基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法技术

本发明专利技术涉及一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法，其特征在于：具体方法步骤包括：(1)局放信号选择；(2)电缆模型选择；(3)电缆局放信号仿真模型电路建立。通常用双指数震荡衰减模型(DEAOW)来模拟局放信号，选用Simulink中的Distributed parameters line作为线路模型，通过改变分布参数：单位长度的电阻R

【技术实现步骤摘要】
基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法
本专利技术涉及高压电缆放电信号处理
，特别是一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，城镇化的规模不断扩大，用电量不断增长。在人口众多的大城市中，由于电缆具有占地少、安全可靠性高、优化城市环境等优点，高压电缆的使用量逐渐增多。截止2012年底，国家电网公司系统在运6-500千伏电缆线路总长度为312441公里。随着电力电缆的广泛应用，并向着更高电压等级的方向迅速发展，投运时间较长的电缆因为电、热、机械、化学等因素引起的绝缘老化和故障事故屡见不鲜，并呈现增多的趋势，严重威胁电力系统安全可靠运行。一旦地下电缆发生故障，寻找及挖掘起来十分困难，不仅要浪费大量人力物力，带来难以估计的停电损失，而且会对其他行业及人们日常生活带来很大负面效应，造成严重的经济损失和社会影响。因此，研究电缆状态监测方法，对于延长电缆寿命、加强电缆运行的可靠性有着关键的作用。在电缆各种故障发生初期，由于电缆整体或绝缘结构发生了变化，就会引起电缆内部电荷分布的改变，进而造成某些部位场强偏大。在这种电场的作用下，电缆绝缘系统中会有部分区域发生局部放电，电力电缆局部放电量与电力电缆绝缘状况密切相关，因此基于局部放电的电缆检测方法得到了广泛应用。随着电缆局放检测的应用，电缆局放信号受到电缆长度、电缆型号、局放信号频率的影响问题日益突出，因此必须找到一种方法研究电缆局放信号的传输特性。本专利技术针对220kV高压电缆局放信号的传输特性进行研究，基于MATLAB/Simulink建立高压电缆局放信号传输模型，研究电缆的长度、型号、局放信号频率对局放信号传输的影响，以期对电缆局放检测研究提供技术方案。
技术实现思路
针对现有电缆局放检测局放信号受电缆长度、电缆型号和局放信号频率影响，以及220kV高压电缆局放信号传输模型较少等问题，本专利技术提供一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法，深入研究电缆局放传输特性，保证局放检测的准确性，保障电缆正常运行，进一步提高电力系统供配电的连续性和可靠性。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法，具体方法步骤如下：(1)局放信号选择用双指数震荡衰减模型DEAOW来模拟局放信号，其数学表达式为：f(t)＝A(e-1.3t/τ-e-2.2t/τ)sin(2πfct)(1)其中：A为局放脉冲幅值；τ为衰减系数；fc为振荡频率；t为时间；(2)电缆模型选择选用Simulink中的Distributedparametersline作为线路模型，通过改变分布参数：单位长度的电阻R0、电感L0、电容C0和漏电导G0，改变电缆的型号，电缆等效模型和参数设置如下：其中，DA为电缆屏蔽层直径；DC为电缆线芯直径；ε为材料相对介电常数；ε0为真空介电常数；μ0为磁导率；Li、Le分别为内部电感和外部电感；ρ为导线材料的电阻率；(3)电缆局放信号仿真模型电路建立基于Simulink搭建电缆局放信号仿真模型电路。而且，DA为电缆屏蔽层的电缆外径。而且，DC为电缆线芯直径的内径。而且，所述的电缆局放信号仿真模型电路包括时钟信号、函数模块、受控电压源、电缆、采样电阻、电压测量模块及示波器，所述的时钟信号连接函数模块，函数模块一路连接示波器，一路连接受控电压源，受控电压源正极连接电缆的正极，受控电压源负极接地线，电缆负极连接电压测量模块的正极，电压测量模块一路负极与电缆负极端串联，另一路连接示波器。而且，所述电缆局放信号仿真模型电路的分析工具为Discrete，s＝1e-08。而且，所述采样电阻的负极接地。本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术针对220kV高压电缆局放信号的传输特性进行研究，基于MATLAB/Simulink建立高压电缆局放信号传输模型，研究电缆的长度、型号、局放信号频率对局放信号传输的影响，以期对电缆局放检测研究提供技术方案。针对现有电缆局放检测局放信号受电缆长度、电缆型号和局放信号频率影响，以及220kV高压电缆局放信号传输模型较少等问题，本专利技术提供一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法，深入研究电缆局放传输特性，保证局放检测的准确性，保障电缆正常运行，进一步提高电力系统供配电的连续性和可靠性，本方法能较好的模拟220kV高压电缆局放信号传播特性，有利于深入认识电缆局放信号传播特性。附图说明图1为局放信号的双指数震荡衰减模型；图2为高压电缆的等效仿真模型；图3为参数设置模块；图4为仿真模型；图5为局放信号幅值随长度变化情况；图6为1km电缆局放信号波形；图7为局放信号幅值随电缆标称截面变化；图8为1000mm2电缆局放信号波形；图9为局放信号幅值随局放信号频率变化；图10为1MHz电缆局放信号波形。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法，具体方法步骤如下：(1)局放信号选择局放信号是一种具有陡峭上升沿、包含多种高频率分量的窄脉冲信号。高频分量主要集中的频率范围为1kHz-100MHz，并且频率越高，其在电力电缆中传播时的衰减将会越严重。通常用双指数震荡衰减模型(DEAOW)来模拟局放信号，其数学表达式为：f(t)＝A(e-1.3t/τ-e-2.2t/τ)sin(2πfct)(1)其中：A为局放脉冲幅值；τ为衰减系数；fc为振荡频率；t为时间。双指数震荡衰减模型的波形如图1所示。(2)电缆模型选择选用Simulink中的Distributedparametersline作为线路模型，通过改变分布参数：单位长度的电阻R0、电感L0、电容C0和漏电导G0，改变电缆的型号。电缆等效模型和参数设置模块如图2和3所示。其中，DA为电缆屏蔽层直径(即外径)、DC为电缆线芯直径(即内径)；ε为材料相对介电常数；ε0为真空介电常数；μ0为磁导率；Li、Le分别为内部电感和外部电感；ρ为导线材料的电阻率。(3)电缆局放信号仿真模型建立基于Simulink搭建电缆局放信号仿真模型，将局放信号从电缆的一端A点注入，观察从电缆另一端B点出来的信号波形并将其与原始信号波形进行对比分析，如图4所示。所述的电缆局放信号仿真模型电路包括时钟信号、函数模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法，其特征在于：具体方法步骤如下：/n(1)局放信号选择/n用双指数震荡衰减模型DEAOW来模拟局放信号，其数学表达式为：/nf(t)＝A(e

【技术特征摘要】
1.一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电缆局放信号传输模型建立方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
(1)局放信号选择
用双指数震荡衰减模型DEAOW来模拟局放信号，其数学表达式为：
f(t)＝A(e-1.3t/τ-e-2.2t/τ)sin(2πfct)(1)
其中：A为局放脉冲幅值；
τ为衰减系数；
fc为振荡频率；
t为时间；
(2)电缆模型选择
选用Simulink中的Distributedparametersline作为线路模型，通过改变分布参数：单位长度的电阻R0、电感L0、电容C0和漏电导G0，改变电缆的型号，电缆等效模型和参数设置如下：



其中，DA为电缆屏蔽层直径；
DC为电缆线芯直径；
ε为材料相对介电常数；
ε0为真空介电常数；
μ0为磁导率；
Li、Le分别为内部电感和外部电感；
ρ为导线材料的电阻率；
(3)电缆局放信号仿真模型电路建立
基于Simulink搭建电缆局放信号仿真模型电路。


2.根据权利要求1所述的一种基于MATLAB/Simulink技术的高压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏占朋，方静，林国洲，王荣亮，李松原，李楠，殷强，阚永明，芮少琴，王波，刘军宇，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12