CN110598160A - 一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统 - Google Patents

一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110598160A
CN110598160A CN201910717967.4A CN201910717967A CN110598160A CN 110598160 A CN110598160 A CN 110598160A CN 201910717967 A CN201910717967 A CN 201910717967A CN 110598160 A CN110598160 A CN 110598160A
Authority
CN
China
Prior art keywords
core
capacitance
core wire
cable
distributed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910717967.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110598160B (zh
Inventor
张璐
乔志超
阳晋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRSC Research and Design Institute Group Co Ltd
Original Assignee
CRSC Research and Design Institute Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRSC Research and Design Institute Group Co Ltd filed Critical CRSC Research and Design Institute Group Co Ltd
Priority to CN201910717967.4A priority Critical patent/CN110598160B/zh
Publication of CN110598160A publication Critical patent/CN110598160A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110598160B publication Critical patent/CN110598160B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统，方法包括：分别测量所述电缆金属护套与芯线之间的工作电容，以及芯线与芯线之间的工作电容；根据测量得到的所述工作电容，计算电缆内部的芯线与芯线之间的分布电容以及芯线与所述电缆金属护套之间的分布电容；系统包括电容测量设备以及计算设备；所述电容测量设备，用于测量所述电缆金属护套与芯线之间的工作电容，以及芯线与芯线之间的工作电容；所述计算设备还包括计算模块，用于根据测量得到的所述工作电容，计算电缆内部所要测量的芯线与芯线之间的分布电容以及所要测量的芯线与所述电缆的金属护套之间的分布电容。

Description

一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统
技术领域
本发明属于电子电气领域，特别涉及一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统。
背景技术
在多芯电缆内部，各芯线之间、各芯线与金属护套之间均存在电压差而又相互绝缘，因此便会产生分布电容。通常，这种分布电容的电容量很小，所以在低压电力系统一般不予考虑。但是当铁路信号电缆电压等级较高，总长度达到一定的规模时，这种分布电容就会造成不可忽略的影响，尤其会对高频信号的传输造成衰减。
以铁路信号电缆为例：铁路信号电缆规格较多，包含有4芯、6芯、8芯、9芯、12芯、14芯、16芯、19芯、21芯、24芯、28芯、30芯、33芯、37芯、42芯、44芯、48芯、52芯、56芯、61芯等多种规格(关于铁路信号电缆的规格的详细内容可参考国家相关标准《TBT 3100.1-2017铁路数字信号电缆第1部分：一般规定》的相关内容)，且电缆内部芯线分布结构复杂且不对称，因此对于电缆内部分布电容难以通过简单测量得知。
图1为PTYL23-4型铁路信号电缆的横截面及分布电容示意图。如图1所示，PTYL23-4型铁路信号电缆由标号分别为1、2、3、4的4根芯线以及钢带和铝护套(统称为金属护套)构成；芯线与芯线之间、芯线与金属护套之间均存在着分布电容。
图中C12表示1号芯线与2号芯线之间的分布电容；C13表示1号芯线与3号芯线之间的分布电容；C14表示1号芯线与4号芯线之间的分布电容；C23表示2号芯线与3号芯线之间的分布电容；C24表示2号芯线与4号芯线之间的分布电容；C34表示3号芯线与4号芯线之间的分布电容；C10表示1号芯线与金属护套之间的分布电容；C20表示1号芯线与金属护套之间的分布电容；C30表示1号芯线与金属护套之间的分布电容；C40表示1号芯线与金属护套之间的分布电容。
如图1所示，利用电容表对1号芯线与3号芯线之间的电容进行测试，得到的测试结果为CA。因为所述电缆内部各芯线与芯线之间以及芯线与金属护套之间存在的分布电容有着复杂的串/并联关系，所以测试结果CA不等于1号芯线与3号芯线之间的分布电容C13。即测得的CA为1号芯线与3号芯线之间的工作电容，而不是分布电容。对于结构不对称且复杂的电缆，无法利用现有技术方案进行分布电容的测量计算。因此需要提出一种方法及用于实现该方法的设备，对于多芯电缆内部存在的分布电容进行测量计算。
发明内容
针对上述问题，本发明一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法，其特征在于，所述方法包括：
分别测量所述电缆金属护套与芯线之间的工作电容，以及芯线与芯线之间的工作电容；
根据测量得到的所述工作电容，计算电缆内部的芯线与芯线之间的分布电容以及芯线与所述电缆金属护套之间的分布电容。
进一步地，测量第一芯线与电缆金属护套之间的工作电容CA、第二芯线与电缆金属护套之间的工作电容CB、以及第一芯线与第二芯线之间的工作电容CAB；
根据测量得到的所述工作电容CA、CB、CAB，计算所述第一芯线与金属护套之间的分布电容C1、所述第二芯线与金属护套之间的工作电容C2、所述第二芯线与第一芯线之间的工作电容C12；
其中所述C1的计算公式如下：
C1＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CAB+CA*CB-CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C2的计算公式如下：
C2＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CB-CA*CAB+CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CA 2*CAB 2*CB-2*CA 2*CAB*CB 2+2*CA*CAB 2*CB 2)/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)。
其中，
所述电缆中的一根或多根芯线作为第一芯线，所述电缆中除第一芯线外的所有芯线作为第二芯线；所述第一芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接；所述第二芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接。
该方法还包括，测量第一芯线与第二芯线之间的工作电容CAB、第一芯线与第三芯线之间的工作电容CAC、第二芯线与第三芯线之间的工作电容CBC；
根据测量得到的所述CAB、CAC、CBC的工作电容，计算所述第一芯线与所述第二芯线之间的分布电容C12、所述第一芯线与所述第三芯线之间的分布电容C13、所述第二芯线与第三芯线之间的分布电容C23；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC+CAB*CBC-CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)；
其中所述C13的计算公式如下：
C13＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC-CAB*CBC+CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)；
其中所述C23的计算公式如下：
C23＝-(-2*CAB 2*CAC 2*CBC+2*CAB 2*CAC*CBC 2+2*CAB*CAC 2*CBC 2)/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)。
其中，
所述电缆中的一根或多根芯线作为第一芯线，所述电缆中除第一芯线外的其他一根或多根芯线作为第二芯线；所述电缆中除第一芯线和第二芯线外其余所有芯线作为第三芯线；所述第一芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接；所述第二芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接；所述第三芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接。
另外，该方法还包括将所述第二芯线与所述金属护套之间短接起来，测量所述第一芯线与所述金属护套之间的相对电容CX，通过将计算得到的分布电容C12与C1的加和与所述CX进行对比来判断准确性；
具体判断方法为：
如果分布电容C12与C1的加和与所述相对电容CX之间的差值不大于第一阈值，则判定计算结果准确；如果分布电容C12与C1的加和与所述CX之间的差值大于第一阈值，则判定计算结果不准确。
另外，该方法还包括根据计算得到的所述分布电容，除以所述电缆的长度，计算单位长度的分布电容值。
本发明还提供了一种用于计算多芯电缆内部分布电容的系统，系统包括电容测量设备以及计算设备；
所述电容测量设备，用于测量所述电缆金属护套与芯线之间的工作电容，以及芯线与芯线之间的工作电容；
所述计算设备包括计算模块；
所述计算模块，用于根据测量得到的所述工作电容，计算电缆内部所要测量的芯线与芯线之间的分布电容以及所要测量的芯线与所述电缆金属护套之间的分布电容。
所述电容测量设备用于测量所述第一芯线与金属护套之间的工作电容CA、所述第二芯线与金属护套之间的工作电容CB以及所述第一芯线与所述第二芯线之间的工作电容CAB；
所述计算设备中的计算模块用于根据所述工作电容CA、CB、CAB，计算所述第一芯线与金属护套之间的分布电容C1，所述第一芯线与所述第二芯线之间的分布电容C12、所述第二芯线与金属护套之间的分布电容C2；
其中所述C1的计算公式如下：
C1＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CAB+CA*CB-CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C2的计算公式如下：
C2＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CB-CA*CAB+CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CA 2*CAB 2*CB-2*CA 2*CAB*CB 2+2*CA*CAB 2*CB 2)/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)。
所述电容测量设备用于测量所述第一芯线与所述第二芯线之间的工作电容CAB、所述第一芯线与所述第三芯线之间的工作电容CAC、所述第二芯线与所述第三芯线之间的工作电容CBC；
所述计算设备中的计算模块用于根据所述工作电容CAB、CAC、CBC，计算所述第一芯线与所述第二芯线之间的分布电容C12、所述第一芯线与所述第三芯线之间的分布电容C13、所述第二芯线与所述第三芯线之间的分布电容C23；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC+CAB*CBC-CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)
其中所述C13的计算公式如下：
C13＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC-CAB*CBC+CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)
其中所述C23的计算公式如下：
C23＝-(-2*CAB 2*CAC 2*CBC+2*CAB 2*CAC*CBC 2+2*CAB*CAC 2*CBC 2)/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)。
所述电容测量设备用于测量当所述第二芯线与所述金属护套之间处于短接状态时，所述第一芯线与所述金属护套之间的相对电容CX；
所述计算设备还包括验证模块，所述验证模块用于对计算结果进行验证，将所述工作电容CX与所述分布电容C1与C12的加和进行对比；
如果分布电容C12与C1的加和与所述相对电容CX之间的差值不大于第一阈值，则所述验证模块判定计算结果准确；如果分布电容C12与C1的加和与所述CX之间的差值大于第一阈值，则所述验证模块判定计算结果不准确。
所述计算设备中的计算模块，还用于计算单位长度的分布电容。
本发明提供了一种方法及用于实现该方法的设备，解决了现有方法对于复杂结构多芯电缆内部分布电容难以测量的问题，同时保证了测量计算结果的精准度。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了PTYL23-4型铁路信号电缆的横截面及分布电容示意图；
图2示出了实施例中的一种用于计算多芯电缆内部分布电容的系统结构图；
图3(a)和图3(b)示出了实施例中对于多芯电缆内部任意芯线与金属护套之间分布电容测量方法的示意图；
图4示出了实施例中对于多芯电缆内部任意两根芯线之间的分布电容测量方法的示意图；
图5示出了PTYL23-42型铁路信号电缆横截面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种多芯电缆内部分布电容的计算方法，该方法可以适用于所有规格的多芯电缆，并且可以计算所述电缆内部任意芯线与任意其他芯线之间的分布电容以及金属护套与任意芯线之间的分布电容。
本发明还涉及一种用于实现所述计算方法的系统，系统结构图如图2所示。系统包括电容测量设备以及计算设备；
所述电容测量设备，用于测量所述电缆金属护套与芯线之间的工作电容，以及芯线与芯线之间的工作电容；
所述计算设备还包括计算模块和验证模块；
所述计算模块，用于根据测量得到的所述工作电容，计算电缆内部所要测量的芯线与芯线之间的分布电容以及所要测量的芯线与所述电缆的金属护套之间的分布电容；
所述验证模块，用于验证计算的准确性。
其中，多芯电缆内部任意芯线与金属护套之间分布电容的计算方法如下：
首先，将电缆金属护套当中的钢带与铝护套短接(本发明当中的“短接”是指将需要短接的芯线或金属护套一端通过导电夹或短路跳线连接起来，同时另一端也通过导电夹或短路跳线连接起来，说明书中所有提到的“短接”均为此种方式)起来，选取电缆中的一根芯线(并不限于一根，也可以将多根芯线短接在一起)作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线，将其余所有芯线短接的目的在于消除芯线间的分布电容。
然后对电缆内部的工作电容值进行测量。图2(a)及图2(b)为对于多芯电缆内部任意芯线与金属护套之间分布电容测试方法的示意图。如图3(a)所示，图中C1表示第一芯线与金属护套之间的分布电容；图中C12表示第一芯线与第二芯线之间的分布电容；图中C2表示第二芯线与金属护套之间的分布电容。
使用电容测量设备(电容表)测量第一芯线与金属护套之间的工作电容CA、第二芯线与金属护套之间的工作电容CB、第一芯线与第二芯线之间的工作电容CAB。
最后进行求解。根据C1、C12、C2互相之间的串/并联关系，所述工作电容CA等于C12与C2串联后与C1并联的电容值，所述工作电容CAB等于C1与C2串联后与C12并联的电容值，所述工作电容CB等于C1与C12串联后与C2并联的电容值。因此可以得出以下计算公式：
根据上述公式，以及测得的工作电容CA、CB、CAB，可以推导计算C1、C2、C12的电容值；
其中，对C1电容值的计算式为：
C1＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CAB+CA*CB-CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2) (1)
其中，对C2电容值的计算式为：
C2＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CB-CA*CAB+CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2) (2)
其中，对C12电容值的计算式为：
C12＝-(2*CA 2*CAB 2*CB-2*CA 2*CAB*CB 2+2*CA*CAB 2*CB 2)/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2) (3)
系统中计算设备的计算模块获取所述工作电容CA、CB、CAB，根据式(1)、式(2)、式(3)计算得到第一芯线与金属护套之间的分布电容值C1、第二芯线与金属护套之间的分布电容值C2、第一芯线与第二芯线之间的分布电容值C12。
如图3(b)所示，图中C1表示第一芯线与金属护套之间的分布电容；图中C12表示第一芯线与第二芯线之间的分布电容；图中C2表示第二芯线与金属护套之间的分布电容。
将第二芯线与金属护套之间短接起来，使用电容测量设备(电容表)测量第一芯线与金属护套之间的相对电容CX。
根据C1、C12、C2互相之间的串/并联关系，由于第二芯线与金属护套之间短接，故第二芯线与金属护套之间的分布电容C2视为不存在。所述相对电容CX等于C1与C12并联的电容值。
因此可推导出以下计算公式：
CX＝C12+C1 (4)
所述公式(4)可以作为对于分布电容值计算的准确性的验证。
具体为判断方法为：
如果分布电容C12与C1的加和与所述CX相等则判断为准确，否则为不准确。
系统计算设备中的验证模块从电容测量设备获取工作电容CX，另外从计算设备的计算模块获取分布电容C12与C1，并对分布电容C12与C1的加和与所述CX进行对比。
如果分布电容C12与C1的加和与所述CX之间的差值不大于第一阈值，则所述验证模块判定计算结果准确；如果分布电容C12与C1的加和与所述CX之间的差值大于第一阈值，则所述验证模块判定计算结果不准确。
作为一种具体实施方式，将第一阈值设定为0.1纳法(即nF)。
按照以上方法测量并计算，可求解出电缆中任意芯线与电缆金属护套之间的分布电容。
多芯电缆内部任意两根芯线之间的分布电容的计算方法如下：
首先，将电缆金属护套当中的钢带与铝护套短接起来，选取电缆中的的一根芯线(并不限于一根芯线，也可以将多根芯线短接在一起)作为第一芯线，选取电缆中的另一根芯线(并不限于一根芯线，也可以将多根芯线短接在一起)作为第二芯线，将除第一芯线与第二芯线之外的其余所有芯线短接起来，并将所述其余所有芯线与电缆的金属护套短接起来，作为第三芯线(将其余所有芯线短接的目的在于消除芯线间的分布电容)。
然后对电缆内部的工作电容值进行测量，图4为对于多芯电缆内部任意两根芯线之间的分布电容测试方法的示意图。如图4所示，图中C12表示第一芯线与第二芯线之间的分布电容；图中C13表示第一芯线与第三芯线之间的分布电容；图中C23表示第二芯线与第三芯线之间的分布电容。
使用电容测量设备(电容表)测量第一芯线与第二芯线之间的工作电容CAB、第一芯线与第三芯线之间的工作电容CAC、第二芯线与第三芯线之间的工作电容CBC。
最后进行求解。根据C12、C13、C23互相之间的串/并联关系，所述工作电容CAB等于C13与C23串联后与C12并联的电容值，所述工作电容CAC等于C12与C23串联后与C13并联的电容值，所述工作电容CBC等于C12与C13串联后与C23并联的电容值。因此可以得出以下计算公式：
根据上述公式，以及测得的工作电容CAB、CAC、CBC，可以推导计算C12、C13、C23的电容值；
其中，对C12电容值的计算式为：
C12＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC+CAB*CBC-CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2) (5)
其中，对C13电容值的计算式为：
C13＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC-CAB*CBC+CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2) (6)
其中，对C23电容值的计算式为：
C23＝-(-2*CAB 2*CAC 2*CBC+2*CAB 2*CAC*CBC 2+2*CAB*CAC 2*CBC 2)/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2) (7)
系统中计算设备的计算模块获取所述工作电容CAB、CBC、CAC，根据式(5)、式(6)、式(7)计算分别得到第一芯线与第二芯线之间的分布电容值C12、第一芯线与第三芯线之间的分布电容值C13、第二芯线与第三芯线之间的分布电容值C23。
按照以上方法测试并计算，可求解出多芯电缆内部任意两根芯线之间的分布电容。
作为一种具体实施方式，本发明实施例中以型号为PTYL23-42的铁路信号电缆为例，按照前述方法进行测量及计算。
图4为PTYL23-42型铁路信号电缆横截面结构示意图。如图5所示，所述电缆总共包含有42根直径相同的芯线，所述电缆的中心部分是4个由2根芯线绞合成的对线组，所述对线组中包含的2根芯线颜色分别为红白、绿白、蓝白、绿蓝。在4个对线组的周围有6根单线，其中包括有2根蓝线、2根白线、1根红线、1根绿线。在4个对线组的周围另外还有7个由4根直径相同、颜色分别为红、绿、蓝、白的芯线绞合成四线组，所述四线组表面由扎带缠绕，所述扎带色标分别为红色、绿色、白色、蓝色、棕色、黄色，用以对所述各四线组进行区分。在7个四线组中包括有2个白四线组，1个红四线组、1个绿四线组、1个蓝四线组、1个棕四线组、1个黄四线组。
依照本发明所提供的方法，对长度为826m的PTYL23-42型铁路信号电缆内部分布电容进行测量计算。
对所述电缆内部任意两根芯线之间分布电容的计算包括以下内容：
依照本发明所提供的方法，分别选择红四线组中的红芯线作为第一芯线,红四线组中的绿芯线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线；
红四线组中的红芯线作为第一芯线,红单线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线；
红四线组中的红芯线作为第一芯线,绿四线组中的绿芯线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线；
红四线组中的红芯线作为第一芯线,蓝四线组中的绿芯线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线；
红单线作为第一芯线,绿单线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线；
红单线作为第一芯线,蓝单线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线；
红白对线组中的红芯线作为第一芯线,红白对线组中的白芯线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线；
红四线组中的红芯线作为第一芯线,红四线组中的白芯线作为第二芯线，其余所有芯线短接起来作为第三芯线。
使用系统中的电容测量设备依照本发明所提供的方法进行测量。
系统计算设备中的计算模块根据电容测量设备的测量结果，依照本发明所述方法对分布电容进行计算，并根据被测信号电缆的长度，计算单位长度被测芯线之间的分布电容。最终结果如表1所示(表1中最后一列当中，对于第一芯线是多根芯线的，在求解单位长度被测第一芯线与第二芯线之间分布电容时，进行了平均值计算，即除以了第一芯线所包含的芯线数)：
表1
对所述电缆内部任意芯线与金属护套之间的分布电容的计算包括以下内容：
依照本发明前述方法，分别选择红四线组中的红芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
红四线组全部4根芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
白四线组中的红芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
白四线组全部4根芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
6根单线中的红线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
6根单线中的绿线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
全部6根单线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
红白对线组中的红芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
红白对线组全部2根芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
蓝白对线组中的蓝芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
蓝白对线组全部2根芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
中间对线组全部4*2根芯线作为第一芯线，其余所有芯线短接起来作为第二芯线；
使用系统中的电容测量设备依照本发明所提供的方法进行测量。
系统计算设备中的计算模块根据电容测量设备的测量结果，依照本发明所述方法对分布电容进行计算，并根据被测信号电缆的长度计算单位长度被测芯线与金属护套之间的分布电容。最终测量计算的结果如表2所示(表2中最后一列当中，对于第一芯线是多根芯线的，在求解单位长度被测第一芯线与金属护套之间分布电容时，进行了平均值计算，即除以了第一芯线所包含的芯线数)：
表2
另外，本发明系统中的计算设备的验证模块通过将表2当中测试记录的电容值CX一列数据与计算结果当中相对应的“C1+C2”的一列数据逐项进行对比，对计算结果进行验证。通过表2中所记录的数据可以看出，在每一项测试当中电容值CX与“C1+C2”之间的差值极小，均不超过第一阈值，即0.1纳法(nF)。
因此，利用本方法可以实现对于分布电容的计算，并且精确性很高。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法，其特征在于，所述方法包括：
分别测量所述电缆金属护套与芯线之间的工作电容，以及芯线与芯线之间的工作电容；
根据测量得到的所述工作电容，计算电缆内部的芯线与芯线之间的分布电容以及芯线与所述电缆金属护套之间的分布电容。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
测量第一芯线与电缆金属护套之间的工作电容CA、第二芯线与电缆金属护套之间的工作电容CB、以及第一芯线与第二芯线之间的工作电容CAB；
根据测量得到的所述工作电容CA、CB、CAB，计算所述第一芯线与金属护套之间的分布电容C1、所述第二芯线与金属护套之间的工作电容C2、所述第二芯线与第一芯线之间的工作电容C12；
其中所述C1的计算公式如下：
C1＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CAB+CA*CB-CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-
2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C2的计算公式如下：
C2＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CB-CA*CAB+CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-
2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CA 2*CAB 2*CB-2*CA 2*CAB*CB 2+2*CA*CAB 2*CB 2)/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+
CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，
所述电缆中的一根或多根芯线作为第一芯线，所述电缆中除第一芯线外的所有芯线作为第二芯线；所述第一芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接；所述第二芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
测量第一芯线与第二芯线之间的工作电容CAB、第一芯线与第三芯线之间的工作电容CAC、第二芯线与第三芯线之间的工作电容CBC；
根据测量得到的所述CAB、CAC、CBC的工作电容，计算所述第一芯线与所述第二芯线之间的分布电容C12、所述第一芯线与所述第三芯线之间的分布电容C13、所述第二芯线与第三芯线之间的分布电容C23；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC+CAB*CBC-CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+
CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)；
其中所述C13的计算公式如下：
C13＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC-CAB*CBC+CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+
CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)；
其中所述C23的计算公式如下：
C23＝-(-2*CAB 2*CAC 2*CBC+2*CAB 2*CAC*CBC 2+2*CAB*CAC 2*CBC 2)/(CAB 2*CAC 2-
2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，
所述电缆中的一根或多根芯线作为第一芯线，所述电缆中除第一芯线外的其他一根或多根芯线作为第二芯线；所述电缆中除第一芯线和第二芯线外其余所有芯线作为第三芯线；所述第一芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接；所述第二芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接；所述第三芯线中的多根芯线通过短接方式实现连接。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述第二芯线与所述金属护套之间短接起来，测量所述第一芯线与所述金属护套之间的相对电容CX，通过将计算得到的分布电容C12与C1的加和与所述CX进行对比来判断准确性；
具体判断方法为：
如果分布电容C12与C1的加和与所述相对电容CX之间的差值不大于第一阈值，则判定计算结果准确；如果分布电容C12与C1的加和与所述CX之间的差值大于第一阈值，则判定计算结果不准确。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据计算得到的所述分布电容，除以所述电缆的长度，计算单位长度的分布电容值。
8.一种用于计算多芯电缆内部分布电容的系统，其特征在于,系统包括电容测量设备以及计算设备；
所述电容测量设备，用于测量所述电缆金属护套与芯线之间的工作电容，以及芯线与芯线之间的工作电容；
所述计算设备包括计算模块；
所述计算模块，用于根据测量得到的所述工作电容，计算电缆内部所要测量的芯线与芯线之间的分布电容以及所要测量的芯线与所述电缆金属护套之间的分布电容。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述电容测量设备用于测量所述第一芯线与金属护套之间的工作电容CA、所述第二芯线与金属护套之间的工作电容CB以及所述第一芯线与所述第二芯线之间的工作电容CAB；
所述计算设备中的计算模块用于根据所述工作电容CA、CB、CAB，计算所述第一芯线与金属护套之间的分布电容C1，所述第一芯线与所述第二芯线之间的分布电容C12、所述第二芯线与金属护套之间的分布电容C2；
其中所述C1的计算公式如下：
C1＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CAB+CA*CB-CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-
2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C2的计算公式如下：
C2＝-(2*CA*CAB*CB*(CA*CB-CA*CAB+CAB*CB))/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+CA 2*CB 2-
2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CA 2*CAB 2*CB-2*CA 2*CAB*CB 2+2*CA*CAB 2*CB 2)/(CA 2*CAB 2-2*CA 2*CAB*CB+
CA 2*CB 2-2*CA*CAB 2*CB-2*CA*CAB*CB 2+CAB 2*CB 2)。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述电容测量设备用于测量所述第一芯线与所述第二芯线之间的工作电容CAB、所述第一芯线与所述第三芯线之间的工作电容CAC、所述第二芯线与所述第三芯线之间的工作电容CBC；
所述计算设备中的计算模块用于根据所述工作电容CAB、CAC、CBC，计算所述第一芯线与所述第二芯线之间的分布电容C12、所述第一芯线与所述第三芯线之间的分布电容C13、所述第二芯线与所述第三芯线之间的分布电容C23；
其中所述C12的计算公式如下：
C12＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC+CAB*CBC-CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+
CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)；
其中所述C13的计算公式如下：
C13＝-(2*CAB*CAC*CBC*(CAB*CAC-CAB*CBC+CAC*CBC))/(CAB 2*CAC 2-2*CAB 2*CAC*CBC+
CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)；
其中所述C23的计算公式如下：
C23＝-(-2*CAB 2*CAC 2*CBC+2*CAB 2*CAC*CBC 2+2*CAB*CAC 2*CBC 2)/(CAB 2*CAC 2-
2*CAB 2*CAC*CBC+CAB 2*CBC 2-2*CAB*CAC 2*CBC-2*CAB*CAC*CBC 2+CAC 2*CBC 2)。
11.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，
所述电容测量设备用于测量当所述第二芯线与所述金属护套之间处于短接状态时，所述第一芯线与所述金属护套之间的相对电容CX；
所述计算设备还包括验证模块，所述验证模块用于对计算结果进行验证，将所述相对电容CX与所述分布电容C1与C12的加和进行对比；
如果分布电容C12与C1的加和与所述相对电容CX之间的差值不大于第一阈值，则所述验证模块判定计算结果准确；如果分布电容C12与C1的加和与所述CX之间的差值大于第一阈值，则所述验证模块判定计算结果不准确。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述计算设备中的计算模块，还用于计算单位长度的分布电容。
CN201910717967.4A 2019-08-05 2019-08-05 一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统 Active CN110598160B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910717967.4A CN110598160B (zh) 2019-08-05 2019-08-05 一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910717967.4A CN110598160B (zh) 2019-08-05 2019-08-05 一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110598160A true CN110598160A (zh) 2019-12-20
CN110598160B CN110598160B (zh) 2023-03-14

Family

ID=68853517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910717967.4A Active CN110598160B (zh) 2019-08-05 2019-08-05 一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110598160B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113589048A (zh) * 2021-06-25 2021-11-02 国网河南省电力公司灵宝市供电公司 利用反伴电容定理计算三角形接线中任一相电容的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103544339A (zh) * 2013-09-18 2014-01-29 天津工业大学 水下xctd剖面仪传输线间分布电容的建模计算方法
WO2017000996A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Abb Schweiz Ag Device and method for measuring capacitance of power cables
CN108710016A (zh) * 2018-03-01 2018-10-26 华南理工大学 一种含绝缘金布的单芯电缆分布式电容电流的计算方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103544339A (zh) * 2013-09-18 2014-01-29 天津工业大学 水下xctd剖面仪传输线间分布电容的建模计算方法
WO2017000996A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Abb Schweiz Ag Device and method for measuring capacitance of power cables
CN108710016A (zh) * 2018-03-01 2018-10-26 华南理工大学 一种含绝缘金布的单芯电缆分布式电容电流的计算方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杜建华等: "控制电缆分布电容对控制回路的影响分析及处理", 《自动化技术与应用》 *
王勇等: "电缆分布电容对交流道岔表示电路的影响研究", 《铁路通信信号工程技术》 *
谭瑞娟 等: ""轨道电路内屏蔽电缆多回路模型与其参数计算"", 《电力工程技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113589048A (zh) * 2021-06-25 2021-11-02 国网河南省电力公司灵宝市供电公司 利用反伴电容定理计算三角形接线中任一相电容的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110598160B (zh) 2023-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6875928B1 (en) Local area network cabling arrangement with randomized variation
JP3201980B2 (ja) パッチコードのためのテスト用計測器、測定方法、およびテスト方法
CN101843001B (zh) 测试设备以及用于确定电气电信的共模信号的方法
CN110598160B (zh) 一种用于计算多芯电缆内部分布电容的方法及系统
CN103336186A (zh) 变压器类设备不拆引线试验方法
CN108254659A (zh) 直流高压下电缆的局部放电和泄漏电流的联合检测系统和方法
CN116125196A (zh) 一种高压电缆故障行波测距系统及方法
JP3217195U (ja) ４線式測定ケーブル及びインピーダンス測定システム
CN106771843B (zh) 一种单芯电力电缆的故障行波测距方法
CN110531180A (zh) 一种测试大对数线缆缆间串扰的方法及装置
CN104345248B (zh) 识别有缺陷的电缆
CN106706988B (zh) 变压器局部放电试验用多功能耦合电容分压装置
CN206863201U (zh) 一种应用于现场的变压器常用试验仪器比对装置
CN104569687B (zh) 电容器组故障检测仪
CN107271775B (zh) 一种电力架空线路相位检查方法
CN207148223U (zh) 一种大型电力设备宽频阻抗特性的测量系统
EP2804328A1 (en) Method and apparatus for determining wire resistance
CN106526324B (zh) 容性设备的阻抗特性测试装置
CN112485530A (zh) 一种用于测试直流电压互感器高压臂电阻值的系统及方法
CN116754894B (zh) 通信线缆的组合检测方法、装置、设备及介质
CN114994136B (zh) 平滑金属护套电缆的缓冲层缺陷检测方法、装置及介质
CN116760434B (zh) 通信线缆的智能检测方法、装置、设备及介质
Ogundapo et al. ’Application of the Feature Selective Validation Method and Kolmogorov-Smirnov Test to Evaluate Handling Effects on Crosstalk of Ethernet Cables.’
CN112858790B (zh) 一种多芯电缆直流电阻单端连接测试方法
JPH0627766B2 (ja) Ｃｖケーブルの絶縁劣化診断装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant