一种配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法及装置制造方法及图纸

本申请提供的一种配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法及装置，包括：获取配电网三芯铠装电力电缆的7阶多导体传输线载波模型，获取7阶多导体传输线载波模型中的7阶单位长度阻抗矩阵，根据Carson

【技术实现步骤摘要】
一种配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法及装置


[0001]本申请涉及电缆载波
，具体涉及一种配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法以及装置。

技术介绍

[0002]智能配电网作为智能电网的重要环节，建设高效、快捷、弹性、经济的配电通信网络一直以来是制约其快速发展的瓶颈。配电网中电力线载波通信(Power line communication，PLC)技术依托现成的配电网网络拓扑建设通信信道，实现配电网电力通信，具有投资低、覆盖面广、灵活性强、网络可靠等突出优点。而随着正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)技术的快速发展，PLC技术在通信速率、抗干扰能力和自适应能力等方面取得长足进步，能够满足智能配电网的业务需求，已经成为智能配电网通信方式的重要组成。
[0003]电力电缆相对架空线而言具备运行可靠、维护成本低、地下敷设占地少的突出优势，目前已经成为配电网新建、改建的首选。电力电缆复杂的截面结构，造成载波信号在电力电缆中的载波模型较为复杂。
[0004]目前基于多导体传输线(Multi
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conductor transmission lines，MTL)理论分析载波模型主要以低压室内电缆、配电网架空线为分析对象，分析其传输特性。而以电力电缆为传输通道的配电网电力电缆结构参数与低室内压电缆线路、配电网架空线存在较大不同，因此相关研究不具备移植性。而基于多导体传输线MTL理论的配电网电力电缆载波通信虽有所探索，但其研究主要以配电网电力电缆三相缆芯为传输介质，并未考虑其屏蔽层、铠装层的影响。
[0005]现有技术中考虑配电网相对输电网而言其电压水平较低，且交联聚乙烯(Crosslinked polyethylene，XLPE)电力电缆具有良好的耐热性能、机械性能、电气性能和耐老化性能，因此配电网电力电缆通常采用XLPE三芯铠装电力电缆作为首选。配电网常用XLPE三芯铠装电力电缆，其电缆由外到内大体可依次分为外被层、铠装层、内衬层、填充层、相屏蔽层、相绝缘层、相缆芯层等复杂七层结构。当高频载波信号以配电网三芯铠装电力电缆为传输介质进行传输时，由于配电网电力电缆复杂截面结构，其导电层(三相缆芯、三相屏蔽层和铠装层)相互耦合，因此配电网三芯铠装电力电缆载波模型为7阶多导体传输线模型，应用自底向上的建模方法必然使得配电网三芯铠装电力电缆载波模型较为复杂，降低了对配电网三芯铠装电力电缆载波分析的速度并提高了模型的运算量。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法以及装置，解决了现有技术中配电网三芯铠装电力电缆载波模型较为复杂，降低了对配电网三芯铠装电力电缆载波分析的速度并提高了模型的运算量的问题。
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法，包括：
[0008]获取配电网三芯铠装电力电缆的7阶多导体传输线载波模型；
[0009]获取所述7阶多导体传输线载波模型中的7阶单位长度阻抗矩阵；
[0010]根据Carson
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Clem公式，对所述7阶单位长度阻抗矩阵进行重构，以得到重构后的7阶单位长度阻抗矩阵；
[0011]根据所述重构后的7阶单位长度阻抗矩阵，构建所述7阶多导体传输线载波模型，以得到重构后的7阶多导体传输线载波模型；
[0012]根据第一整体法、所述Carson
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Clem公式以及所述重构后的7阶多导体传输线载波模型，构建5阶多导体传输线载波模型；
[0013]根据所述5阶多导体传输线载波模型，构建4阶多导体传输线载波模型。
[0014]在一实施例中，所述获取电缆的7阶多导体传输线载波模型包括：
[0015]获取配电网三芯铠装电力电缆的7阶多导体传输线载波模型；其中，所述7阶多导体传输线载波模型的微分方程为：
[0016]其中，U为所述电缆的7阶电压列向量，I为所述电缆的7阶电流列向量，Z7为所述电缆7阶单位长度阻抗矩阵，Y7为所述电缆7阶单位长度导纳矩阵，R7为7阶单位长度电阻矩阵，L7为7阶单位长度电感矩阵，G7为7阶单位长度电导矩阵，C7为7阶单位长度电容矩阵，ω为载波信号角频率。
[0017]在一实施例中，所述获取所述7阶多导体传输线载波模型中的7阶单位长度阻抗矩阵包括：
[0018]获取所述7阶多导体传输线载波模型中的7阶单位长度阻抗矩阵；其中，所述7阶单位长度阻抗矩阵的表达式为：
[0019]其中，下标X表示所述电缆的缆芯，下标P表示所述电缆的屏蔽层，下标K表示为所述电缆的铠装层，上标s表示为自阻抗，m1表示为同轴互阻抗，m0表示非同轴互阻抗。
[0020]在一实施例中，所述根据Carson
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Clem公式，对所述7阶单位长度阻抗矩阵进行重构，以得到重构后的7阶单位长度阻抗矩阵包括：
[0021]根据Carson
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Clem公式，获取所述电缆的各相缆芯与所述各相缆芯对应的屏蔽层
之间的互阻抗与所述屏蔽层的自阻抗相等；
[0022]根据Carson
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Clem公式，获取所述电缆的各相缆芯与其它相的屏蔽层之间的非同轴互阻抗和各相屏蔽层的非同轴互阻抗相等；
[0023]根据所述电缆的各相缆芯与所述各相缆芯对应的屏蔽层之间的互阻抗与所述屏蔽层的自阻抗相等、所述电缆的各相缆芯与其它相的屏蔽层之间的非同轴互阻抗和各相屏蔽层的非同轴互阻抗相等，对所述7阶单位长度阻抗矩阵进行重构，以得到所述重构后的7阶单位长度阻抗矩阵；其中，所述重构后的7阶单位长度阻抗矩阵的表达式为：
[0024][0025]在一实施例中，所述根据第一整体法、所述Carson
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Clem公式以及所述重构后的7阶多导体传输线载波模型，构建5阶多导体传输线载波模型包括：
[0026]根据所述第一整体法，将所述电缆的三相屏蔽层作为一个整体，以得到所述电缆的整体屏蔽层；
[0027]根据所述电缆的整体屏蔽层，获取所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的各相缆芯的互阻抗，所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的铠装层的互阻抗为以及所述电缆的整体屏蔽层自阻抗；
[0028]根据所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的各相缆芯的互阻抗，所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的铠装层的互阻抗，所述电缆的整体屏蔽层自阻抗、所述Carson
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Clem公式以及所述重构后的7阶多导体传输线载波模型，构建所述5阶多导体传输线载波模型。
[0029]在一实施例中，所述根据所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的各相缆芯的互阻抗，所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的铠装层的互阻抗为，所述电缆的整体屏蔽层自阻抗、所述Carson
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Clem公式以及所述重构后的7阶多导体传输线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法，其特征在于，包括：获取配电网三芯铠装电力电缆的7阶多导体传输线载波模型；获取所述7阶多导体传输线载波模型中的7阶单位长度阻抗矩阵；根据Carson
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Clem公式，对所述7阶单位长度阻抗矩阵进行重构，以得到重构后的7阶单位长度阻抗矩阵；根据所述重构后的7阶单位长度阻抗矩阵，构建所述7阶多导体传输线载波模型，以得到重构后的7阶多导体传输线载波模型；根据第一整体法、所述Carson
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Clem公式以及所述重构后的7阶多导体传输线载波模型，构建5阶多导体传输线载波模型；根据所述5阶多导体传输线载波模型，构建4阶多导体传输线载波模型。2.根据权利要求1所述的配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法，其特征在于，所述获取配电网三芯铠装电力电缆的7阶多导体传输线载波模型包括：获取配电网三芯铠装电力电缆的7阶多导体传输线载波模型；其中，所述7阶多导体传输线载波模型的微分方程为：其中，U为所述电缆的7阶电压列向量，I为所述电缆的7阶电流列向量，Z7为所述电缆7阶单位长度阻抗矩阵，Y7为所述电缆7阶单位长度导纳矩阵，R7为7阶单位长度电阻矩阵，L7为7阶单位长度电感矩阵，G7为7阶单位长度电导矩阵，C7为7阶单位长度电容矩阵，ω为载波信号角频率。3.根据权利要求2所述的配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法，其特征在于，所述获取所述7阶多导体传输线载波模型中的7阶单位长度阻抗矩阵包括：获取所述7阶多导体传输线载波模型中的7阶单位长度阻抗矩阵；其中，所述7阶单位长度阻抗矩阵的表达式为：其中，下标X表示所述电缆的缆芯，下标P表示所述电缆的屏蔽层，下标K表示为所述电缆的铠装层，上标s表示为自阻抗，m1表示为同轴互阻抗，m0表示非同轴互阻抗。4.根据权利要求3所述的配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法，其特征在于，所述根据Carson
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Clem公式，对所述7阶单位长度阻抗矩阵进行重构，以得到重构后的7阶单位长度阻抗矩阵包括：根据Carson
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Clem公式，获取所述电缆的各相缆芯与所述各相缆芯对应的屏蔽层之间的互阻抗与所述屏蔽层的自阻抗相等；
根据Carson
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Clem公式，获取所述电缆的各相缆芯与其它相的屏蔽层之间的非同轴互阻抗和各相屏蔽层的非同轴互阻抗相等；根据所述电缆的各相缆芯与所述各相缆芯对应的屏蔽层之间的互阻抗与所述屏蔽层的自阻抗相等、所述电缆的各相缆芯与其它相的屏蔽层之间的非同轴互阻抗和各相屏蔽层的非同轴互阻抗相等，对所述7阶单位长度阻抗矩阵进行重构，以得到所述重构后的7阶单位长度阻抗矩阵；其中，所述重构后的7阶单位长度阻抗矩阵的表达式为：5.根据权利要求4所述的配电网三芯铠装电力电缆载波模型的降阶方法，其特征在于，所述根据第一整体法、所述Carson
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Clem公式以及所述重构后的7阶多导体传输线载波模型，构建5阶多导体传输线载波模型包括：根据所述第一整体法，将所述电缆的三相屏蔽层作为一个整体，以得到所述电缆的整体屏蔽层；根据所述电缆的整体屏蔽层，获取所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的各相缆芯的互阻抗，所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的铠装层的互阻抗为以及所述电缆的整体屏蔽层自阻抗；根据所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的各相缆芯的互阻抗，所述电缆的整体屏蔽层与所述电缆的铠装层的互阻抗，所述电缆的整体屏蔽层自阻抗、所述Carson
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Clem公式以及所述重构后的7阶多导体传输线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永亮，范学军，李扬，刘亚鹏，尚东升，尹利杰，魏琦，吴启帆，宋敬良，王谦，李想，田志杰，董宇，王艳，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：