一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及高壓電工裝備領(lǐng)域，具體涉及一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電抗器、變壓器、互感器等大型電工裝備由繞組線圈及輔助的支撐、屏蔽系統(tǒng)構(gòu) 成，上述金屬導(dǎo)體因相臨布置會形成電容效應(yīng)，工程中用雜散電容表示。雜散電容在沖擊電 壓作用下或電路狀態(tài)變化暫態(tài)過程中，會影響電壓分布，形成寄生能量。因此，需要進行準(zhǔn) 確的評估和計算，以期在電氣和結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)加以優(yōu)化和抑制。
[0003] 根據(jù)經(jīng)典的電路理論，當(dāng)電工裝備的結(jié)構(gòu)尺寸遠遠小于激勵源波長時，裝備數(shù)學(xué) 建?？砂凑占袇?shù)電路處理。對于工程中最常見的二端網(wǎng)絡(luò)，考慮其雜散電容的電路結(jié) 構(gòu)為在主電路的基礎(chǔ)，在并聯(lián)一個等效的雜散電容，工程上將其稱為沖擊電容（例如電力 變壓器設(shè)計中要求的端口等效沖擊電容）。
[0004] 電工裝備內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，多個獨立導(dǎo)體構(gòu)成的系統(tǒng)，其雜散電容需要采用一 個η維矩陣進行表示。然而，如上所述，集中參數(shù)電路建模需要的是端口等效沖擊電容，為 此需要研究多導(dǎo)體系統(tǒng)通過分布電容矩陣求取端口等效沖擊電容的有效方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定 方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] 所述方法包括：
[0008] 步驟1 :將多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)中的導(dǎo)體按照0, 1，2, . . .，i，. . .，η進行編號，0號 導(dǎo)體為參考地電位導(dǎo)體；構(gòu)建所述多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)的導(dǎo)體帶電量與電位之間的關(guān)系模 型f=命，q為導(dǎo)體帶電量矩陣，β為系數(shù)矩陣，供為導(dǎo)體電位矩陣；
[0009] 步驟2 :修改所述系數(shù)矩陣β;
[0010] 步驟3:假定所述多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)中除了構(gòu)成輸入端口的兩個導(dǎo)體外，其余 導(dǎo)體的帶電量均為〇,得到新的關(guān)系模型=典Η
[0011] 步驟4 :依據(jù)所述新的關(guān)系模型f 計算所述輸入端口的等效電容C'。
[0012] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)體帶電量矩陣q的表達式為：
[0013] q= [q!q2 …qn]T (1)
[0014] 所述系數(shù)矩陣β的表達式為：
[0015] (2j
[0016] 所述導(dǎo)體電位矩陣#的表達式為：
[0017]
(3)
[0018] 其中，qiq2…1分別為l，2，...，i，...，n編號導(dǎo)體的帶電量，鋝愁：··· ％分 別為1，2, . . .，i，. . .，η編號導(dǎo)體的電位，β^~βnn為系數(shù)矩陣的系數(shù)；
[0019] 優(yōu)選的，所述系數(shù)矩陣中第i行第j列的系數(shù)β^計算公式為：
[0020] βχ? =-C (4)
[0021] 其中，為i編號導(dǎo)體與j編號導(dǎo)體之間的分布電容，i= 1，2. ..n，j= 1，2. ..η， Q,=C,ρ ；為i編號導(dǎo)體與0編號導(dǎo)體之間的分布電容；
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟2中修改系數(shù)矩陣β:
[0023] 將所述系數(shù)矩陣β進行分割后的表達式為：
[0024]
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟3中得到的導(dǎo)體帶電量矩陣q'的表達式為：
[0026] q，=[qi 0 …0]T (6)
[0027] 所述關(guān)系模型y=#辦的表達式為：
[0028]
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟4中依據(jù)關(guān)系模型十算等效電容C':
[0030] 步驟⑴：對步驟3中得到關(guān)系模型進行矩陣劃分：
[0031]
[0032] 其中，B為n-1階的方陣，b為n-1階的列向量，#為n-1階的列向量，
[0033] 步驟⑵：對步驟⑴中得到的關(guān)系模型# 進行降低維度，得到1編號導(dǎo)體帶 電量的計算公式為：
[0034]
[0035] 步驟（3):依據(jù)所述1編號導(dǎo)體帶電量的計算公式得到所述等效電容C'的計算公 式為：
[0036] C' =(βn-bTBJb) (10) 〇
[0037] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：
[0038] 本發(fā)明提供的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，適用于多種電工裝備 關(guān)口等效沖擊電容的計算，確定方法簡潔、規(guī)范，便于流程化操作；該方法邏輯嚴密，計算精 度高，采用矩陣運算，適合使用計算機運行。
【附圖說明】
[0039] 圖1 :本發(fā)明實施例中一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法流程圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0041] 本發(fā)明提供的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法的實施例如圖1所示， 具體為：
[0042] -、將多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)中的n+1導(dǎo)體按照0, 1，2, · · ·，i，· · ·，η進行編號，0號 導(dǎo)體為參考地電位導(dǎo)體。構(gòu)建多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)的導(dǎo)體帶電量與電位之間的關(guān)系模型 (6 =仰，q為導(dǎo)體帶電量矩陣，β為系數(shù)矩陣，貨為導(dǎo)體電位矩陣。
[0043] 本實施例中對于靜電獨立的多導(dǎo)體系統(tǒng)，通常將各導(dǎo)體上的帶電量與導(dǎo)體電位之 間的關(guān)系通過兩兩導(dǎo)體間的相互電容，即所謂分布電容來表示。對（n+1)個導(dǎo)體組成的系 統(tǒng)，令各導(dǎo)體按照〇 -η順序編號（0號導(dǎo)體為參考地電位導(dǎo)體），各導(dǎo)體帶電量與電位之間 的關(guān)系可表不為：
[0044]
[0045] 其中，爐8 = 0V是參考地電位，的（i=l,2,......η)是對應(yīng)導(dǎo)體的電位，q;(i= 1,2,……η)是對應(yīng)導(dǎo)體的帶電量。Q，。稱為自有分布電容，即各導(dǎo)體與0號導(dǎo)體間的分布 電容，Cu稱為互有分布電容，即相應(yīng)的兩個導(dǎo)體間的分布電容，且Cc。其中分布電 容僅與系統(tǒng)中所有導(dǎo)體的幾何形狀、尺寸、相互位置以及介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與導(dǎo)體所帶 電量無關(guān)。
[0046] 本實施例中等效端口電容的物理意義是：0號導(dǎo)體接地，1號導(dǎo)體的對地電壓為IV 時，1號導(dǎo)體上的帶電量（〇號導(dǎo)體接地），即C=q/U。除1號和0號導(dǎo)體外，系統(tǒng)內(nèi)的其他 導(dǎo)體的帶電量均為零，其他導(dǎo)體的電位都由1號導(dǎo)體電位和〇號導(dǎo)體電位來線性決定。
[0047] 因此，本實施例中導(dǎo)體帶電量矩陣q的表達式為：
[0048] q= [q!q2 …qn]T (2)
[0049] 系數(shù)矩陣β的表達式為：
[0050]
[0051] 導(dǎo)體電位矩陣#的表達式為：
[0052]
[0053] 其中，qiq2…qn分別為1，2, · · ·，i, · · ·，η編號導(dǎo)體的帶電量，約 "·死.分 別為1，2, . . .，i，. . .，η編號導(dǎo)體的電位，β^~βηη為系數(shù)矩陣的系數(shù)。
[0054] 系數(shù)矩陣中第i行第j列的系數(shù)βu計算公式為：
[0055] βχ? =-C (5)
[0056] 其中，為i編號導(dǎo)體與j編號導(dǎo)體之間的分布電容，i= 1，2. ..n，j= 1，2. ..η， k,=Cu，為i編號導(dǎo)體與0編號導(dǎo)體之間的分布電容。
[0057] 二、修改系數(shù)矩陣β。
[0058] 將系數(shù)矩陣β進行分割后的表達式為：
[0059]
[0060] 三、假定多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)中除了構(gòu)成輸入端口的兩個導(dǎo)體外，其余導(dǎo)體的帶 電量均為〇,得到新的關(guān)系模型0 ~。
[0061] 本實施例中導(dǎo)體帶電量矩陣q'的表達式為：
[0062] q' =[qi 0 · · · 0]T (7)
[0063] 關(guān)系模型f'=鮮的表達式為：
[0064]
[0065] 四、依據(jù)新的關(guān)系模型f' 計算輸入端口的等效電容C'。
[0066] 1、對步驟三中得到關(guān)系模型滲=雜進行矩陣劃分：
[0067]
[0068] 其中，B為n-1階的方陣，b為n-1階的列向量，#為n-1階的列向量， ψ=\ψ-?"'ψη ]'
[0069] 2、對步驟1中得到的關(guān)系模型進行降低維度，得到下式：
[0070]
[0071]
[0072] 將式（11)代入式（10)得到1編號導(dǎo)體帶電量的計算公式為：
[0073]
[0074] 3、依據(jù)1編號導(dǎo)體帶電量的計算公式得到所述等效電容C'的計算公式為：
[0075] C1 =(β n-bTB Jb) (13)
[0076] 本實施例中1編號導(dǎo)體電位為IV時，其帶電量的數(shù)值為C。
[0077] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實 施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得 的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟1 :將多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)中的導(dǎo)體按照0, 1，2,...，i，...，η進行編號，0號導(dǎo) 體為參考地電位導(dǎo)體；構(gòu)建所述多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)的導(dǎo)體帶電量與電位之間的關(guān)系模型 = q為導(dǎo)體帶電量矩陣，β為系數(shù)矩陣，#為導(dǎo)體電位矩陣； 步驟2 :修改所述系數(shù)矩陣β ; 步驟3 :假定所述多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)中除了構(gòu)成輸入端口的兩個導(dǎo)體外，其余導(dǎo)體 的帶電量均為〇,得到新的關(guān)系模型V =及賢； 步驟4 :依據(jù)所述新的關(guān)系模型^ 計算所述輸入端口的等效電容C'。2. 如權(quán)利要求1所述的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，其特征在于，所 述導(dǎo)體帶電量矩陣q的表達式為： q = [q! q2 …qn]T (1) 所述系數(shù)矩陣β的表達式為：所述導(dǎo)體電位矩陣供的表達式為：其中，qi q2…qn分別為1,2，...，i，...，η編號導(dǎo)體的帶電量，灼％分別為 1，2,. . .，i,. . .，η編號導(dǎo)體的電位，β η~β nn為系數(shù)矩陣的系數(shù)。3. 如權(quán)利要求2所述的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，其特征在于，所 述系數(shù)矩陣中第i行第j列的系數(shù)β u計算公式為： (4) 其中，為i編號導(dǎo)體與j編號導(dǎo)體之間的分布電容，i = 1，2. ..n，j = 1，2.;為i編號導(dǎo)體與〇編號導(dǎo)體之間的分布電容。4. 如權(quán)利要求1所述的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，其特征在于，所 述步驟2中修改系數(shù)矩陣β : 將所述系數(shù)矩陣β進行分割后的表達式為：5. 如權(quán)利要求1所述的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，其特征在于，所 述步驟3中得到的導(dǎo)體帶電量矩陣q'的表達式為： q' = [q! 0 · · · 0]T (6) 所述關(guān)系模型f=_的表達式為：6.如權(quán)利要求1所述的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，其特征在于，所 述步驟4中依據(jù)關(guān)系模型計算等效電容C': 步驟（1):對步驟3中得到關(guān)系模型=及爐進行矩陣劃分：其中，B為n-1階的方陣，b為n-1階的列向量，拳為n-1階的列向量，#=[朽…爐,f; 步驟（2):對步驟（1)中得到的關(guān)系模型多供進行降低維度，得到1編號導(dǎo)體帶電量 的計算公式為：步驟（3):依據(jù)所述1編號導(dǎo)體帶電量的計算公式得到所述等效電容C'的計算公式 為：
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，包括步驟1構(gòu)建多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)的導(dǎo)體帶電量與電位之間的關(guān)系模型步驟2：修改系數(shù)矩陣β；步驟3：假定多導(dǎo)體靜電獨立系統(tǒng)中除了構(gòu)成輸入端口的兩個導(dǎo)體外，其余導(dǎo)體的帶電量均為0，得到新的關(guān)系模型步驟4：依據(jù)新的關(guān)系模型計算輸入端口的等效電容C′。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種電工裝備端口等效沖擊電容的確定方法，適用于多種電工裝備關(guān)口等效沖擊電容的計算，確定方法簡潔、規(guī)范，便于流程化操作。
【IPC分類】G01R27/26
【公開號】CN105334396
【申請?zhí)枴緾N201510725069
【發(fā)明人】紀鋒, 劉杰, 董巍, 張娟娟, 高沖
【申請人】國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月29日