电缆本体特高频辐射特性仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种电缆本体特高频辐射特性仿真方法和系统，其方法包括步骤：对预先构建的电缆本体模型及其外部空间进行自适应网格划分；对仿真中的局部放电信号源进行设置；设置一个以上的数据采集点；经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出电缆本体中局部放电信号的特高频辐射特性。本发明专利技术的仿真结果可以良好的拟合工程实际，而且相比于现场试验具有更好的经济性和可实施性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿真
，特别是涉及一种电缆本体的特高频辐射特性仿真方法和系统。
技术介绍
交联聚乙烯(简称XLPE)电缆本体是电缆绝缘的薄弱环节和运行故障多发部位。其内部存在大量复合界面，在铜屏蔽、半导体屏蔽、绝缘层和线芯的剥切处产生电应力集中现象，而现场制作安装过程中又难以避免 灰尘、导电微粒、水分等杂质侵入，从而在电缆中间接头形成潜在的缺陷，在电缆运行过程中极易引起局部放电，甚至导致绝缘事故的发生。因此，有必要研究典型局部放电脉冲信号源在电缆本体的特高频辐射特性图谱，并将研究成果与工程实际相联系，使成果实现工程化。电缆本体在发生局部放电时会产生纳秒级的脉冲电流，频率范围可以达到数兆赫兹，特高频局部放电的检测法是利用特高频传感器接收局部放电脉冲激发的电磁波信号，其检测频率范围高(300兆赫兹 3吉赫兹)，能避开现场存在的诸多低频段，具有良好的抗干扰性和较高的灵敏度，但这种检测方法尚处于起步阶段。此外，由于，电缆本体的多层屏蔽结构会影响电磁波的传播，复合介质交界面的折射、反射也会引起信号衰减和畸变的发生，这些诸多因素增加了特高频局部放电信号的检测法检测信号的难度，因此，有必要研究典型局部放电脉冲信号源在电缆本体特高频辐射特性，如衰减特性、辐射方向等等，并将研究成果与工程实际相联系，使成果实现工程化，如对合理的选择特高频传感器的型号、检测位置进行指导。传统的研究电缆本体中局部放电信号的特高频辐射特性一般是建立真实的试验模拟平台，进行试验验证，但是这种方式成本较高、工程量大，而且不同的试验条件可能会得出不同的结果，同时，由于实际试验中，会存在各种噪声及其他因素的影响，信号在电缆本体中衰减又较为剧烈，往往实际检测中不能得到良好的试验结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电缆本体的特高频辐射特性仿真方法和系统，通过仿真的方式研究电缆本体中的局部放电信号的特高频辐射特性。本专利技术的目的通过如下技术方案实现一种电缆本体特高频辐射特性仿真方法，包括如下步骤对预先构建的电缆本体模型及其外部空间进行自适应网格划分；对仿真中的局部放电信号源进行设置；设置一个以上的数据采集点；经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出电缆本体中局部放电信号的特高频辐射特性。一种电缆本体特高频辐射特性仿真系统，包括仿真初始设置模块，用于对预先构建的电缆本体模型及其外部空间进行自适应网格划分、对仿真中的局部放电信号源进行设置、设置一个以上的数据采集点；仿真分析模块，用于经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出电缆本体中局部放电信号的特高频辐射特性。依据上述本专利技术的方案，通过对预先电缆本体模型及其外部空间进行自适应网格划分，可实现在保证仿真结果精度前提下增加仿真可实施性，通过对仿真中的局部放电信号源进行设置以及数据采集点的设置可以便于得出特高频辐射特性。本专利技术得到的仿真结果可以良好的拟合工程实际，而且相比于现场试验具有更好的经济性和可实施性。附图说明图I为本专利技术电缆本体特高频辐射特性仿真方法的实施例流程示意图；图2为本专利技术电缆本体特高频辐射特性仿真系统的第一实施例的结构框图； 图3为本专利技术电缆本体特高频辐射特性仿真系统的第二实施例的结构框图；图4为图或图3中的仿真分析模块的结构框图；图5为本专利技术电缆本体特高频辐射特性仿真系统的另一实施例的结构框图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术进行详细阐述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例I参见图I所示，为本专利技术电缆本体特高频辐射特性仿真方法的实施例流程示意图，如图I所示，该实施例中的电缆本体特高频辐射特性仿真方法包括如下步骤步骤SlOl :对预先构建的电缆本体模型及其外部空间进行自适应网格划分，进入步骤S102，由于考察的是辐射特性，电缆本体模型外部空间远大于绝缘接头本身，因此，一般需要对电缆本体模型及其外部空间进行自适应划分，以满足精度和广度的要求，如电缆本体模型很多部件结构较细，不允许使用较大的网格划分，但是电缆本体模型整体又十分巨大，都使用较细的网格划分是，计算量会很大，因此，引入自适应网格划分的方式，对电缆本体模型实体部分进行细化，而对外部空间使用较大尺寸的网格划分，可以实现仿真结果精度和仿真可实施性的完美结合，这部分一般都可以通过现有技术实现，不予加以赘述；步骤S102:对仿真中的局部放电信号源进行设置，进入步骤S103，其中，设置局部放电信号源一般是根据实际中电缆本体中可能发生局部放电的位置，及实际的局部放电信号源的类型对对仿真中的局部放电信号源进行设置；步骤S103:设置一个以上的数据采集点，进入步骤S104，其中，设置一个以上的数据采集点一般需要选取合理的数据采集点，以便得到明显的准确的仿真结果，也方便特高频辐射特性的得出；步骤S104 :经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出电缆本体特高频辐射特性，采集结果中一般包括各数据采集点得到的场强波形图等，可以根据场强波形图读取各个方向的场强峰峰值，再根据各个数据采集点的场强峰峰值得出电缆本体特高频辐射特性，如在步骤S103沿着同一方向分别设置了若干个数据采集点，每个数据采集点距离局部放电信号源的远近不同，通过对比这些观测点的场强峰峰值，就可以得到步骤S102设置的局部局部放电信号源辐射的电池波沿着数据采集点设置方向的衰减情况，根据这一衰减情况，就可以很好的指导现场试验。上述步骤S101、步骤S102、步骤S103是仿真的初始设置步骤，在实际操作过程中，通过更改仿真 的初始设置，可以得到更精确的拟合现场试验的结果，具有较高的准确性。依据上述本专利技术的方案，通过对预先电缆本体模型及其外部空间进行自适应网格划分，可实现在保证仿真结果精度前提下增加仿真可实施性，通过对仿真中的局部放电信号源进行设置以及数据采集点的设置可以便于得出特高频辐射特性。本专利技术得到的仿真结果可以良好的拟合工程实际，而且相比于现场试验具有更好的经济性和可实施性。在步骤SlOl中提及预先构建的电缆本体模型，在其中一个实施例中，构建的电缆本体模型可以是根据电缆本体的尺寸及其材料的电气参数构建电缆本体模型，其中，构建的电缆本体模型为一个三维模型，材料的电气参数包括电导率及相对介电常数，在实际操作中，构建电缆本体模型可以使用Pro/E软件,Pro/E软件(Pro/Engineer操作软件)是美国参数技术公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE —体化的三维软件，可以在XFDTD软件中进行各部件的材料电气参数的设置，XFDTD软件是基于时域有限差分(FDTD)方法的全波三维电磁场仿真软件，但本专利技术不限于使用Pro/E软件和XFDTD，根据电缆本体的尺寸及其材料的电气参数构建电缆本体模型具体可以包括步骤SlOOa :分别根据电缆本体各部件的尺寸搭建各部件模型，其中，在搭建各部件模型的过程中一般可以采用从里到外的顺序依次搭建，各部件模型一般包括线芯模型、内半导电层模型、电缆主绝缘模型、外半导电层模型、绝缘密封模型、外部屏蔽铜壳模型、热缩管模型、绝缘胶带模型；步骤SlOOb :根据各部件材料的电气参数对各部件模型的材料电气参数进行设置，由于各部件模型的材料电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆本体特高频辐射特性仿真方法，其特征在于，包括如下步骤 对预先构建的电缆本体模型及其外部空间进行自适应网格划分； 对仿真中的局部放电信号源进行设置； 设置一个以上的数据采集点； 经预设时间仿真后得到各数据采集点的采集结果，根据各数据采集点的采集结果分析得出电缆本体中局部放电信号的特高频辐射特性。2.根据权利要求I所述的电缆本体特高频辐射特性仿真方法，其特征在于，还包括步骤根据电缆本体的尺寸及其材料的电气参数构建电缆本体模型，所述根据电缆本体的尺寸及其材料的电气参数构建电缆本体模型包括如下步骤 分别根据电缆本体各部件的尺寸搭建各部件模型； 根据各部件材料的电气参数对各部件模型的材料电气参数进行设置。3.根据权利要求2所述的电缆本体特高频辐射特性仿真方法，其特征在于，所述各部件模型包括线芯模型、内半导电层模型、电缆主绝缘模型、外半导电层模型、绝缘密封模型、外部屏蔽铜壳模型、热缩管模型、绝缘胶带模型。4.根据权利要求I所述的电缆本体特高频辐射特性仿真方法，其特征在于 所述对仿真中的局部放电信号源进行设置包括设置脉冲的类型、宽度、幅值、以及仿真中的局部放电信号源的位置； 或者/和 所述设置一个以上的数据采集点包括在两两垂直的三个方向上分别设置一个以上的数据采集点； 或者/和 所述根据各数据采集点的采集结果得到电缆本体特高频辐射特性包括步骤根据仿真结果获取不同信号源条件下同一数据采集点的峰峰值变化规律和/或获取同一信号源条件下不同数据采集点的峰峰值变化规律； 或者/和 所述根据各数据采集点的采集结果得到电缆本体特高频辐射特性包括步骤根据仿真结果获取不同信号源条件下同一数据采集点的频谱变化规律和/或获取同一信号源条件下不同数据采集点的频谱变化规律。5.根据权利要求I至4之一所述的电缆本体特高频辐射特性仿真方法，其特征在于，还包括步骤 根据电缆本体中局部放电信号的特高频辐射特性分析出在电缆本体中装设特高频传感器的位置和型号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆国俊，熊俊，詹花茂，李光茂，易满成，钟少泉，邓杞绍，何志雄，谢剑翔，李成榕，刘宏波，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：