【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电缆，具体为一种计及电缆接地环流的融合计算方法。
技术介绍
1、电力电缆以其占地空间少、性能稳定等优点在城市电网输电中获得了广泛应用。当电缆线芯导体中通过交流电流时，线芯电流会在周围产生交变电磁场，形成与线芯导体和金属护层同时相交链的磁通。根据法拉第电磁感应定律，电缆金属护层会不可避免地出现感应电动势。当电缆金属护层和大地或回流线构成有效闭合回路时，会形成金属护层环流。接地环流的存在将影响电缆的运行寿命，并降低电缆线芯载流量。
2、目前，电力电缆接地环流的计算方法主要包括解析计算方法与数值计算方法。解析计算方法计算接地环流时首先需要根据电缆的接地方式建立其接地环流计算的等值电路模型；接着，依据电磁场相关理论推导电路模型的参数计算式；最后，求解电路模型得到电缆接地环流的解析解。数值法采用数值方法，如有限元方法，直接计算接地工况下电缆的电磁场和环流。解析法计算效率高，但对于复杂敷设工况的电力电缆来说，解析法无论是在模型参数还是环流的精算精度方面都很难满足工程要求。数值计算方法计算精度高，但需要巨大的计算资源，尤其是对现代电力电缆环流计算来说，这种方法存在对复杂敷设方式适应性差、精确度低以及参数数值计算时网格畸变、离散误差积增、求解收敛性低等不足。
3、专利《基于多导体传输线理论的电缆金属护套接地环流计算方法》，公开号：cn114034905a，公开日：2022年2月11日，公开了：通过以大地为0号参考导体，建立电缆线芯、电缆金属护套与大地回路共n+1个导体构成的传输线的单位长度等值电路模型；根据
技术实现思路
1、本专利技术针对常规电缆环流计算方法应对复杂敷设方式存在无法兼顾计算效率与计算精度的局限性；提出了一种计及电缆接地环流的融合计算方法，通过构建电缆的目标实体模型，进而得到电缆交叉互联换位接地的等效电路模型；根据等效电路的等效电阻与等效电流结合电缆关键特征参数建立接地环流矩阵方程；基于有限元-小波无网格混合以及能量摄动对接地环流矩阵方程进行融合计算，获取接地环流的数值计算结果，解决了单一有限元法面对复杂计算场景局限性大、难以计算出精准的数值，以及单一无网格法无法处理插值型函数需要额外增加条件导致计算复杂化的问题，显著提高了电缆接地环流计算效率和可靠性，实现了电缆环流计算在提高计算效率的同时兼顾计算精度。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种计及电缆接地环流的融合计算方法，包括以下步骤：
3、s1、基于电力电缆接地属性构建电缆的目标实体模型；
4、s2、根据所述目标实体模型构建电缆交叉互联换位接地的等效电路模型；
5、s3、基于所述等效电路模型的等效电阻与等效电流结合电缆关键特征参数建立接地环流矩阵方程；
6、s4、基于有限元-小波无网格混合以及能量摄动对所述接地环流矩阵方程进行融合计算，获取接地环流的数值计算结果。
7、本方案中，通过构建电缆的目标实体模型，能够直观地呈现电缆系统的结构，为后续的电路等效和计算提供具体的对象；通过构建电缆交叉互联换位接地的等效电路模型，能够将复杂的物理电缆系统转化为便于分析的电路模型，更容易地建立电流、电压等电气参数之间的关系，为后续的数学方程建立提供基础；通过建立接地环流矩阵方程，能够综合考虑电缆各电气参数之间的耦合关系以及定量关系，精确地描述接地环流与其他电气参数的数学关系，为准确计算接地环流提供了数学模型基础；通过结合有限元法与小波无网格法，有效避免了有限元法在处理复杂几何形状和边界条件时，网格划分可能会变得非常复杂，而网格质量会影响计算精度的问题，以及避免了无网格法计算效率低、计算稳定性差的问题，显著提高了计算电缆环流的计算效率；同时通过能量摄动，能够处理电缆电磁场中微小的能量变化引起的环流变化等情况，确保获得更加准确的接地环流值；通过混合方法求解接地环流矩阵方程，实现了提高计算效率的同时能够兼顾计算精准度，克服了常规电缆环流计算方法应对复杂敷设方式存在网格畸变、离散误差积增、求解无法兼顾计算效率与计算精度的局限性，进一步保障了电缆环流计算的可靠性。
8、优选地，所述s1包括如下子步骤：
9、基于电力电缆的实际结构、实际接地方式与接地位置建立电缆模型；
10、对所述电缆模型进行网格剖分并进行电磁场分布仿真，根据仿真结果对所述电缆模型进行调整优化，以获取电缆的目标实体模型。
11、优选地，所述s2包括如下子步骤：
12、基于所述目标实体模型结合电缆的关键特征参数绘制电缆交叉互联接地时对应的电气接线图；
13、根据所述电气接线图建立等效电路图，获取等效电路模型。
14、优选地，所述s3包括如下子步骤：
15、基于各段电缆的金属护层和大地所构成回路的单位长度自感、金属护套电阻以及角频率计算电缆段金属护套的自阻抗；
16、根据各段电缆金属护套的自阻抗、感应电压结合所述等效电路模型的等效电阻与等效电流构建电缆金属护层的接地环流回路方程组；
17、基于所述接地环流回路方程组建立接地环流矩阵方程。
18、优选地，所述接地环流回路方程组的计算公式如下所示：
19、；
20、式中，表示金属护层上a相第i段线芯导体电流产生的感应电压，表示金属护层上b相第i段线芯导体电流产生的感应电压，表示金属护层上c相第i段线芯导体电流产生的感应电压；为在第i段金属护层上由b相和c相金属护层环流产生的感应电压，为在第i段金属护层上由a相和c相金属护层环流产生的感应电压，为在第i段金属护层上由a相和b相金属护层环流产生的感应电压；i表示金属护层交叉互联系统中第1段、第2段与第3段电缆线路，对应的取值为1、2、3；为a相电缆第i段金属护套上的自阻抗，为b相电缆第i段金属护套上的自阻抗，为c相电缆第i段金属护套上的自阻抗； 为a相金属护套的接地环流，为b相金属护套的接地环流，为c相金属护套的接地环流；为等效电路模型的等效电流；为等效电路模型的等效电阻。
21、优选地，所述基于所述接地环流回路方程组建立接地环流矩阵方程，包括：
22、基于各相金属护套的接地环流建立接地环流列向量；
23、基于电缆金属护套上的自阻抗构建自阻抗系数矩阵；
24、基于各相电缆金属护层上线芯导体电流产生的感应电压构建感应电动势列向量；
25、根据所述接地环流列向量、所述自阻抗系数矩阵以及所述感应电动势列向量融合构建接地环流矩阵方程。
26、优选地，所述自阻抗系数矩阵中各元素基于电缆的角频率、所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述S1包括如下子步骤：
3.根据权利要求1所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述S2包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述S3包括如下子步骤：
5.根据权利要求4所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述接地环流回路方程组的计算公式如下所示：
6.根据权利要求5所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述基于所述接地环流回路方程组建立接地环流矩阵方程，包括：
7.根据权利要求6所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述自阻抗系数矩阵中各元素基于电缆的角频率、所述等效电路模型的等效电阻以及电感参数进行计算。
8.根据权利要求6所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述接地环流矩阵方程计算公式如下所示：
9.根据权利要求6所述的计及电缆接地环
10.根据权利要求9所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述基于小波变换以及有限元插值对所述待求函数进行变换，建立有限元-小波无网格法的离散代数方程组，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述s1包括如下子步骤：
3.根据权利要求1所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述s2包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述s3包括如下子步骤：
5.根据权利要求4所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述接地环流回路方程组的计算公式如下所示：
6.根据权利要求5所述的计及电缆接地环流的融合计算方法，其特征在于：所述基于所述接地环流回路方程...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳骏，刘欢，金益迥，吕鑫，王裘潇，孙劼，戴文，蔡华波，方乙安，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司台州供电公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。