可有效提高测试对局部放电反射波的定位精度。
[0041] 4)本发明为局部放电信号在电力电缆中传播的研究提供了一个实验仿真平台， 本实验仿真平台采用通用的Matlab/Simulink软件，利用仿真结果可以进一步研究电力电 缆局部放电信号传播的具体特征，为电力电缆局部放电的检测的进一步研究提供了一定基 础。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明的仿真工况示意图；
[0043] 图2为本发明的局部放电信号在电力电缆中传播的仿真模型图；
[0044] 图3为本发明的模拟局部放电脉冲信号图；
[0045] 图4为本发明的仿真模型所需的输入参数图；
[0046] 图5为本发明的局部放电信号仿真波形数据对比图；
[0047] 图6为本发明的局部放电信号实际测量波形数据对比图。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0049] 实施例
[0050]图1为本发明的仿真所模拟的电力电缆发生局部放电的工况示意图。在一段电力 电缆AB的中间某点C处发生了局部放电现象，在进行局部放电测试时，局部放电脉冲信号 会从C点产生并在电缆中传播、并在电缆端口A和B不断进行反射，局部检测设备通过在电 力电缆端口A或B处的传感器检测传播到的局部放电脉冲信号及其反射波，并据此判断局 部放电相信和定位局部放电点。
[0051] 图2为根据本发明在Matlab/Simulink软件中搭建的电力电缆局部放电信号传播 的仿真模型。图中模块1功能为根据输入参数产生需要的模拟局部放电脉冲信号，假设设 置模拟局部放电脉冲的上升沿为150ns，脉冲幅值7. 0X10 3V，其产生的模拟局部放电脉冲 信号实例图如图3所示。图中电缆模块2和模块3为电力电缆AC段和CB段的分布参数模 型。如图所不模拟局部放电脉冲从C点注入电缆模型AB。不波器模块4,模块5和模块6 分别用以检测A点、B点和C点的局部放电模型脉冲波形并显示。电阻模块7和模块8分 布为电力电缆A端口和B端口的负载电阻。
[0052] 本发明仿真模型中的电缆长度、局放点位置、电缆特性参数等仿真参数均为可更 改的变量，以便使用者可根据现场实际测量情况输入仿真参数。再搭建好如图2所示仿真 模型后，在参数输入界面根据实际需求输入仿真参数即可进行仿真计算。仿真参数输入界 面见图4。
[0053] 输入仿真参数后即可计算得出仿真结果。以一根320米的10kv交联聚乙烯单芯 电力电缆在距离电缆A端口 162米处发生局部放电现象为例，对其进行局部放电检测，在电 缆端口A点测得局部放电脉冲的波形数据。同时用本发明的Matlab/Simulink仿真模型在 相同条件下进行仿真，可得到A点局部放电信号的仿真波形和实测波形的对比图分别如图 5,图6所示。
[0054] 从图5中读取的A点接受到的反射波与初始入射波的衰减比例为1. 664/2. 685 = 61. 9%，由图6可读取得，反射波与初始入射波的衰减比例约为340/550 = 61. 8%。也即 仿真波形的衰减比例和实际测量波形的衰减比例基本一致。充分验证了本仿真模型的准确 性。并且，在进行电力电缆局部放电检测过程中，可以通过仿真计算的反射波与初始入射波 的衰减比例来验证实测波形的反射波与初始入射波的衰减比例，进而提高局部放电检测过 程中局部放电反射波的定位精度。
【主权项】
1. 一种基于Matlab/Simulink的电力电缆局部放电信号传播的仿真方法，其特征在 于，包括以下步骤： 1) 根据配电系统常用的高压交联聚乙烯电力电缆特性，及局部放电信号在电力电缆中 的传播特性，建立适用于高频局部放电信号传播特性研究的电力电缆分布参数模型； 2) 通过对电力电缆局部放电信号的特性分析，建立模拟局部放电信号； 3) 根据电力电缆和模拟的局部放电信号及局部放电信号在电力电缆中的传播特性，通 过Matlab/Simulink软件建立局部放电波形在高压电力电缆中传播特性的仿真模型； 4) 将仿真模型中的电缆长度、局放点位置、电缆特性参数的仿真参数转换为可更改的 变量，以便使用者可根据现场实际测量情况输入仿真参数，并实时输出仿真模型的仿真结 果。2. 根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的电力电缆局部放电信号传播的 仿真方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为： MATLAB的电力系统模块库（PowerSystemBlockset)中的DistributedParameters Line等值电路代替分布参数型电路，分别为导体层、绝缘层和外皮；而在MATLAB中 DistributedParametersLine等值电路能够改变等效电感、电阻、电容三个参数，换算过 程为： 单位长度的电缆在ΘΓ的温度下，等效电阻换算公式为： R = ρ /Α[1+α ( Θ -20) ]k 式中，A为导体横截面积，P为导体在20°C时的电阻率，α导体电阻的温度系数，k为 导线加工过程中引起金属电阻率增加系数约为1 ; 单位长度电缆的电容换算公式为：式中，ε为绝缘的相对介电系数； 单位长度电缆的电感换算公式为：式中，1^为内感，L。为外感，D。为导体外径，S为电缆中心间的间距； 由以上公式，在知道电力电缆的长度、半径参数后，即可将其转化为MATLAB的中DistributedParametersLine分布参数电缆模型。3. 根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的电力电缆局部放电信号传播的 仿真方法，其特征在于，所述的步骤2)具体为： 通常局部放电脉冲波形信号的上升沿为几十到几百ns，下降沿为几百到几千ns;此类 局部放电脉冲波形信号经过曲线拟合处理，等效为指数衰减和指数衰减振荡型脉冲函数形 式，其表达式为：式中，ujt)为第i个局部放电脉冲电压为第i个局部放电脉冲电压的幅值，τ篇i个局部放电脉冲电压衰减常数，1 (t-tj为单位阶跃函数； 由此可构建局部放电信号的MATLAB模型。4. 根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的电力电缆局部放电信号传播的 仿真方法，其特征在于，所述的通过Matlab/Simulink软件建立电力电缆局部放电信号传 播的仿真模型具体为： 通过两端分布参数电缆模型AC和模型CB，模拟在C点发生局部放电现象的电力电缆AB，在C点注入模拟的局部放电脉冲信号；电缆模型的A端口和B端口及C点，有用以检测 和显示局部放电脉冲波形的检测模块和波形显示模块。5. 根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的电力电缆局部放电信号传播的 仿真方法，其特征在于，所述的步骤4)中的仿真过程，需要输入电力电缆单位电感、电容的 电气参数，及局部放电位置、电缆长度的电气参数、仿真点位置的仿真参数。6. 根据权利要求1所述的一种基于Matlab/Simulink的电力电缆局部放电信号传播的 仿真方法，其特征在于，所述的步骤4)中的仿真模型的仿真结果包括局放反射波和原始波 的衰减比和波形图、局放脉冲传播延时。
【专利摘要】一种基于Matlab/Simulink的电力电缆局部放电信号传播的仿真方法，包括以下步骤：1)建立适用于高频局部放电信号传播特性研究的电力电缆分布参数模型；2)通过对电力电缆局部放电信号的特性分析，建立模拟局部放电信号；3)建立局部放电波形在高压电力电缆中传播特性的仿真模型；4)实时输出仿真模型的仿真结果。本发明的有益效果是：实现了局部放电信号在电力电缆中传播特性的精确仿真；通用性强，并实时输出仿真模型的仿真结果。可有效提高测试对局部放电反射波的定位精度。为电力电缆局部放电的检测的进一步研究提供了一定基础。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105389423
【申请号】CN201510691552
【发明人】董涛, 张泓, 张博, 刘柱揆, 毕志周, 于虹, 程志万
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月22日