一種平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電纜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在土地資源緊張和環(huán)境保護(hù)的要求下，可供使用的架空線走廊越來(lái)越少，使得地 下電纜的應(yīng)用變得更加廣泛和普遍，與此同時(shí)，對(duì)電纜的排列敷設(shè)、安全運(yùn)行、維護(hù)檢修等 方面都開(kāi)展逐步深入的研宄，其中研宄和計(jì)算平行敷設(shè)的電力電纜的感應(yīng)電壓具有重大意 義。
[0003] 在雙回路的電纜走線，尤其是在多回路的電纜隧道中，正常運(yùn)行下，每根電纜都會(huì) 在周圍的環(huán)境中產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，形成了 一個(gè)相互疊加的電磁場(chǎng)。由于電磁感應(yīng)的存在， 使得即使與電源端切斷停電的電纜會(huì)因布設(shè)在周邊的電纜或架空線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，隨 著電纜長(zhǎng)度的增加，感應(yīng)電壓越高，這對(duì)工場(chǎng)中進(jìn)行電纜檢修的工作人員帶來(lái)潛在危險(xiǎn)。因 此，求出停電檢修的故障電纜的感應(yīng)電壓，對(duì)電纜的安全維護(hù)檢修具有重大的意義，可以為 施工人員提供評(píng)估檢修現(xiàn)場(chǎng)的安全系數(shù)、危險(xiǎn)程度等重要信息，并對(duì)此做出相應(yīng)的保護(hù)措 施。除此之外，在現(xiàn)有的電纜走線路徑中增添新的回路，會(huì)改變?cè)械碾姶怒h(huán)境，已有線電 纜和新添電纜的感應(yīng)電壓也隨之不同，此時(shí)感應(yīng)電壓的大小可作為評(píng)估新設(shè)電纜絕緣安全 性的重要參考信息?，F(xiàn)時(shí)的文獻(xiàn)資料提出電纜的感應(yīng)電壓簡(jiǎn)化的計(jì)算公式，只在少回路、電 纜三相運(yùn)行平衡的條件下適用，但對(duì)于回路數(shù)多、敷設(shè)排列形式多樣的平行電纜群，不具備 普適性。
[0004] 根據(jù)電磁理論，若要計(jì)算其中一段電纜的感應(yīng)電壓，需求出剩余的每一根電纜對(duì) 其的感應(yīng)電勢(shì)，再根據(jù)相量疊加原理，求出最終的合成感應(yīng)電壓。按傳統(tǒng)的人工手動(dòng)計(jì)算方 式，需要求出所有電纜兩兩之間的距離，即使根據(jù)施工圖紙來(lái)求取距離，亦不直觀方便，若 其中一根電纜的位置發(fā)生變化，一部分計(jì)算又需重新手工調(diào)整。在電纜隧道中，每一回路的 電纜的載流量也不盡相同，這也導(dǎo)致計(jì)算中需要重復(fù)代入相應(yīng)的載流值。若電纜間磁場(chǎng)有 效鉸鏈的長(zhǎng)度不一致，則每一步的計(jì)算都要代入相應(yīng)的長(zhǎng)度，使得計(jì)算量變得更加繁重。
[0005] 現(xiàn)有文獻(xiàn)的研宄不完整、簡(jiǎn)化公式不具備普適性和人工手動(dòng)計(jì)算繁復(fù)、緩慢、易出 錯(cuò)、非實(shí)時(shí)的缺點(diǎn)，使得提出一種簡(jiǎn)便、有效、快速的計(jì)算出電纜群中感應(yīng)電壓的方法顯得 十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種簡(jiǎn)便、快速的平行電力 電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法。
[0007] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法， 步驟如下：
[0008] S1、將每根電纜作為一個(gè)對(duì)象，獲取每根電纜的基本參數(shù)，分別作為電纜對(duì)象的屬 性；
[0009] S2、將所有電纜對(duì)象的同一個(gè)屬性提取出來(lái)，構(gòu)成一個(gè)相應(yīng)的屬性矩陣，在各屬性 矩陣中各元素下標(biāo)標(biāo)志對(duì)應(yīng)的電纜，同根電纜的屬性在各屬性矩陣中對(duì)應(yīng)的下標(biāo)相同； [0010] S3、求取電纜平行間距以及電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度，并且分別建立電纜平行間距矩 陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣，在電纜平行間距矩陣中記錄各電纜與其他電纜的平行間 距，在電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣中記錄各電纜與其他電纜的磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度，其中電纜平行 間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣中各元素下標(biāo)分別標(biāo)志對(duì)應(yīng)的兩根電纜；
[0011] S4、獲取待求電纜在各屬性矩陣中屬性對(duì)應(yīng)的下標(biāo)，通過(guò)該下標(biāo)訪問(wèn)各屬性矩陣， 獲取待求電纜對(duì)象的所有屬性；
[0012] S5、獲取待求電纜與其他電纜在電纜平行間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣中 對(duì)應(yīng)的下標(biāo)，通過(guò)該下標(biāo)訪問(wèn)電纜平行間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣，獲取待求電 纜和其他各電纜之間的電纜平行間距和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度；
[0013] S6、將步驟S4中獲取到的待求電纜對(duì)象的所有屬性與步驟S5獲取到的待求電纜 和其他各電纜之間的電纜平行間距和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度代入到感應(yīng)電壓公式中，求取其 他各電纜對(duì)待求電纜的感應(yīng)電勢(shì)分量，最后將各個(gè)感應(yīng)電勢(shì)分量合成求得待求電纜的合成 感應(yīng)電壓。
[0014] 優(yōu)選的，電纜的基本參數(shù)包括電纜的導(dǎo)體等效半徑、外套厚度、電纜整體外徑、電 纜長(zhǎng)度、電纜位置、電纜的通電情況、載流量和電流的相角。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟S3中電纜平行間距的求取過(guò)程如下：
[0016] S3-1、以電纜的橫向截面建立帶有坐標(biāo)系統(tǒng)的容器平面，作為電纜對(duì)象的放置平 面，其中電纜對(duì)象以同心圓的圖形形式在上述平面容器中呈現(xiàn)；
[0017] S3-2、以電纜對(duì)象橫向截面的圓心的坐標(biāo)作為標(biāo)識(shí)電纜對(duì)象的位置參數(shù)；
[0018] S3-3、將所有電纜對(duì)象橫向截面的圓心坐標(biāo)值作為數(shù)組元素構(gòu)成一個(gè)位置數(shù)組 [(X1, y)，（x2, y2)，· · ·，（Xi, yj，· · ·，（xn，yn)]，其中（Xi, y)為電纜 i 的圓心坐標(biāo)值，i = 1, 2,... η ；
[0019] S3-4、根據(jù)勾股定理，以位置數(shù)組中元素的下標(biāo)作為循環(huán)計(jì)數(shù)變量，應(yīng)用循環(huán)結(jié) 構(gòu)，計(jì)算出位置數(shù)組中各個(gè)元素兩兩之間的距離，生成一個(gè)記錄所有電纜兩兩之間的電纜 平行間距矩陣：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟如下： 51、 將每根電纜作為一個(gè)對(duì)象，獲取每根電纜的基本參數(shù)，分別作為電纜對(duì)象的屬性； 52、 將所有電纜對(duì)象的同一個(gè)屬性提取出來(lái)，構(gòu)成一個(gè)相應(yīng)的屬性矩陣，在各屬性矩陣 中各元素下標(biāo)標(biāo)志對(duì)應(yīng)的電纜，同根電纜的屬性在各屬性矩陣中對(duì)應(yīng)的下標(biāo)相同； 53、 求取電纜平行間距以及電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度，并且分別建立電纜平行間距矩陣和 電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣，在電纜平行間距矩陣中記錄各電纜與其他電纜的平行間距，在 電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣中記錄各電纜與其他電纜的磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度，其中電纜平行間距矩 陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣中各元素下標(biāo)分別標(biāo)志對(duì)應(yīng)的兩根電纜； 54、 獲取待求電纜在各屬性矩陣中屬性對(duì)應(yīng)的下標(biāo)，通過(guò)該下標(biāo)訪問(wèn)各屬性矩陣，獲取 待求電纜對(duì)象的所有屬性； 55、 獲取待求電纜與其他電纜在電纜平行間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣中對(duì)應(yīng) 的下標(biāo)，通過(guò)該下標(biāo)訪問(wèn)電纜平行間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣，獲取待求電纜和 其他各電纜之間的電纜平行間距和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度； 56、 將步驟S4中獲取到的待求電纜對(duì)象的所有屬性與步驟S5獲取到的待求電纜和其 他各電纜之間的電纜平行間距和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度代入到感應(yīng)電壓公式中，求取其他各 電纜對(duì)待求電纜的感應(yīng)電勢(shì)分量，最后將各個(gè)感應(yīng)電勢(shì)分量合成求得待求電纜的合成感應(yīng) 電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法，其特征在于，電纜的基 本參數(shù)包括電纜的導(dǎo)體等效半徑、外套厚度、電纜整體外徑、電纜長(zhǎng)度、電纜位置、電纜的通 電情況、載流量和電流的相角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 S3中電纜平行間距的求取過(guò)程如下： S3-1、以電纜的橫向截面建立帶有坐標(biāo)系統(tǒng)的容器平面，作為電纜對(duì)象的放置平面，其 中電纜對(duì)象以同心圓的圖形形式在上述平面容器中呈現(xiàn)； S3-2、以電纜對(duì)象橫向截面的圓心的坐標(biāo)作為標(biāo)識(shí)電纜對(duì)象的位置參數(shù)； S3-3、將所有電纜對(duì)象橫向截面的圓心坐標(biāo)值作為數(shù)組元素構(gòu)成一個(gè)位置數(shù)組[(Xl，yi )，（x2, y2)，· · ·，（Xi, y)，· · ·，（xn, yn)]，其中（Xi, y)為電纜 i 的圓心坐標(biāo)值，i = 1，2, · · · η ; S3-4、根據(jù)勾股定理，以位置數(shù)組中元素的下標(biāo)作為循環(huán)計(jì)數(shù)變量，應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)，計(jì) 算出位置數(shù)組中各個(gè)元素兩兩之間的距離，生成一個(gè)記錄所有電纜兩兩之間的電纜平行間 距矩陣：
其中位置數(shù)組中各個(gè)元素兩兩之間的距離為： A,. = = +( V, -Vy)"; 其中（Xi, yi)和（Xj，yj)分別為電纜i和電纜j的橫向截面的圓心坐標(biāo)值，Dij和D 為 電纜i和電纜j之間的電纜平行間距。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 S3中電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度的求取過(guò)程如下： S3- I、以電纜的縱向平面建立帶有坐標(biāo)系統(tǒng)的容器平面，作為電纜對(duì)象的放置平面， 其中電纜對(duì)象以線段的圖形形式在上述平面容器中呈現(xiàn)； S3- II、以電纜始端距縱向界面始端距離為電纜始端位置，始端坐標(biāo)加上電纜長(zhǎng)度即為 電纜的終端位置； S3-III、將所有電纜的始端位置和終端位置作為數(shù)組元素構(gòu)成一個(gè)縱向長(zhǎng)度數(shù)組[Qll, Vl1), (h2，h2+l2)，···，（hiA+li)，···，（h n，hn+ln)];其中比為電纜i始端位置，Ii為電纜i 長(zhǎng)度，Vli為電纜i終端位置，i = 1，2,…η ; S3-IV、以縱向數(shù)組中元素的下標(biāo)作為循環(huán)計(jì)數(shù)變量，應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)，計(jì)算出各個(gè)元素 兩兩之間的磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度，生成一個(gè)記錄所有電纜兩兩之間的電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度的矩 陣：
其中縱向數(shù)組中各個(gè)元素兩兩之間的磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度為： Lij= L Ji= min {h i+li，hj+lj} -max {X，hj}，i = 1，2, · · · n，j = 1，2, · · · η ; 其中h為電纜i始端位置，h 為電纜i終端位置，為電纜j始端位置，h為電 纜j終端位置，h和Lm為電纜i和電纜j之間的電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 S6中其他各電纜j對(duì)待求電纜i的感應(yīng)電勢(shì)分量&為：
其中ω = 2 π f，f為電流的頻率；μ為磁導(dǎo)率&為電纜j的電流相量，包括相量的模 與相角；為待求電纜i和其他各電纜j之間的電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度；D #為待求電纜i和 其他各電纜j之間的電纜平行間距^為待求電纜i的導(dǎo)體等效半徑，η為電纜的總根數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟 S6中待求電纜i的合成感應(yīng)電壓U為：
其中η為電纜的總根數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種平行電力電纜感應(yīng)電壓的檢測(cè)方法，本發(fā)明方法將每根電纜作為一個(gè)對(duì)象，獲取每根電纜的基本參數(shù)，分別作為電纜對(duì)象的屬性；構(gòu)成各基本參數(shù)對(duì)應(yīng)的屬性矩陣，然后求取電纜平行間距以及電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度，并且分別建立電纜平行間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣，根據(jù)構(gòu)建的各基本參數(shù)對(duì)應(yīng)的屬性矩陣以及電纜平行間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣，以矩陣中元素的下標(biāo)作為循環(huán)計(jì)數(shù)變量，讀取屬性矩陣以及電纜平行間距矩陣和電纜間磁場(chǎng)鉸鏈長(zhǎng)度矩陣中的矩陣元素，應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)，依次求取其他各電纜對(duì)待求電纜的感應(yīng)電勢(shì)分量，最后將各個(gè)感應(yīng)電勢(shì)分量合成求得待求電纜的合成感應(yīng)電壓，具有感應(yīng)電壓檢測(cè)簡(jiǎn)便、快速的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01R19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104730315
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510117255
【發(fā)明人】劉剛, 黃樹(shù)權(quán), 金尚兒, 張坤銘, 黃嶠, 劉韻藝
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日