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CN112505411A - 一种在线辨识电缆传递函数的方法 - Google Patents

一种在线辨识电缆传递函数的方法 Download PDF

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CN112505411A CN202011184587.8A CN202011184587A CN112505411A CN 112505411 A CN112505411 A CN 112505411A CN 202011184587 A CN202011184587 A CN 202011184587A CN 112505411 A CN112505411 A CN 112505411A
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李金穗
高建峰
吴杰
王学智
李震
唐巧巧
岳玉丹
岳召
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Shandong University of Science and Technology
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Shandong University of Science and Technology
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    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract

本发明公开了一种在线辨识电缆传递函数的方法，属于电缆局部放电检测与定位研究领域，选用局部放电校准器、高频电流传感器、PD校准器以及示波器组成一个实验系统，对电缆的传递函数进行辨识。在电缆工作时，在电缆屏蔽层周围安装有三个高频电流传感器，用于信号注入和检测；首先通过一个高频电流传感器将局部放电校准器产生的信号注入到电缆屏蔽层，然后安装在待辨识电缆两端的高频电流传感器对待辨识电缆两端的信号进行检测，最后通过公式计算待辨识电缆的传递函数。本发明的方法不需要知道电缆的几何结构和材料规格，也不要求电缆系统停止运行，运行简单可靠。

Description

一种在线辨识电缆传递函数的方法
技术领域
本发明属于电缆局部放电检测与定位研究的技术领域，特别涉及一种在线辨识电缆传递函数的方法。
背景技术
关于电力电缆的传递函数识别和高频建模，已有大量文献对此问题进行研究。目前，电力电缆的传递函数识别方法，分为实验建模和数学方法两种。在实验建模中，有的方法是基于电缆芯和屏蔽层之间的信号注入的，还有的方法是通过在电缆芯和屏蔽层之间直接施加一个识别脉冲来计算的，但是这种方法需要停止使用电缆，以便将标识信号直接注入电缆芯中。数学方法则是将传播参数拟合到电缆传递函数的时延模型中，将从测量中获得的传递函数和信号传播参数视为参考，通过数学建模验证获得的结果，这种方法需要了解电缆的几何和物理参数，并使用较多的数学公式。
数学方法要求对电缆的物理和几何特性有透彻的了解，与实验建模相比，数学方法的精确度较低。然而，当不能直接在电缆芯线和屏蔽层之间注入瞬态信号时，数学方法比实验识别方法具有更高的优先级，特别是在线工作电缆系统中。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种在线辨识电缆传递函数的方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在线辨识电缆传递函数的方法，选用局部放电校准器、第一高频电流传感器、第二高频电流传感器、第三高频电流传感器、PD校准器、第一示波器以及第二示波器组成一个实验系统，对长度为L的电缆的传递函数进行辨识；
优选地，一种在线辨识电缆传递函数的方法，包括如下步骤：
步骤1：第一高频电流传感器将信号注入到电缆的屏蔽层中；
步骤2：选取一段长度为L的待辨识电缆，待辨识电缆的第一端为信号注入点，与第二高频电流传感器连接，待辨识电缆的第二端与第三高频电流传感器连接，第二高频电流传感器和第三高频电流传感器分别检测待辨识电缆的第一端和第二端的信号；
步骤3：计算长度L的待辨识电缆的传递函数。
优选地，采用局部放电校准器作为注入信号源。
优选地，第二高频电流传感器和第三高频电流传感器类型相同。
优选地，假定实验系统是线性时不变的。
优选地，在待辨识电缆的第一端，第一示波器检测到的信号的频谱为：
S1(jω)＝HI(jω)×HD(jω)×I(jω) (1)
在待辨识电缆的第二端处，第二示波器检测到的信号的频谱为：
S2(jω)＝HI(jω)×HD(jω)×HL(jω)I(jω) (2)
其中，I(jω)为在待辨识电缆的第一端PD校准器产生的信号的频谱，HI(jω)和HD(jω)分别为待辨识电缆的第一端和第二端处的总传函，HL(jω)是长度为L的待辨识电缆的传递函数，ω是角频率；
长度为L的待辨识电缆的传递函数HL(jω)为：
HL(jω)＝S2(jω)/S1(jω) (3)
其中，公式(3)给出了电缆长度L的传递函数，它也可以用来求同一电缆任何其他部分的传递函数。
本发明所带来的益技术效果：
本发明的方法识别电缆的传递函数，不需要知道电缆的几何结构和材料规格，不要求电缆系统停止运行。在给定长度的电缆的传播和衰减特性已知的情况下，高频电流传感器(HFCT)通过电缆屏蔽层注入电流，在电缆的两个不同位置通过夹在屏蔽层上的高频电流传感器测量注入信号，可以识别电缆的传递函数。
附图说明
图1为本发明中电缆传递函数识别实验的示意图；
图2为本发明中电缆传递函数识别实验的框图；
具体实施方式
为了便于本领域一般技术人员理解与实施本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
图1为电缆传递函数识别实验的示意图，由局部放电校准器、高频电流传感器1、高频电流传感器2、高频电流传感器3、PD校准器、示波器1以及示波器2组成，对长度为L的电缆的传递函数进行辨识；
进一步的，如图2所示，本发明一种辨识电缆传递函数的方法包括以下步骤：
步骤1：高频电流传感器1将信号注入到电缆的屏蔽层中；
步骤2：选取一段长度为L的待辨识电缆，待辨识电缆的第一端为信号注入点，与高频电流传感器2连接，待辨识电缆的第二端与高频电流传感器3连接，高频电流传感器2和高频电流传感器3分别检测待辨识电缆的第一端和第二端的信号；
步骤3：计算长度L的待辨识电缆的传递函数。
具体地，采用局部放电校准器作为注入信号源。
具体地，高频电流传感器2和高频电流传感器3类型相同。
具体地，假定实验系统是线性时不变的。
具体地，在待辨识电缆的第一端，示波器1检测到的信号的频谱为：
S1(jω)＝HI(jω)×HD(jω)×I(jω) (1)
在待辨识电缆的第二端，示波器2检测到的信号频谱为：
S2(jω)＝HI(jω)×HD(jω)×HL(jω)I(jω) (2)
其中，I(jω)为在待辨识电缆的第一端PD校准器产生的信号的频谱，HI(jω)和HD(jω)分别为待辨识电缆的第一端和第二端的总传函，HL(jω)是长度为L的待辨识电缆的传递函数，ω是角频率；
故，长度为L的待辨识电缆的传递函数HL(jω)为：
HL(jω)＝S2(jω)/S1(jω) (3)
其中，公式(3)给出了电缆长度L的传递函数，它也可以用来求同一电缆任何其他部分的传递函数。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种在线辨识电缆传递函数的方法，选用局部放电校准器、第一高频电流传感器、第二高频电流传感器、第三高频电流传感器、PD校准器、第一示波器以及第二示波器组成一个实验系统，对电缆的传递函数进行辨识；
其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：第一高频电流传感器将信号注入到电缆的屏蔽层中；
步骤2：选取一段长度为L的待辨识电缆，待辨识电缆的第一端为信号注入点，与第二高频电流传感器连接，待辨识电缆的第二端与第三高频电流传感器连接，第二高频电流传感器和第三高频电流传感器分别检测待辨识电缆的第一端和第二端的信号；
步骤3：计算长度L的待辨识电缆的传递函数。
2.根据权利要求1所述的一种在线辨识电缆传递函数的方法，其特征在于，采用局部放电校准器作为注入信号源。
3.根据权利要求1所述的一种在线辨识电缆传递函数的方法，其特征在于，第二高频电流传感器和第三高频电流传感器类型相同。
4.根据权利要求1所述的一种在线辨识电缆传递函数的方法，其特征在于，假定实验系统是线性时不变的。
5.根据权利要求1所述的一种在线辨识电缆传递函数的方法，其特征在于，在待辨识电缆的第一端，第一示波器检测到的信号的频谱为：
S1(jω)＝HI(jω)×HD(jω)×I(jω) (1)
在待辨识电缆的第二端，第二示波器检测到的信号频谱为：
S2(jω)＝HI(jω)×HD(jω)×HL(jω)I(jω) (2)
其中，I(jω)为在待辨识电缆的第一端PD校准器产生的信号的频谱，HI(jω)和HD(jω)分别为待辨识电缆的第一端和第二端的总传函，HL(jω)是长度为L的待辨识电缆的传递函数，ω是角频率；
HL(jω)＝S2(jω)/S1(jω) (3)
通过公式(3)可得出长度为L的待辨识电缆的传递函数HL(jω)。
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