煤礦井下空間狹小、大型機(jī)電設(shè)備相對集中,導(dǎo)致井下動力電纜和監(jiān)測信號電纜間距離較近。當(dāng)煤礦井下監(jiān)測信號電纜與動力電纜并行鋪設(shè)時,動力電纜上的浪涌騷擾或者諧波騷擾會在信號電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流,可能覆蓋來自各傳感器的監(jiān)控信號,導(dǎo)致信息失真,嚴(yán)重時甚至?xí)o電氣設(shè)備安全及人員安全造成威脅。由于礦井下真實(shí)的電磁環(huán)境及空間條件較為復(fù)雜,輸入?yún)?shù)存在著很大的不確定性,目前關(guān)于屏蔽電纜串?dāng)_計(jì)算的研究主要是針對確定性輸入?yún)?shù)。因此,研究礦井動力電纜對監(jiān)測信號電纜串?dāng)_的不確定性分析具有一定的實(shí)際意義。本文主要的研究內(nèi)容及成果如下:首先,論文詳細(xì)論述了基于時域有限差分方法（FDTD）求解傳輸線串?dāng)_模型的計(jì)算步驟,建立了屏蔽電纜傳輸線的串?dāng)_模型,簡述了基于FDTD的屏蔽電纜串?dāng)_的求解方法,對屏蔽電纜的轉(zhuǎn)移阻抗和電感電容矩陣的計(jì)算表達(dá)式進(jìn)行了補(bǔ)充說明。其次,針對礦井下實(shí)際的電氣環(huán)境及空間要求介紹了礦井下浪涌、諧波騷擾的來源與數(shù)學(xué)表達(dá)式,詳細(xì)說明了礦井下動力電纜與監(jiān)測信號電纜的布局情況及其分類,選取實(shí)際礦用的電纜電氣參數(shù)進(jìn)行串?dāng)_響應(yīng)計(jì)算,分別得到了在浪涌和諧波兩種騷擾源下動力電纜對監(jiān)測信號電纜的串?dāng)_隨參數(shù)變... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1雙導(dǎo)體傳輸線串?dāng)_示意圖

2屏蔽電纜串?dāng)_模型的建立與求解70),(),(),(ttzIILtzRztzV(2.1)0),(),(),(ttzVVCtzGztzI(2.2)式中：z表示傳輸線的縱向方向，R為雙傳輸線單位長度上恒定的電阻(Ω/m)，L為雙傳輸線單位長度上恒定的電感(H/m)，G為雙傳輸線單位長度上恒定的導(dǎo)納(S/m)，C為雙傳輸線單位長度上恒定的電容(F/m)。對于大部分絕緣的傳輸線其分布導(dǎo)納G≈0，因此可以忽略導(dǎo)納G�？紤]到無損情況時單位長度的電阻R也可以忽略。單位長度電感參數(shù)矩陣由式（2.3）和式（2.4）確定[57]。kkkkrhl2ln20(2.3)klklkldDlln20(2.4)式中：為自由空間的磁導(dǎo)率，也就是m，lkk為導(dǎo)線k的自電感，lkl為導(dǎo)線k和導(dǎo)線l之間的互電感，hk、rk分別為第k根導(dǎo)線距地面的高度和導(dǎo)線半徑，dkl為第k根導(dǎo)線和第l根導(dǎo)線之間的距離，Dkl為第k根導(dǎo)線和第l根導(dǎo)線鏡像間的距離。雙傳輸線系統(tǒng)及其在地平面內(nèi)的鏡像截面圖如下所示。前述所述的hk、dkl、Dkl等參數(shù)均可以在實(shí)際情況中如圖測量得到。圖2.2雙傳輸線系統(tǒng)及其在地平面內(nèi)的鏡像截面圖單位長度電容參數(shù)矩陣C是通過電位系數(shù)矩陣K的逆矩陣獲得，如式（2.5）。1KC(2.5)電位系數(shù)矩陣K中的各個元素求解公式如下式。)4/()/41ln(02ikkiikdhhK(2.6)

西安科技大學(xué)全日制碩士學(xué)位論文8)2/()/2ln(0iiiiahK(2.7)式中：為傳輸線周圍的介電常數(shù)，無損介電質(zhì)時F/m。2.1.2基于FDTD求解傳輸線方程時域有限差分方法（FDTD）的主要思想是基于Maxwell旋度方程，使用Yee單元網(wǎng)格對空間電磁場進(jìn)行切分，采用被中心差分法離散了時間變量的電磁方程，通過時間與空間交替推進(jìn)，逐步求解電磁場相關(guān)方程[57,59]。通過上一小節(jié)可以得到理想情況下無損的雙導(dǎo)體傳輸線方程。0,,zttzIlztV(2.8)0,,ttzVcztzI(2.9)首先，根據(jù)時域有限差分方法的思想將傳輸線均分為Ndz段，每一段傳輸線長度為z，則傳輸線均分位置示意圖如圖2.3所示。圖2.3傳輸線均分位置示意圖然后，將求解的時間也劃分為Ndet個時間段，每一段的時間長度為t。為了保證離散化的穩(wěn)定性和二階計(jì)算精度，將Ndz+1個點(diǎn)電壓V1，V2，…，VNdz，VNdz+1與Ndz個點(diǎn)電流I1，I2，…，INdz做如圖2.4所示的交織順序。傳輸線方程式（2.8）經(jīng)過上述空間和時間上的中心差分之后近似變成下式（2.10）。02/12/3111tIIlzVVnknknknk(2.10)式中：k=1，2，…，Ndz，同樣的式（2.9）也近似變成下式（2.11）。02/12/3111tIIlzVVnknknknk(2.11)式中：k=2，3，…，Ndz。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3042299