一種單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，屬于電纜故障模擬。

背景技術(shù)：

1、超高壓單芯電纜由于電壓等級過高，所以電纜的護(hù)層一般使用交叉互聯(lián)的方式進(jìn)行接地，將感應(yīng)電壓限制到安全范圍內(nèi)。電力電纜故障測距波形的識別和分析是電纜故障探測技術(shù)中重要的一個環(huán)節(jié)，而且很容易成為電纜故障測試的難點(diǎn)，因此針對超高壓單芯電纜故障的仿真培訓(xùn)，在培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員的重要手段。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，時(shí)域反射法是一種常用于測量電纜的低阻、短路與斷路故障的方法，同時(shí)時(shí)域反射法還可還用于測量電纜的長度、電磁在電纜的傳播速度，以及用于區(qū)分電纜的中間頭、t型接頭與終端頭。時(shí)域反射法的基本原理是：在測試時(shí)向電纜注入一個脈沖信號，該脈沖沿電纜傳播至阻抗不匹配點(diǎn)，如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測量點(diǎn)被儀器記錄下來，通過分析信號的時(shí)間特性，可以得出這些阻抗不匹配點(diǎn)的距離。

3、使用時(shí)域反射法測量帶有交叉互聯(lián)的單芯電纜時(shí)，由于交叉互聯(lián)部分的反射，導(dǎo)致難以通過直接通過波形進(jìn)行故障判斷，為加強(qiáng)對測試人員的培訓(xùn)，設(shè)計(jì)一種基于行波法測距的原理，可以仿真生成超高壓單芯電纜帶交叉互聯(lián)的時(shí)域反射波形，以滿足對測試人員培訓(xùn)需求的技術(shù)方案，成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可隨意設(shè)置電纜的長度和交叉互聯(lián)的長度與個數(shù)，生成不同的波形數(shù)據(jù)，以滿足對測試人員培訓(xùn)需求的單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，其特征在于：包括如下步驟：

3、步驟a，設(shè)置波形仿真的參數(shù)，并進(jìn)行參數(shù)預(yù)處理，波形仿真的參數(shù)包括電纜全長l、低阻故障距離l低、交叉互聯(lián)的距離lc和個數(shù)s；

4、步驟b，根據(jù)步驟a中設(shè)置的仿真參數(shù)，生成一個發(fā)射脈沖數(shù)組p_s[]；

5、步驟c，根據(jù)步驟a中設(shè)置的仿真參數(shù)，生成相應(yīng)的交叉互聯(lián)數(shù)組c_r[]；

6、步驟d，根據(jù)步驟a中設(shè)置的仿真參數(shù)，生成電纜全長l反射的仿真波形數(shù)組r_r[]；

7、步驟e，將步驟b～d中的數(shù)組進(jìn)行相加，得到最終的顯示波形數(shù)組w[]。

8、優(yōu)選的，在步驟a中，在進(jìn)行參數(shù)的預(yù)處理時(shí)，包括：計(jì)算得到交叉互聯(lián)的反射脈沖在整體波形數(shù)組中的距離pc：

9、

10、以及計(jì)算得到電纜全長反射脈沖在整體波形數(shù)組中的距離p全：

11、

12、其中，l表示電纜全長，lc表示交叉互聯(lián)的距離，v為電纜波速度，t為常數(shù)，表示采集一個點(diǎn)所需時(shí)間。

13、優(yōu)選的，在步驟a中，在進(jìn)行參數(shù)的預(yù)處理時(shí)，包括：得到仿真生成的波形數(shù)值中間值xm：

14、

15、其中，xi表示仿真生成的波形數(shù)值最小值，xa表示仿真生成的波形數(shù)值最大值。

16、優(yōu)選的，在步驟b中，發(fā)射脈沖數(shù)組為xp時(shí)，生成的發(fā)射脈沖數(shù)組p_s[xp]的計(jì)算方式為：

17、p_s[xp]＝xm+x1*sin((deg2rad(360/pf)*xp))

18、其中，xm表示仿真生成的波形數(shù)值中間值，pf表示發(fā)射脈沖數(shù)組總數(shù)，xp為變量，表示發(fā)射脈沖數(shù)組，取值為0～pf。x1為常數(shù)，其計(jì)算公式為：x1＝xm*(e(f*g))，f和g分別表示脈寬和增益。

19、優(yōu)選的，在步驟c中，仿真生成的波形數(shù)值xc時(shí)的交叉互聯(lián)數(shù)組c_r[xc]為：

20、c_r[xc]＝xm+(e-(a*l)*x1*sin((deg2rad(360/pcc)*(xc-pc))))

21、其中，xm表示仿真生成的波形數(shù)值中間值，pc表示交叉互聯(lián)的反射脈沖在整體波形數(shù)組中的距離，xc為變量，其含義是反射脈沖在整體波形數(shù)組中的距離，取值為pc＜xc＜pc+pcc，a表示增益g的倒數(shù)，l表示電纜全長，x1為常數(shù)其計(jì)算公式為：x1＝xm*(e(f*g))，f和g分別表示脈寬和增益，pcc表示交叉互聯(lián)段的長度為6米時(shí)反射脈沖在整體波形數(shù)組中的距離，a表示增益g的倒數(shù)。

22、優(yōu)選的，在步驟d中，發(fā)射脈沖數(shù)組為xr時(shí)，生成的整個電纜全長反射仿真數(shù)組r_r[xr]為：

23、r_r[xr]＝xm+x1*sin((deg2rad(180/pf)(xp-p全)))

24、其中，xr為變量，取值范圍為：在p全＜xr＜p全+pf，x1為常數(shù)，其計(jì)算公式為：x1＝xm*(e(f*g))，f和g分別表示脈寬和增益，xp為變量，表示發(fā)射脈沖數(shù)組，取值為0～pf，pf表示發(fā)射脈沖數(shù)組總數(shù)。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：

26、通過本單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，可隨意設(shè)置電纜的長度和交叉互聯(lián)的長度與個數(shù)，生成不同的波形數(shù)據(jù)，以滿足對測試人員的培訓(xùn)需求。

27、在本單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法中，基于行波法的原理，同時(shí)考慮了行波到阻抗不匹配點(diǎn)的反射系數(shù)，模擬仿真出后續(xù)的反射脈沖，根據(jù)不同的電纜長度、交叉互聯(lián)長度和個數(shù)，仿真生成不同的時(shí)域反射波形。

28、在本單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法中，考慮了實(shí)際中的時(shí)域反射儀器在不同范圍下，反射脈寬不同的情況，仿真生成的發(fā)射脈沖數(shù)據(jù)在不同范圍下，脈寬也不同。

技術(shù)特征：

1.一種單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，其特征在于：在步驟a中，在進(jìn)行參數(shù)的預(yù)處理時(shí)，包括：計(jì)算得到交叉互聯(lián)的反射脈沖在整體波形數(shù)組中的距離pc：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，其特征在于：在步驟a中，在進(jìn)行參數(shù)的預(yù)處理時(shí)，包括：得到仿真生成的波形數(shù)值中間值xm：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，其特征在于：在步驟b中，發(fā)射脈沖數(shù)組為xp時(shí)，生成的發(fā)射脈沖數(shù)組p_s[xp]的計(jì)算方式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，其特征在于：在步驟c中，仿真生成的波形數(shù)值xc時(shí)的交叉互聯(lián)數(shù)組c_r[xc]為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，其特征在于：在步驟d中，發(fā)射脈沖數(shù)組為xr時(shí)，生成的整個電纜全長反射仿真數(shù)組r_r[xr]為：

技術(shù)總結(jié)
一種單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，屬于電纜故障模擬技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于：包括如下步驟：步驟a，設(shè)置波形仿真的參數(shù)，并進(jìn)行參數(shù)預(yù)處理；步驟b，根據(jù)步驟a中設(shè)置的仿真參數(shù)，生成一個發(fā)射脈沖數(shù)組P_[]；步驟c，根據(jù)步驟a中設(shè)置的仿真參數(shù)，生成相應(yīng)的交叉互聯(lián)數(shù)組C_r[]；步驟d，根據(jù)步驟a中設(shè)置的仿真參數(shù)，生成電纜全長L反射的仿真波形數(shù)組R_r[]；步驟e，將步驟b～d中的數(shù)組進(jìn)行相加，得到最終的顯示波形數(shù)組W[]。通過本單芯電纜交叉互聯(lián)仿真時(shí)域反射波形的生成方法，可隨意設(shè)置電纜的長度和交叉互聯(lián)的長度與個數(shù)，生成不同的波形數(shù)據(jù)，以滿足對測試人員的培訓(xùn)需求。

技術(shù)研發(fā)人員：單超,蔣凱杰,宮照輝,李鳴鏑,許圣強(qiáng),宮士營,韓旺,白杰,徐梁杰,郭世龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東科匯電力自動化股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2