考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法与流程

1.本发明涉及高电压与绝缘技术领域，尤其涉及一种考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法。


背景技术：

2.随着国内超大型城市的快速发展，电力电缆因具备优异的电气性能在城市电网中的数量快速上升。城市中密集的电力电缆良好、稳定的正常运行直接关系到城市电力电网的安全可靠性。
3.在电缆正常运行情况下，常遭受暂态过电压的侵入，对不同类型过电压进行傅里叶频谱分析发现，操作波的主要频段分布在数khz范围，雷电波的暂态分量集中在1mhz以下，特快速暂态过电压vfto的主要频段分布在几mhz～几十 mhz范围内。而在电缆故障情况下，则需利用扫频信号对故障点进行定位，其入射信号中止频率高达100mhz。可见，电缆在不同工况下，会受到数khz～百 mhz的波的侵入，这给电缆的运行评估增加了复杂性。
4.电缆接头作为电缆系统的弱点，对其不同频率范围下的宽频响应特性的研究具有重要的意义。已有研究证实，电缆接头内、外半导电屏蔽层具有强烈的频率依赖特性，对波的传播过程影响显著。然而，现有技术中并未考虑内、外半导电屏蔽层的频变特征，从而不能准确描述电缆接头频响特性的频变特性。


技术实现要素：

5.本发明提供一种考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法，其能考虑电缆接头的内、外半导电屏蔽层的频变特征，对电缆接头频响特性进行分析。
6.本发明提供的考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法，包括：
7.获取预处理后的电缆接头内半导电屏蔽层样品、外半导电屏蔽层样品在预设频率范围内测量得到的第一复介电常数和第二复介电常数；
8.分别对所述第一复介电常数和所述第二复介电常数随频率的变化关系进行拟合，得到与所述内半导电屏蔽层样品对应的第一复介电常数方程和与所述外半导电屏蔽层样品对应的第二复介电常数方程；
9.根据电缆接头的内部结构差异，对所述电缆接头进行分段等效处理，并根据分段结果建立考虑电缆接头导体压接的分布参数等效电路；其中，所述分布参数等效电路包括多个单元电路；
10.考虑分段后的每一单元的结构与材料特性，结合所述第一复介电常数方程和所述第二复介电常数方程，计算所述每一所述单元电路随频率变化的阻抗与导纳；
11.根据每一所述单元电路随频率变化的阻抗与导纳，计算在不同频率下所述电缆接头沿轴向长度变化的特征阻抗、波速度和传播系数，并根据所述特征阻抗和所述传播系数，计算所述电缆接头的转移矩阵与传输系数。
12.作为上述方案的改进，所述根据电缆接头的内部结构差异，对所述电缆接头进行
分段等效处理，并根据分段结果建立考虑电缆接头导体压接的分布参数等效电路，具体包括：
13.根据电缆接头的内部结构差异和电缆接头呈轴对称的特性，将所述电缆接头的左半轴部分分成多个串联而成的单元；其中，若所述单元为电缆接头非压接段，所述单元为第一单元；若所述单元为所述电缆接头压接段，所述单元为第二单元；
14.建立与每一所述第一单元对应的每一第一单元电路和与所述第二单元对应的第二单元电路，以建立考虑电缆接头导体压接的分布参数等效电路。
15.作为上述方案的改进，所述考虑分段后的每一单元的结构与材料特性，结合所述第一复介电常数方程和所述第二复介电常数方程，计算所述每一所述单元电路随频率变化的阻抗与导纳，具体包括：
16.对于每一所述单元电路，计算所述单元电路随频率变化的分布电阻和分布电感分布，并根据所述分布电阻和所述分布电感，计算所述单元电路随频率变化的阻抗；
17.计算所述单元电路中每一材料结构层随频率变化的导纳，并对所有材料结构层随频率变化的导纳进行并联计算，得到所述单元电路随频率变化的导纳；其中，所述单元电路含有的材料结构层包括主绝缘层和半导电阻水层，同时还包括有内半导电屏蔽层和外半导电屏蔽层中的至少一种，且所述内半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第一复介电常数方程计算得到的，所述外半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第二复介电常数方程计算得到的。
18.作为上述方案的改进，所述单元电路随频率变化的分布电阻通过如下步骤计算：
19.当所述单元电路为第一单元电路时，根据如下公式计算所述第一单元电路随频率变化的分布电阻：
[0020][0021]
当所述单元电路为第二单元电路时，根据如下公式计算所述第二单元电路随频率变化的分布电阻：
[0022][0023][0024]a′
＝a
″
+δd
[0025][0026]
其中，r(ω)为第一单元的分布电阻，ω为角频率，a1为内导体外半径，a2为外导体内半径，ρ1为内导体电阻率，ρ2为外导体电阻率，μ0为真空磁导率，r
′
(ω)为第二单元的分布电阻，k为接触系数，a
′
为电缆本体的导体半径，a
″
为电缆接头压接段导体的半径，ρ
′
为正常导体电阻率，ρ
″
电缆接头压接段导体电阻率，δd为电缆接头压接段的厚度，，l为第一单元电路的长度，l
′
为第二单元电路的长度。
[0027]
作为上述方案的改进，所述单元电路的分布电感通过如下步骤获得：
[0028]
当所述单元电路为第一单元电路时，根据如下公式计算所述第一单元电路的分布电感：
[0029][0030]
当所述单元电路为第二单元电路时，根据如下公式计算所述第二单元电路的分布电感：
[0031][0032][0033][0034]
其中，l(ω)为第一单元电路的分布电感，ω为角频率，a1为电缆本体导体半径，a2为外导体内半径，μ0为真空磁导率，ρ1为内导体电阻率，ρ2为外导体电阻率，l
′
(ω) 为第二单元的分布电感，ρ
″
电缆接头压接段导体电阻率，a
″
为电缆接头压接段导体的半径，y为所述电缆接头压接段的轴向长度，l为第一单元电路的长度，l
′
为第二单元电路的长度。
[0035]
作为上述方案的改进，所述内半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第一复介电常数方程计算得到的，所述外半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第二复介电常数方程计算得到的，具体为：
[0036]
根据如下公式计算内半导电屏蔽层的导纳：
[0037][0038]
根据如下公式计算外半导电屏蔽层的导纳：
[0039][0040]
其中，y1(ω)为内半导电屏蔽层的导纳，ω为角频率，ε0为真空介电常数，为第一复介电常数方程，r
o1
为内半导电屏蔽层的外半径，r
i1
为内半导电屏蔽层的内半径，y2(ω)为外半导电屏蔽层的导纳，为第二复介电常数方程，r
o2
为外半导电屏蔽层的外半径，r
i2
为外半导电屏蔽层的内半径。
[0041]
作为上述方案的改进，所述电缆接头的转移矩阵通过以下步骤计算：
[0042]
将所述电缆接头等效为多个同轴串联的单元，并根据每一所述单元对应的传播系数、轴向长度和特征阻抗，计算每一所述单元的转移矩阵特征参数；
[0043]
计算所有所述单元的转移矩阵特征参数的乘积，得到所述电缆接头的转移矩阵。
[0044]
作为上述方案的改进，所述单元的转移矩阵特征参数通过如下公式计算：
[0045][0046]
其中，表示第i个单元的转移矩阵特征参数，γi为等效电路中第i个单元电路对应的传播系数，li为第i个单元的轴向长度，z
oi
为等效电路中第i个单元电路对应的特征阻抗。
[0047]
作为上述方案的改进，所述，所述电缆接头的传输系数通过如下公式计算：
[0048][0049]
其中，tj为所述电缆接头的传输系数，zo为所述电缆接头的特征阻抗，a、b、c、d均为所述电缆接头的转移矩阵中的元素。
[0050]
与现有技术相比，本发明实施例提供的考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法，通过对电缆接头内外半导电屏蔽层在预设频率范围内进行复介电常数的测量，并将复介电常数随频率变化关系进行拟合，得到电缆接头内外半导电屏蔽层复介电常数方程；根据电缆接头的内部结构差异，对所述电缆接头进行分段等效处理，并根据分段结果建立考虑电缆接头导体压接的分布参数等效电路；通过复介电常数方程计算电缆接头的频域响应特征参数，包括特征阻抗、波速度和传播系数、转移矩阵与传输系数，其能考虑电缆接头的内、外半导电屏蔽层的频变特征，对电缆接头频响特性进行准确的分析，从而能够根据频域响应特征参数，分析不同中心频率信号在电缆接头的传播特性以及电缆接头的频率依赖特性。
附图说明
[0051]
图1是本发明实施例提供的考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法的流程示意图；
[0052]
图2是本发明提供的阻抗测量原理示意图；
[0053]
图3是本发明提供的电缆接头的结构示意图；
[0054]
图4是本发明提供的电缆接头左半轴接头分段后的结构示意图；
[0055]
图5是本发明提供的电缆接头各单元的等效分布参数模型；
[0056]
图6是本发明提供的电缆接头内、外半导电屏蔽层参数随频率的曲线图；
[0057]
图7是本发明提供的电缆接头在1mhz频率下的电缆接头沿轴向特征阻抗变化曲线图；
[0058]
图8是本发明提供的不同频率下电缆接头沿轴向特征阻抗变化的曲线图；
[0059]
图9是本发明提供的电缆接头在1mhz—100mhz范围内的传输系数幅值变化的曲线图。
具体实施方式
[0060]
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0061]
参见图1，图1是本发明实施例提供的考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法的流程示意图。
[0062]
本发明实施例提供的考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法，包括步骤s11到步骤s15：
[0063]
步骤s11，获取预处理后的电缆接头内半导电屏蔽层样品、外半导电屏蔽层样品在预设频率范围内测量得到的第一复介电常数和第二复介电常数。
[0064]
在具体实施时，分别对电缆接头的内半导电屏蔽层、外半导电屏蔽层进行取样，得到内半导电屏蔽层样品和外半导电屏蔽层样品。示例性的，所述内半导电屏蔽层样品和所述外半导电屏蔽层样品的规格可以为直径30mm，厚度1mm的圆形薄片，当然，也可以将样品处理成其他规格，只要符合介电常数测量要求即可。
[0065]
具体的，在获取所述内半导电屏蔽层样品和所述外半导电屏蔽层样品后，进一步对所述内半导电屏蔽层样品和所述外半导电屏蔽层样品进行预处理，预处理的过程可以为：将所述内半导电屏蔽层样品和所述外半导电屏蔽层样品放置在干燥皿中放置24h，然后将其取出对所述内半导电屏蔽层样品和所述外半导电屏蔽层样品的正反两面进行喷金处理。对所述内半导电屏蔽层样品和所述外半导电屏蔽层样品进行预处理是为了尽可能地去除样品表面的水分，若无此步骤，水分的存在可能会导致所测介电常数值偏低；所述将样品正反两面进行喷金处理是为了消除样品表面粗糙度对电场分布的影响，使测试电场尽可能均匀，提高测量精度。
[0066]
示例性的，所述预处理后的电缆接头内半导电屏蔽层样品、外半导电屏蔽层样品在预设频率范围内测量得到的第一复介电常数和第二复介电常数可以通过阻抗测量法测得，所述预设范围可以为1khz～100mhz。
[0067]
参见图2，图2示出了阻抗测量原理示意图。图2中，流经内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的电压信号u1的幅值和相位可以通过矢量电压分析仪1采集；流经内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的电流信号is由运算放大器的反向输入端提供，并通过可调电阻r
x
转化为电压信号u2，并通过矢量电压分析仪2采集；r0为保护电阻；正弦信号发生器和矢量电压分析仪均接入计算机进行频率和相位的同步计算。
[0068]
其中，流经测内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的电流信号is与电压信号u2的关系为：
[0069]
在不同频率电压下，根据流经内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的电压信号u1和电流信号is可以计算出内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的复阻抗：
[0070]
[0071]
式中，和为所测流经测试样品的电压信号u1和所计算得到流经测试样品的电流信号is的复数形式。
[0072]
由此，内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的复介电常数可表示为：
[0073][0074]
式中，ε
′
为复介电常数的实部，它与介质中的无功电流成正比，同介质介电常数具有相同的意义，ε
″
为复介电常数的虚部，通常用以表示介质中松弛极化引起的能量损耗，成为损耗因素，c0为内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的空载电容，可根据内半导电屏蔽层样品或外半导电屏蔽层样品的参数计算得出，ω为交流电压角频率。
[0075]
步骤s12，分别对所述第一复介电常数和所述第二复介电常数随频率的变化关系进行拟合，得到与所述内半导电屏蔽层样品对应的第一复介电常数方程和与所述外半导电屏蔽层样品对应的第二复介电常数方程。
[0076]
在一些实施方式中，可通过如下公式拟合得到所述内半导电屏蔽层样品对应的第一复介电常数方程和与所述外半导电屏蔽层样品对应的第二复介电常数方程：
[0077][0078]
式中，τ1、τ2为弛豫时间，σ
dc
为直流电导率，ε
∞
是介电常数的高频分量，a1、a2、α1、α2为拟合常数，ε0是真空介电常数，具体为8.854187817
×
10-12
f/m。
[0079]
可以理解的是，本发明实施例中的所述第一复介电常数方程用于描述所述内半导电屏蔽层样品随频率变化的复介电常数关系，所述第二复介电常数方程用于描述所述外半导电屏蔽层样品随频率变化的复介电常数关系。
[0080]
步骤s13，根据电缆接头的内部结构差异，对所述电缆接头进行分段等效处理，并根据分段结果建立考虑电缆接头导体压接的分布参数等效电路；其中，所述分布参数等效电路包括多个单元电路。
[0081]
参见图3，图3示出了电缆接头的结构示意图。可以看到，电缆接头内部包含有多层材料，如外半导电屏蔽层、xple主绝缘层和内半导电屏蔽层。在具体实施时，根据所述电缆接头内部结构沿轴向的变化，将所述电缆接头分成多个单元，分段的依据是每一单元的结构和材料尽可能均匀，例如，当发现某一点的结构与该点之前的结构相差较大时，则以该点作为划分点，对电缆接头进行划分。作为一种示例，图4示出了电缆接头坐半轴接头分段后的结构示意图，从图4中，可以看到，电缆接头左半轴被分成了a～f段，并针对每一单元建立与所述单元对应的单元电路，进而得到如图5所述的电缆接头各单元的等效分布参数模型。
[0082]
步骤s14，考虑分段后的每一单元的结构与材料特性，结合所述第一复介电常数方程和所述第二复介电常数方程，计算所述每一所述单元电路随频率变化的阻抗与导纳。
[0083]
步骤s15，根据每一所述单元电路随频率变化的阻抗与导纳，计算在不同频率下所述电缆接头沿轴向长度变化的特征阻抗、波速度和传播系数，并根据所述特征阻抗和所述传播系数，计算所述电缆接头的转移矩阵与传输系数。
[0084]
在一种可选的实施方式中，所述步骤s13“根据电缆接头的内部结构差异，对所述电缆接头进行分段等效处理，并根据分段结果建立考虑电缆接头导体压接的分布参数等效
电路”具体包括：
[0085]
根据电缆接头的内部结构差异和电缆接头呈轴对称的特性，将所述电缆接头的左半轴部分分成多个串联而成的单元；其中，若所述单元为电缆接头非压接段，所述单元为第一单元；若所述单元为所述电缆接头压接段，所述单元为第二单元；
[0086]
建立与每一所述第一单元对应的每一第一单元电路和与所述第二单元对应的第二单元电路，以建立考虑电缆接头导体压接的分布参数等效电路。
[0087]
在本发明实施例中，考虑到电缆接头由于压接原因，在导体连接处会存在接触电阻，接触电阻会导致缆芯的半径和电导率发生变化，因此，需要将压接段与其他非压接段区别开来，将压接段的单元定义为第一单元，将非压接段的单元定义为第二单元。
[0088]
具体的，电缆接头具有呈轴对称的特征，为减少计算量，可取左半轴或右半轴部分，并对左半轴或右半轴部分进行等效分段处理，得到多个单元，其中，压接段包括位于电缆接头的最左段和最右段部分，作为一种示例，如图4中的f段即为压接段，则有a～g为第一单元，f为第二单元。
[0089]
在一种可选的实施方式中，所述步骤s14“考虑分段后的每一单元的结构与材料特性，结合所述第一复介电常数方程和所述第二复介电常数方程，计算所述每一所述单元电路随频率变化的阻抗与导纳”具体包括s141～s142：
[0090]
步骤s141，对于每一所述单元电路，计算所述单元电路随频率变化的分布电阻和分布电感分布，并根据所述分布电阻和所述分布电感，计算所述单元电路随频率变化的阻抗；
[0091]
s142，计算所述单元电路中每一材料结构层随频率变化的导纳，并对所有材料结构层随频率变化的导纳进行并联计算，得到所述单元电路随频率变化的导纳；其中，所述单元电路含有的材料结构层包括主绝缘层和半导电阻水层，同时还包括有内半导电屏蔽层和外半导电屏蔽层中的至少一种，且所述内半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第一复介电常数方程计算得到的，所述外半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第二复介电常数方程计算得到的。
[0092]
在一种实施方式中，所述步骤s141中，单元电路随频率变化的分布电阻通过如下步骤计算：
[0093]
当所述单元电路为第一单元电路时，根据如下公式计算所述第一单元电路随频率变化的分布电阻：
[0094][0095]
当所述单元电路为第二单元电路时，根据如下公式计算所述第二单元电路随频率变化的分布电阻：
[0096][0097][0098]a′
＝a
″
+δd
[0099][0100]
其中，r(ω)为第一单元的分布电阻，ω为角频率，a1为内导体外半径，a2为外导体内半径，ρ1为内导体电阻率，ρ2为外导体电阻率，μ0为真空磁导率，r
′
(ω)为第二单元的分布电阻，k为接触系数，a
′
为电缆本体的导体半径，a
″
为电缆接头压接段导体的半径，ρ
′
为正常导体电阻率，ρ
″
电缆接头压接段导体电阻率，δd为电缆接头压接段的厚度，l为第一单元电路的长度，l
′
为第二单元电路的长度。
[0101]
值得说明的是，本发明实施例考虑到电缆接头由于压接原因，在导体连接处会存在接触电阻，接触电阻会导致缆芯的半径和电导率发生变化，因此为精确计算电缆接头压接段接触电阻的大小，对于第二单元，如图4中的g段，考虑加入接触系数k来衡量该段电阻值的变化，从而能够准确计算第二单元的电阻值，进而能够准确计算第二单元的阻抗值。
[0102]
在一种实施方式中，所述步骤s141中，所述单元电路的分布电感通过如下步骤获得：
[0103]
当所述单元电路为第一单元电路时，根据如下公式计算所述第一单元电路的分布电感：
[0104][0105]
当所述单元电路为第二单元电路时，根据如下公式计算所述第二单元电路的分布电感：
[0106][0107][0108][0109]
其中，l(ω)为第一单元电路的分布电感，ω为角频率，a1为电缆本体导体半径，a2为外导体内半径，μ0为真空磁导率，ρ1为内导体电阻率，ρ2为外导体电阻率，l
′
(ω) 为第二单元的分布电感，ρ
″
电缆接头压接段导体电阻率，a
″
为电缆接头压接段导体的半径，y为所述电缆接头压接段的轴向长度，l为第一单元电路的长度，l
′
为第二单元电路的长度。
[0110]
在本发明实施例中，每一单元电路的分布电感由内导体的自感、外导体的自感和内导体与外导体之间的互感组成。对于电缆接头非压接段，即第一单元，可将其等效为无限长直导体进行计算，在计算时将内导体的自感、外导体的自感和内导体与外导体之间的互感进行累加即可。而对于电路接头压接段，即第二单元，由于电缆接头压接段长度较短，与电缆接头铜屏蔽层外径相差不大，因此不能将其假设为无限长直导体进行计算。故考虑电缆压接段为非无限长导体，对其电感计算进行修正。由于电缆压接段即所对应的区域电感
值不单受电缆压接段产生的磁链影响，还受到两侧半无限长导体产生磁链的影响，故在计算过程中可先忽略电缆压接缺陷导致的接头处电导率变化，将整条电缆线路当作均匀无限长直导线进行计算，再减去压接段与相同长度正常缆芯磁链的差值，得到该区域的总的磁链，进而求解电感值。
[0111]
由上述，即可获得电缆接头分段后的各单元的分布电感，进而可以计算出电路接头整体的电感值，由于每单元的电感值相当于并联结构，在计算根据公式(这里的l1，l2指的是各单元电路的分布电感)，即可得到电缆接头整体的电感值。
[0112]
进一步的，所述单元电路随频率变化的阻抗通过如下公式计算：
[0113]
z＝r+jωl
[0114]
其中，l为各单元电路的分布电阻，l为各单元电路的分布电感。当单元电路为第一单元电路时，l为第一单元电路的分布电感l(ω)，当单元电路为第二单元电路时，l为第二单元电路的分布电感l
′
(ω)。
[0115]
在一种实施方式中，所述步骤s142“计算所述单元电路中每一材料结构层随频率变化的导纳，并对所有材料结构层随频率变化的导纳进行并联计算，得到所述单元电路随频率变化的导纳；其中，所述单元电路含有的材料结构层包括主绝缘层和半导电阻水层，同时还包括有内半导电屏蔽层和外半导电屏蔽层中的至少一种”，即根据如下公式计算所述单元电路随频率变化的导纳：
[0116][0117]
其中，yi为材料结构层的导纳。
[0118]
示例性的，令y1为内半导电屏蔽层的导纳，y2为外半导电屏蔽层的导纳，y3为主绝缘层的导纳，y4为半导电阻水层导纳。则在一些实施例中：
[0119]
当所述单元电路包括主绝缘层、半导电阻水层和内半导电屏蔽层时，所述单元电路随频率变化的导纳为：
[0120]
当所述单元电路包括主绝缘层、半导电阻水层和外半导电屏蔽层时，所述单元电路随频率变化的导纳为：
[0121]
当所述单元电路包括主绝缘层、半导电阻水层、内半导电屏蔽层和外半导电屏蔽层时，所述单元电路随频率变化的导纳为：
[0122]
在一种实施方式中，所述内半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第一复介电常数方程计算得到的，所述外半导电屏蔽层随频率变化的导纳是根据所述第二复介电常
数方程计算得到的，具体为：
[0123]
根据如下公式计算内半导电屏蔽层的导纳：
[0124][0125]
根据如下公式计算外半导电屏蔽层的导纳：
[0126][0127]
其中，g1(ω)为内半导电屏蔽层的导纳，ω为角频率，ε0为真空介电常数，为第一复介电常数方程，r
o1
为内半导电屏蔽层的外半径，r
i1
为内半导电屏蔽层的内半径，y2(ω)为外半导电屏蔽层的导纳，为第二复介电常数方程，r
o2
为外半导电屏蔽层的外半径，r
i2
为外半导电屏蔽层的内半径。
[0128]
在一些实施方式中，主绝缘层的导纳和半导电阻水层的导纳均是根据计算，其中，n＝3，4；且的值可通过现有技术直接获取。
[0129]
在一种实施方式中，所述步骤s15“根据每一所述单元电路随频率变化的阻抗与导纳，计算在不同频率下所述电缆接头沿轴向长度变化的特征阻抗、波速度和传播系数，并根据所述特征阻抗和所述传播系数，计算所述电缆接头的转移矩阵与传输系数”中的特征阻抗z0，波速度υ和传播系数γ计算如下式所示：
[0130][0131][0132][0133]
其中，z为单元电路的阻抗，y为单元电路的导纳，c为单元电路中与电导并联的电容。
[0134]
在一种实施方式中，所述电缆接头的转移矩阵通过以下步骤计算：
[0135]
将所述电缆接头等效为多个同轴串联的单元，并根据每一所述单元对应的传播系数、轴向长度和特征阻抗，计算每一所述单元的转移矩阵特征参数；
[0136]
计算所有所述单元的转移矩阵特征参数的乘积，得到所述电缆接头的转移矩阵。
[0137]
在一种实施方式中，所述单元的转移矩阵特征参数通过如下公式计算：
[0138][0139]
其中，表示第i个单元的转移矩阵特征参数，γi为等效电路中第i个单元
电路对应的传播系数，li为第i个单元的轴向长度，z
oi
为等效电路中第i个单元电路对应的特征阻抗。
[0140]
具体的，由于实际电路中，电缆接头两端均与电缆本体连接，在考虑行波折反射时，可将接头等效二端口网络两端的参考阻抗均设为电缆本体的特征阻抗。进而，在一种实施方式中，所述电缆接头的传输系数通过如下公式计算：
[0141][0142]
其中，tj为所述电缆接头的传输系数，zo为所述电缆接头的特征阻抗，a、b、c、 d均为所述电缆接头的转移矩阵中的元素。
[0143]
在一次实验中，对一电缆型号为yjlw03-z-64/110kv-1
×
630mm2的整体预制式高压电缆接头进行了本发明实施例提供的考虑半导电屏蔽层宽频特性的高压电缆接头频响建模方法，并获得了如图6所示的电缆接头内、外半导电屏蔽层参数随频率的变化情况。
[0144]
基于内、外半导电屏蔽层实测数据，通过数学拟合，得到电缆接头内、外半导电屏蔽层宽频介电常数方程，将其代入电缆接头分布参数模型中，计算其频响特征参数。如图7给出了直通接头在1mhz频率下的电缆接头沿轴向特征阻抗变化情况。
[0145]
不同频率下接头沿轴向特征阻抗变化情况如下图8所示，从图中可以发现尽管电缆接头特征阻抗随着轴向距离具有明显的变化趋势，但该电缆接头在高频范围内频变参数保持了良好的一致性，具有较低的频率依赖特性。
[0146]
根据转移矩阵与传输系数，可计算得到如图9所示的电缆接头在1mhz— 100mhz范围内的传输系数幅值。随着信号频率的升高，中间接头传输系数幅值整体呈振荡式衰减，当信号频率为100mhz时，其传输系数幅值约0.85。
[0147]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。