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；回流线电压降方程=线芯对回流线互感产生的电压降+护套对回流线互感产生的电压降+回流线自感产生的电压降+大地对护套互感产生的感应电压降，其中，线芯对回流线互感产生的电压降、护套对回流线互感产生的电压降、回流线自感产生的电压降以及大地对护套互感产生的感应电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；大地电压降方程=线芯对大地互感产生的电压降+护套对大地互感产生的电压降+回流线对大地互感产生的电压降+大地自感产生的电压降，其中，线芯对大地互感产生的电压降、护套对大地互感产生的电压降、回流线对大地互感产生的电压降以及大地自感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示。
[0014]进一步地，第一处理模块包括:获取子模块，用于获取初始阻抗矩阵，初始阻抗矩阵包括:第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵、第四子矩阵，其中，第一子矩阵为初始阻抗矩阵的第一行，第一子矩阵为护套、回流线以及大地对线芯互感的阻抗矩阵；第二子矩阵为初始阻抗矩阵的第二行，第二子矩阵为线芯、回流线以及大地对护套互感的阻抗矩阵；第三子矩阵为初始阻抗矩阵的第三行，第三子矩阵为线芯、护套以及大地对回流线互感的阻抗矩阵；第三子矩阵为初始阻抗矩阵的第四行，第四子矩阵为线芯、护套以及回流线对大地互感的阻抗矩阵；确定子模块，用于使用从电压降方程中提取出的阻抗系数表示第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵以及第四子矩阵得到阻抗矩阵。
[0015]采用本发明，根据电缆结构参数获取电压降方程，然后从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵，然后使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程，并使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压，采用该种方法获取电缆护套感应电压，可以实现动态的阻抗矩阵模型的建立，通过该模型可以计算电缆各种排列形式、各种接地方式、各种回路情况下的电缆护套感应电压，得到电缆护套感应电压的准确，解决了现有技术中无法计算多回路电缆护套感应电压的问题，实现了准确获取多种电缆排布情况下的电缆护套感应电压的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0017]图1是根据本发明实施例的获取电缆护套感应电压的装置的结构示意图；
[0018]图2是根据本发明实施例的获取电缆护套感应电压的方法的流程图；
[0019]图3是本发明实施例的双回路护套交叉互联电缆线路的示意图；
[0020]图4是本发明实施例的获取电压降方程的示意图；
[0021]图5是本发明实施例的阻抗矩阵的计算式示意图；
[0022]图6是本发明实施例的一种可选的获取电缆护套感应电压的示意图。
【具体实施方式】[0023]首先，在对本发明实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释:
[0024]护套感应电压:当电缆导体中有电流通过时，导体电流产生的一部分磁通与金属护套相交链，与导体平行的金属护套中必然产生纵向的感应电压，这部分磁通使金属护套产生感应电压数值与电缆排列中心距离和金属护套平均半径之比的对数成正比，并且与导体负荷电流，频率以及电缆的长度成正比。
[0025]回流线:有时电缆线路的金属护套只在一处互联接地，此时，通常在电缆线路沿线平行敷设一条或多条两端妥善接地的金属导线，这种两端接地的导线称为回流线，这样短路电流可以通过回流线流回系统的中性点，特别是当接地故障发生在电厂或变电所内，有良好的回流线时，可以认为短路电流全部通过回流线。
[0026]一端接地:当电缆金属护套有一端接地而另一端不接地，将出现下列问题:首先，当雷电流或过电压波沿线芯流动时，金属护套不接地端会出现很高的冲击电压；另外，在短路电流流经线芯时，金属护套不接地端会出现较高的工频感应电压，造成电缆外护层绝缘不能承受这种过电压的作用而损坏，并导致电缆出现多点接地，形成环流。因此，为了保护绝缘，在采用一端直接接地时，另一端需经护层保护器接地限制护层上的过电压，同时安装沿电缆平行敷设的回流线，并在电缆一半处换位。
[0027]两端接地:它是指金属护套在电缆两端直接接地。这样金属护套将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%?95%,使金属护套发热,不仅加速绝缘的老化,还降低了载流量，因此金属护套不宜两端直接接地。个别情况，如线路很短或轻载运行，运行时护套上的感应电压很小，环流对电缆的载流量影响不大，可采用此接地方式。
[0028]交叉互联:护套交叉互联是指电缆线路分成若干大段，每大段分成长度相等的3小段，每小段之间以绝缘接头连接，绝缘接头处金属护套三相之间用同轴电缆经换位箱进行换位连接，换位箱内装设保护器，每大段的两端护套分别互联并接地。金属护套任一点的感应电压若超过50V?100V，或为了减小电缆对邻近线路及通信的感应，应采用交叉互联接线。通常电缆在IOOOm以上时采用此方式。
[0029]集肤效应:导线内部实际上电流很小，电流集中在邻近导线外表的一薄层。结果使它的电阻增加。导线电阻的增加，使它的损耗功率与增加。这一现象称为集肤效应，又叫趋肤效应(集肤效应与系统频率、线芯结构有关)。
[0030]邻近效应:邻近效应是指一相线芯在其它两相线芯所产生的交变磁场的作用下而使其电阻增加的效应。
[0031]两相间短路:在电力系统运行中，两相电缆间发生非正常连接。
[0032]三相间短路:在电力系统运行中，三相电缆间发生非正常连接。
[0033]单芯电缆金属护套如采用两端接地后，金属护套感应电压会在金属护套中产生循环电流，此电流大小与电缆线芯中负荷电流大小密切相关。同时，还与间距等因素有关。循环电流致使金属护套因产生损耗而发热，将降低电缆的输送容量。如果采取单端接地，另一端对地绝缘，护套中没有电流流过，但是感应电压与电缆长度成正比，当电缆线路较长时，过高的感应电压可能危及人身安全，并可能导致设备事故。因此必须妥善处理金属的护套感应电压。
[0034]金属护套的感应电压与其接地方式有关，常见的接地方式有:a.金属护套两端接地；b.金属护套一端接地(必须安装一条沿电缆线路平行敷设的导体，导体两端接地，该接地的绝缘导线称为回流线)；c.金属护套中点接地；d.金属护套交叉互联。
[0035]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0036]需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0037]图1是根据本发明实施例的获取电缆护套感应电压的装置的结构示意图。如图1所示，该装置可以包括:方程获取模块10，用于根据电缆结构参数获取电压降方程；第一处理模块20，用于从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵；第一确定模块30，用于使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程；计算模块40，用于使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压。
[0038]采用本发明，根据电缆结构参数获取电压降方程，然后从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵，然后使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程，并使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压，采用该种方法获取电缆护套感应电压，可以实现动态的阻抗矩阵模型的建立，通过该模型可以计算电缆各种排列形式、各种接地方式、各种回路情况下的电缆护套感应电压，得到电缆护套感应电压的准确，解决了现有技术中获取的电缆护套感应电压不准确的问题，实现了准确获取多种电缆排布情况下的电缆护套感应电压的效果。
[0039]其中，上述实施例还可以包括数据采集模块，用于采集电缆的电气参数。该电缆的电气参数可以通过传感器采集得到。
[0040]在本发明的上述实施例中，计算模块可以包括:转化模块，用于将护套感应电压矩阵方程转化成矩阵乘法方程；计算子模块，用于计算出矩阵乘法方程的参数矩阵；提取模块，用于按照预设回路条件和电气参数提取参数矩阵中的电缆护套感应电压。
[0041]根据本发明的上述实施例，电缆结构参数包括:三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度，其中，方程获取模块可以包括:建立模块，用于根据三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度建立电压降方程，其中，电压降方程包括:线芯电压降方程、回流线电压降方程、大地电压降方程以及护套电压降方程，线芯电压降方程=线芯自感的电压降+护套对线芯互感产生的电压降+回流线对线芯互感产生的电压降+大地对线芯互感产生的电压降,其中，线芯自感的电压降、护套对线芯互感产生的电压降、回流线对线芯互感产生的电压降和大地对线芯互感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；护套电压降方程=线芯对护套互感产生的电压降+护套自感的电压降+回流线对护套感应产生的电压降+大地对护套感应产生的电压降,其中，线芯对护套互感产生的电压降、护套自感的电压降、回流线对护套感应产生的电压降以及大地对护套感应产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；回流线电压降方程=线芯对回流线互感产生的电压降+护套对回流线互感产生的电压降+回流线自感产生的电压降+大地对护套互感产生的感应电压降，其中，线芯对回流线互感产生的电压降、护套对回流线互感产生的电压降、回流线自感产生的电压降以及大地对护套互感产生的感应电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；大地电压降方程=线芯对大地互感产生的电压降+护套对大地互感产生的电压降+回流线对大地互感产生的电压降+大地自感产生的电压降，其中，线芯对大地互感产生的电压降、护套对大地互感产生的电压降、回流线对大地互感产生的电压降以及大地自感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示。
[0042]根据本发明的上述实施例，第一处理模块可以包括:获取子模块，用于获取初始阻抗矩阵，初始阻抗矩阵包括:第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵、第四子矩阵，其中，第一子矩阵为初始阻抗矩阵的第一行，第一子矩阵为护套、回流线以及大地对线芯互感的阻抗矩阵；第二子矩阵为初始阻抗矩阵的第二行，第二子矩阵为线芯、回流线以及大地对护套互感的阻抗矩阵；第三子矩阵为初始阻抗矩阵的第三行，第三子矩阵为线芯、护套以及大地对回流线互感的阻抗矩阵；第三子矩阵为初始阻抗矩阵的第四行，第四子矩阵为线芯、护套以及回流线对大地互感的阻抗矩阵；确定子模块，用于使用从电压降方程中提取出的阻抗系数表示第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵以及第四子矩阵得到阻抗矩阵。
[0043]其中，电压降:当电流通过用电设备后(电阻)，其设备两端产生的电位差，称其为电压降。由电磁感应原理可知,通电导体在交变电流的作用下产生磁场,系统元件在磁场中会相互感应，在本发明上述实施例中计算一个元件的电压降时，不仅考虑到了元件自身阻抗产生的电压降，还考虑到了其它元件对其互感产生的那部分电压降，在多回路的电缆护套感应电压的计算中还可以考虑各个回路中的元件之间相互的感应影响，使用这种方法计算得到的电缆护套感应电压的数据准确。
[0044]通过矩阵建模的方法，可以计算多回路、任意敷设情况的护套感应电压、该模型充分考虑线芯的自感、互感；护套的自感、互感、大地导体的自感和互感；回流线的自感和互感，计算准确。通过护套感应电压造成的环流损耗分析，可以寻找出最优化的电缆敷设方式，为电缆线路设计提供了有利的依据。
[0045]图2是根据本发明实施例的获取电缆护套感应电压的方法的流程图，如图2所示该方法包括如下步骤:
[0046]步骤S202，根据电缆结构参数获取电压降方程。
[0047]步骤S204，从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵。
[0048]步骤S206，使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程。
[0049]步骤S208，使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压。[0050]采用本发明，根据电缆结构参数获取电压降方程，然后从电压降方程中提取阻抗系数，并使用阻抗系数确定阻抗矩阵，然后使用电压降方程、阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程，并使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压，采用该种方法获取电缆护套感应电压，可以实现动态的阻抗矩阵模型的建立，通过该模型可以计算电缆各种排列形式、各种接地方式、各种回路情况下的电缆护套感应电压，得到电缆护套感应电压的准确，解决了现有技术中获取的电缆护套感应电压不准确的问题，实现了准确获取多种电缆排布情况下的电缆护套感应电压的效果。
[0051]其中，使用采集到的电缆的电气参数和护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压之前，所述方法还包括采集电缆的电气参数。该电缆的电气参数可以通过传感器采集得到。
[0052]在本发明的上述实施例中，电缆结构参数包括:三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度，其中，根据电缆结构参数获取电压降方程包括:根据三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度建立电压降方程，其中，电压降方程包括:线芯电压降方程、回流线电压降方程、大地电压降方程以及护套电压降方程，线芯电压降方程=线芯自感的电压降+护套对线芯互感产生的电压降+回流线对线芯互感产生的电压降+大地对线芯互感产生的电压降,其中，线芯自感的电压降、护套对线芯互感产生的电压降、回流线对线芯互感产生的电压降和大地对线芯互感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；护套电压降方程=线芯对护套互感产生的电压降+护套自感的电压降+回流线对护套感应产生的电压降+大地对护套感应产生的电压降,其中，线芯对护套互感产生的电压降、护套自感的电压降、回流线对护套感应产生的电压降以及大地对护套感应产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；回流线电压降方程=线芯对回流线互感产生的电压降+护套对回流线互感产生的电压降+回流线自感产生的电压降+大地对护套互感产生的感应电压降，其中，线芯对回流线互感产生的电压降、护套对回流线互感产生的电压降、回流线自感产生的电压降以及大地对护套互感产生的感应电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示；大地电压降方程=线芯对大地互感产生的电压降+护套对大地互感产生的电压降+回流线对大地互感产生的电压降+大地自感产生的电压降，其中，线芯对大地互感产生的电压降、护套对大地互感产生的电压降、回流线对大地互感产生的电压降以及大地自感产生的电压降均使用三相电缆金属护套、金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示。
[0053]其中，电压降:当电流通过用电设备后(电阻)，其设备两端产生的电位差，称其为电压降。由电磁感应原理可知,通电导体在交变电流的作用下产生磁场,系统元件在磁场中会相互感应，在本发明上述实施例中计算一个元件的电压降时，不仅考虑到了元件自身阻抗产生的电压降，还考虑到了其它元件对其互感产生的那部分电压降，在多回路的电缆护套感应电压的计算中还可以考虑各个回路中的元件之间相互的感应影响，使用这种方法计算得到的电缆护套感应电压的数据准确。
[0054]下面以双回路护套交叉互联电缆线路为例，详细介绍本发明。图3是本发明实施例的双回路护套交叉互联电缆线路的示意图。[0055]双回路护套交叉互联电缆线路的示意图如下:
[0056]图3中，al、bl、cl、xl、yl、zl分别表示回路I的三相电缆线芯与三相电缆金属护套，LengthlU Length21、Length31表示回路I中金属护套分段换位时每小段的长度；a2、b2、c2、x2、y2、z2表示回路2的三相电缆线芯与三相电缆金属护套，Lengthl2、Length22、Length32表示回路2中金属护套分段换位时每小段的长度。
[0057]如图4所示，上述的线芯电压降方程可以包括al相电缆线芯电压降方程、bl相电缆线芯电压降方程、Cl相电缆线芯电压降方程、a2相电缆线芯电压降方程、b2相电缆线芯电压降方程、c2相电缆线芯电压降方程；护套电压降方程可以包括al相电缆护套电压降方程、bl相电缆护套电压降方程、Cl相电缆护套电压降方程、a2相电缆护套电压降方程、b2相电缆护套电压降方程、c2相电缆护套电压降方程。
[0058]该实施例中各元件电压降参数表示如下:
[0059]
【权利要求】
1.一种获取电缆护套感应电压的方法，其特征在于，包括: 根据电缆结构参数获取电压降方程； 从所述电压降方程中提取阻抗系数，并使用所述阻抗系数确定阻抗矩阵； 使用所述电压降方程、所述阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程； 使用采集到的电缆的电气参数和所述护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用采集到的电缆的电气参数和所述护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压包括: 将所述护套感应电压矩阵方程转化成矩阵乘法方程； 计算出所述矩阵乘法方程的参数矩阵； 按照预设回路条件和所述电气参数提取所述参数矩阵中的所述电缆护套感应电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电缆结构参数包括:三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度，其中，根据电缆结构参数获取电压降方程包括: 根据所述三相电缆线芯、所述三相电缆金属护套以及所述金属护套分段换位时每小段的长度建立所述电压降方程，其中，所述电压降方程包括:线芯电压降方程、回流线电压降方程、大地电压降方程以及护套电压降方程， 所述线芯电压降方程=线芯自感的电压降+护套对所述线芯互感产生的电压降+回流线对所述线芯互感产生的电压降+大地对所述线芯互感产生的电压降，其中，所述线芯自感的电压降、所述护套对所述线芯互感产生的电压降、所述回流线对所述线芯互感产生的电压降和所述大地对所述线芯互感产生的电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示； 所述护套电压降方程=所述线芯对所述护套互感产生的电压降+所述护套自感的电压降+所述回流线对所述护套感应产生的电压降+所述大地对所述护套感应产生的电压降，其中，所述线芯对所述护套互感产生的电压降、所述护套自感的电压降、所述回流线对所述护套感应产生的电压降以及所述大地对所述护套感应产生的电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、所述线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表不; 所述回流线电压降方程=所述线芯对所述回流线互感产生的电压降+所述护套对所述回流线互感产生的电压降+所述回流线自感产生的电压降+所述大地对所述护套互感产生的感应电压降，其中，所述线芯对所述回流线互感产生的电压降、所述护套对所述回流线互感产生的电压降、所述回流线自感产生的电压降以及所述大地对所述护套互感产生的感应电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、所述线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示； 所述大地电压降方程=所述线芯对大地互感产生的电压降+所述护套对所述大地互感产生的电压降+所述回流线对所述大地互感产生的电压降+所述大地自感产生的电压降，其中，所述线芯对大地互感产生的电压降、所述护套对所述大地互感产生的电压降、所述回流线对所述大地互感产生的电压降以及所述大地自感产生的电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、所述线芯电流以及所述阻抗之间的乘积关系表不。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述电压降方程中提取阻抗系数，并使用所述阻抗系数确定阻抗矩阵包括: 获取初始阻抗矩阵，所述初始阻抗矩阵包括:第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵、第四子矩阵，其中，所述第一子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第一行，所述第一子矩阵为护套、回流线以及大地对线芯互感的阻抗矩阵；所述第二子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第二行，所述第二子矩阵为所述线芯、所述回流线以及所述大地对所述护套互感的阻抗矩阵；所述第三子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第三行，所述第三子矩阵为所述线芯、所述护套以及所述大地对所述回流线互感的阻抗矩阵；所述第三子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第四行，所述第四子矩阵为所述线芯、所述护套以及所述回流线对所述大地互感的阻抗矩阵； 使用从所述电压降方程中提取出的所述阻抗系数表示所述第一子矩阵、所述第二子矩阵、所述第三子矩阵以及所述第四子矩阵得到所述阻抗矩阵。
5.一种获取电缆护套感应电压的装置，其特征在于，包括: 方程获取模块，用于根据电缆结构参数获取电压降方程； 第一处理模块，用于从所述电压降方程中提取阻抗系数，并使用所述阻抗系数确定阻抗矩阵； 第一确定模块，用于使用所述电压降方程、所述阻抗矩阵和边界条件确定护套感应电压矩阵方程； 计算模块，用于使用采集到的电缆的电气参数和所述护套感应电压矩阵方程计算电缆护套感应电压。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括: 转化模块，用于将所述护套感应电压矩阵方程转化成矩阵乘法方程； 计算子模块，用于计算出所述矩阵乘法方程的参数矩阵； 提取模块，用于按照预设回路条件和所述电气参数提取所述参数矩阵中的所述电缆护套感应电压。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电缆结构参数包括:三相电缆线芯、三相电缆金属护套以及金属护套分段换位时每小段的长度，其中，所述方程获取模块包括: 建立模块，用于根据所述三相电缆线芯、所述三相电缆金属护套以及所述金属护套分段换位时每小段的长度建立所述电压降方程，其中，所述电压降方程包括:线芯电压降方程、回流线电压降方程、大地电压降方程以及护套电压降方程， 所述线芯电压降方程=线芯自感的电压降+护套对所述线芯互感产生的电压降+回流线对所述线芯互感产生的电压降+大地对所述线芯互感产生的电压降，其中，所述线芯自感的电压降、所述护套对所述线芯互感产生的电压降、所述回流线对所述线芯互感产生的电压降和所述大地对所述线芯互感产生的电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示； 所述护套电压降方程=所述线芯对所述护套互感产生的电压降+所述护套自感的电压降+所述回流线对所述护套感应产生的电压降+所述大地对所述护套感应产生的电压降，其中，所述线芯对所述护套互感产生的电压降、所述护套自感的电压降、所述回流线对所述护套感应产生的电压降以及所述大地对所述护套感应产生的电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、所述线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表不; 所述回流线电压降方程=所述线芯对所述回流线互感产生的电压降+所述护套对所述回流线互感产生的电压降+所述回流线自感产生的电压降+所述大地对所述护套互感产生的感应电压降，其中，所述线芯对所述回流线互感产生的电压降、所述护套对所述回流线互感产生的电压降、所述回流线自感产生的电压降以及所述大地对所述护套互感产生的感应电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、所述线芯电流以及阻抗之间的乘积关系表示； 所述大地电压降方程=所述线芯对大地互感产生的电压降+所述护套对所述大地互感产生的电压降+所述回流线对所述大地互感产生的电压降+所述大地自感产生的电压降，其中，所述线芯对大地互感产生的电压降、所述护套对所述大地互感产生的电压降、所述回流线对所述大地互感产生的电压降以及所述大地自感产生的电压降均使用所述三相电缆金属护套、所述金属护套分段换位时每小段的长度、所述线芯电流以及所述阻抗之间的乘积关系表不。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块包括: 获取子模块，用于获取初始阻抗矩阵，所述初始阻抗矩阵包括:第一子矩阵、第二子矩阵、第三子矩阵、第四子矩阵，其中，所述第一子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第一行，所述第一子矩阵为护套、回流线以及大地对线芯互感的阻抗矩阵；所述第二子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第二行，所述第二子矩阵为所述线芯、所述回流线以及所述大地对所述护套互感的阻抗矩阵；所述第三子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第三行，所述第三子矩阵为所述线芯、所述护套以及所述大地对所述回流线互感的阻抗矩阵；所述第三子矩阵为所述初始阻抗矩阵的第四行，所述第四子矩阵为所述线芯、所述护套以及所述回流线对所述大地互感的阻抗矩阵； 确定子模块，用于使用从所述电压降方程中提取出的所述阻抗系数表示所述第一子矩阵、所述第二子矩阵、所述 第三子矩阵以及所述第四子矩阵得到所述阻抗矩阵。
【文档编号】G01R19/00GK103902835SQ201410149064
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】罗新伟, 江春华, 陈显龙, 陈晓龙, 杨志鹏, 陈勇 申请人:北京恒华伟业科技股份有限公司