隨著我國電力工業(yè)的飛速發(fā)展,電力電纜是僅次于架空線路的重要輸電設備。特高壓及長距離輸電工程的發(fā)展,對電力電纜的安全運行與故障定位和檢修提出了更高的要求。當暫態(tài)高頻信號在交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜中傳播時,導體的集膚效應和半導電層的頻變效應是導致高頻信號衰減和色散的主要原因,而以往的整數(shù)階電纜模型往往忽略內(nèi)、外半導電層的頻變效應,影響暫態(tài)分析的準確性,因此建立準確的電路模型對于分析高頻信號在電纜中的傳播有著重要的意義。其次,電力電纜常敷設于地下或海底,出現(xiàn)故障后會給運維和檢修帶來不便,基于前人提出的各種故障定位理論,需要提出定位精度高、速度快的故障定位方法。本文首先測量了電纜半導電層的相對復介電常數(shù),使用Cole-Cole模型進行擬合后,利用擬合模型和圓柱形電容的計算公式推導出電力電纜內(nèi)外半導電層的分數(shù)階導納參數(shù)。根據(jù)Boogs提出的徑向電纜模型,建立起同時考慮電纜集膚效應和半導電層頻變效應的分數(shù)階電纜模型,對該模型進行求解后,搭建實驗平臺驗證了本模型的準確性。使用該模型對電纜中高頻信號的傳播規(guī)律進行了分析。另外,本文基于時間反演聚焦原理,應用提出的分數(shù)階電力電纜模型,實現(xiàn)了常見的電力電纜故障(短路故障、局部放電故障、電磁干擾源)的定位測距,并說明了使用分數(shù)階電力電纜模型進行故障測距時的精確度優(yōu)于傳統(tǒng)整數(shù)階電纜模型。
【學位單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM75
【部分圖文】：

圖 1-2 電力電纜Γ型級聯(lián)模型模方法由于單位長度的模型中涉及元件較多，因此大，求解困難。同時，該方法半導電層使用的測量型號的電纜可能存在誤差。的電力電纜高頻模型，應該做出改進，提出一個更號于電纜中的傳播規(guī)律[7-9]，近年來分數(shù)階微積分理4]，豐富了電氣設備電路模型理論，本文也將分數(shù)階。故障定位方法的研究現(xiàn)狀障類型很多，下面從開路故障、低阻故障、高阻故其定義與相對應的故障定位方法的研究現(xiàn)狀[15]。指電纜導體連接不良，電能不能完全從始端傳送到的絕緣電阻在接受范圍之內(nèi)，但電纜終端電壓很低路故障即為斷路故障；低阻故障[17-18]是指相與相之

只對外半導電層的相對復介電常數(shù)進行測量與擬合即可。將試品電電工鉗剝離后再將銅帶屏蔽層剝?nèi)�，此時黑色的外半導電層裸露于工刀在半導體層上劃出平整切割線后使用鑷子以及尖嘴鉗剝離，不形變影響測量結(jié)果。剝離下來的半導電層選取平整處裁切為邊長 樣本共 5 個，使用分辨力為 0.01mm 的電子游標卡尺測量式樣的2mm，選用細砂紙打磨樣本表面，使兩個面平行，式樣厚度均勻。由使用材料一樣，故只剝離外半導電層作為測試樣本。由于測試需求樣本兩面噴金，增大測量的精確性。試樣的頻域介電譜（Frequency Domian Spectroscopy, FDS）采用寬（德國 Novocontrol 公司，型號 Concept40）進行測量。能靈敏地測極低損耗的材料（可達到 10-5分辨率），可以測量包括固體、薄膜內(nèi)的各種絕緣材料。將阻抗譜儀的測量范圍調(diào)整為 10kHz-10MHz，極之間，對五個樣品分別測量后取平均值，得到實測相對復介電常域介電譜。測試試品與裝置如圖 3-4。

( )( )sin2( )( )ff (3-8)且式（3-6）中參數(shù)的限定約束條件為max-40 110 (3-9)使用 Matlab 中的 fmincon 語句可以實現(xiàn)上述有約束優(yōu)化。式（3-6）中的四個待擬合參數(shù)的擬合結(jié)果和擬合曲線分別見表 3-2 和圖 3-6。表 3-2 Cole-Cole 模型參數(shù)擬合結(jié)果參數(shù) R ( ) R ( )數(shù)值 92.92 3×1040.652 0.483 92.01% 80.17%
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本文編號：2877340