一種大型電工裝備導(dǎo)體系統(tǒng)分布電容的測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高電壓裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型電工裝備導(dǎo)體系統(tǒng)分布電容 的測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型電工裝備的支撐和屏蔽系統(tǒng)中包含多個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬部件，在特定布置形 式下形成分布電容，需要采用一個(gè)復(fù)雜的η維矩陣進(jìn)行表示。運(yùn)行中的電工裝備需要承受 來(lái)自交、直流系統(tǒng)的操作、雷電、陡波等各種形式的沖擊電壓。分布電容的存在會(huì)導(dǎo)致沖擊 電壓作用下，各功能單元電壓分布不均勻，局部因承受電壓過(guò)高而加速老化，甚至失效損 壞。此外，分布電容與電工裝備的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，二者之間需要迭代優(yōu)化。通 過(guò)改變導(dǎo)體的幾何形狀、幾何參數(shù)以及組部件布局方式，可以改善分布電容。
[0003] 隨著目前電工裝備電壓等級(jí)和輸送容量的提升，結(jié)構(gòu)體積日益增大，上述問(wèn)題更 為突出。為了準(zhǔn)確獲知分布電容的分布規(guī)律，需要開(kāi)展試驗(yàn)測(cè)試，為上述優(yōu)化和控制工作奠 定基礎(chǔ)。但多個(gè)導(dǎo)體間分布電容分布規(guī)律復(fù)雜，測(cè)量引入效應(yīng)導(dǎo)致的誤差需要進(jìn)行控制和 評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種大型電工裝備導(dǎo)體系統(tǒng)分布電容的 測(cè)試方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 所述方法包括：
[0007] 步驟1 :對(duì)所述導(dǎo)體系統(tǒng)中所有的待測(cè)導(dǎo)體進(jìn)行編號(hào)；所述導(dǎo)體系統(tǒng)包括η+1個(gè)導(dǎo) 體，η至少為1 ;
[0008] 步驟2 :對(duì)所述導(dǎo)體系統(tǒng)進(jìn)行單導(dǎo)體不接地測(cè)試，得到η個(gè)測(cè)量電容值，所述測(cè)量 電容值為~C：;
[0009] 步驟3 :對(duì)所述導(dǎo)體系統(tǒng)進(jìn)行兩導(dǎo)體不接地測(cè)試，得到Ν-η個(gè)測(cè)量電容值，所述測(cè) 量電容值為Ν為所述導(dǎo)體系統(tǒng)中分布電容的數(shù)量，
[0010] 步驟4 :依據(jù)所述測(cè)量電容值，構(gòu)建測(cè)量電容列向量
[0011] 步驟5 :依據(jù)所述測(cè)量電容列向量Cm構(gòu)建待測(cè)電容列向量C D;
[0012] 步驟6 :對(duì)所述待測(cè)電容列向量CD中各參數(shù)進(jìn)行編碼，得到編碼矩陣E %
[0013] 步驟7 :構(gòu)建所述單導(dǎo)體不接地測(cè)試的系數(shù)矩陣Γ;
[0014] 步驟8 :對(duì)所述兩導(dǎo)體不接地測(cè)試的測(cè)量電容進(jìn)行編碼，得到編號(hào)矩陣Em;
[0015] 步驟9 :構(gòu)建所述兩導(dǎo)體不接地測(cè)試的系數(shù)矩陣Kb;
[0016] 步驟10 :依據(jù)所述測(cè)量電容列向量Cm、系數(shù)矩陣Γ和系數(shù)矩陣Kb計(jì)算待測(cè)電容列 向量CD的值。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟5中構(gòu)建待測(cè)電容列向量CD:
[0018] 將所述測(cè)量電容列向量Cm中的上三角矩陣的各行元素依次轉(zhuǎn)置后合并，得到所述 待測(cè)電容列向量CD= [C u i…CUn，…，Q廣· Clin，…，Cn,JT;
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟6中對(duì)待測(cè)電容列向量CD中各參數(shù)進(jìn)行編碼：
[0020] 采用一個(gè)2行N列的矩陣EH己錄所述待測(cè)電容列向量C D中待測(cè)電容C u的下角 標(biāo)i和j的值，
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟7中構(gòu)建系數(shù)矩陣Γ:
[0022] 將步驟1中編號(hào)后的n+1個(gè)導(dǎo)體中的第i個(gè)導(dǎo)體不接地，其余η個(gè)導(dǎo)體接地，則系 數(shù)矩陣Γ中第i行第j列的元素值％為：
[0024] 其中，^和否^為分別步驟6中對(duì)待測(cè)電容列向量CD中各參數(shù)進(jìn)行編碼得到的編 碼矩陣礦中第1行第j列的元素，以及第2行第j列的元素；所述K 3為η行N列的矩陣；
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟8中對(duì)兩導(dǎo)體不接地測(cè)試的測(cè)量電容進(jìn)行編碼：
[0026] 依次選擇步驟1中編號(hào)后的n+1個(gè)導(dǎo)體中的兩個(gè)導(dǎo)體短接且不接地，其 余的導(dǎo)體接地，對(duì)每次選擇的導(dǎo)體組合進(jìn)行編號(hào)，得到η行N列的編號(hào)矩陣Em，
;所述Em為2行N-n列的矩陣；
[0027] 優(yōu)選的，所述步驟9中構(gòu)建兩導(dǎo)體不接地測(cè)試的系數(shù)矩陣Kb:
[0028] 將步驟1中編號(hào)后的n+1個(gè)導(dǎo)體中的第i個(gè)導(dǎo)體和第j個(gè)導(dǎo)體短接且不接地，第 i個(gè)導(dǎo)體和第j個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成的組合在步驟8中構(gòu)建的測(cè)量電容的編號(hào)矩陣Em中的第k行元 素，則系數(shù)矩陣Kb中第k行第j列的元素值 為：
[0029] ④：若編碼矩陣礦中第j列的兩個(gè)元素包含有編碼矩陣Em中第k列中兩個(gè)元素的 任一個(gè)元素，則=1;
[0030] ⑤：若編碼矩陣礦中第j列的兩個(gè)元素沒(méi)有包含有編碼矩陣E m中第k列中兩個(gè)元 素，則
[0031] ⑥：若編碼矩陣#中第j列的兩個(gè)元素與編碼矩陣Em中第k列中兩個(gè)元素相同， 則（,.=〇;
[0032] 優(yōu)選的，所述步驟10中待測(cè)電容列向量CD的計(jì)算公式為：
[0033] CD= K (2)
[0035] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：
[0036] 1、本發(fā)明提供的一種大型電工裝備導(dǎo)體系統(tǒng)分布電容的測(cè)試方法，適用于多種大 型電工裝備的分布電容測(cè)試，可以有效抑制測(cè)量接線引入誤差的影響；
[0037] 2、本發(fā)明提供的一種大型電工裝備導(dǎo)體系統(tǒng)分布電容的測(cè)試方法，測(cè)試方法簡(jiǎn) 潔、規(guī)范，便于使用計(jì)算機(jī)程序生成試驗(yàn)方案，便于流程化操作。
【附圖說(shuō)明】
[0038] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039] 圖1 :本發(fā)明實(shí)施例中一種大型電工裝備導(dǎo)體系統(tǒng)分布電容的測(cè)試方法流程圖；
[0040] 圖2 :本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量引線引入誤差電容示意圖；
[0041] 圖3 :本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)體系統(tǒng)電容示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0043] 本發(fā)明提供的一種大型電工裝備導(dǎo)體系統(tǒng)分布電容的測(cè)試方法的實(shí)施例如圖1 所示，具體為：
[0044] -、對(duì)導(dǎo)體系統(tǒng)中所有的待測(cè)導(dǎo)體進(jìn)行編號(hào)。本實(shí)施例中導(dǎo)體系統(tǒng)包括n+1個(gè)導(dǎo) 體，η至少為1。
[0045] 在靜電獨(dú)立的多導(dǎo)體系統(tǒng)中，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(guò)兩兩導(dǎo)體之間的相互電容表不，即分布電容表不，本實(shí)施例中n+1個(gè)導(dǎo)體的多導(dǎo)體系統(tǒng) 可以表示為：
[0047] 其中，是參考地電位，％ (i = 1，2,......η)是對(duì)應(yīng)導(dǎo)體的電位，(i = 1，2,...... η)是對(duì)應(yīng)導(dǎo)體的帶電量。q。稱(chēng)為自有分布電容，即各導(dǎo)體與0號(hào)導(dǎo)體間的分布電容， 稱(chēng)為互有分布電容，即相應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體間的分布電容，且Cu = c 。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(wú)關(guān)。
[0048] n+1個(gè)導(dǎo)體的多導(dǎo)體系統(tǒng)的分布電容的數(shù)量為：
[0050] 二、對(duì)導(dǎo)體系統(tǒng)進(jìn)行單導(dǎo)體不接地測(cè)試，得到η個(gè)測(cè)量電容值為~C：，其中m為 measure的首字母，即Cm的含義為測(cè)量電容值。
[0051] 本實(shí)施例中n+1個(gè)導(dǎo)體的多導(dǎo)體系統(tǒng)需要通過(guò)多次測(cè)量，構(gòu)建N個(gè)線性無(wú)關(guān)的方 程，構(gòu)造方法為選取一個(gè)或幾個(gè)導(dǎo)體"短接且不接地"作為一個(gè)電極，其余導(dǎo)體"短接且接 地"作為另一電極。測(cè)量引線引入的誤差不可忽略，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行控制。假設(shè)每個(gè) 導(dǎo)體經(jīng)1根測(cè)量引線連接至測(cè)量設(shè)備，多根測(cè)量引線的截面如圖2所示，接地部分導(dǎo)體與不 接地部分導(dǎo)體的連接線可視為相互絕緣的兩個(gè)電極，相互臨近形成誤差電容，與系統(tǒng)分布 電容形成的輸入電容相并聯(lián)，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果比實(shí)際結(jié)果偏高。由電容性質(zhì)可知，兩組測(cè)量引 線數(shù)量差別越大，則有效相對(duì)面積越小，誤差電容值越低。當(dāng)導(dǎo)體數(shù)量較多時(shí)，選擇"短接且 不接地"導(dǎo)體數(shù)較少的組合，即可減小誤差電容。
[0052] 由排列組合性質(zhì)可以知道，僅選擇單個(gè)導(dǎo)體對(duì)其余導(dǎo)體的電容組合，以及某2個(gè) 導(dǎo)體對(duì)其余導(dǎo)體的電容組合即可以構(gòu)造出所需要的分布電容線性組合。即單導(dǎo)體不接地測(cè) 試和兩導(dǎo)體不接地測(cè)試。