CN116298562A - 多回路电缆护层电流超载处理方法、存储介质和电子设备 - Google Patents

多回路电缆护层电流超载处理方法、存储介质和电子设备 Download PDF

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CN116298562A CN202310257036.7A CN202310257036A CN116298562A CN 116298562 A CN116298562 A CN 116298562A CN 202310257036 A CN202310257036 A CN 202310257036A CN 116298562 A CN116298562 A CN 116298562A
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Abstract

本发明提供了多回路电缆护层电流超载处理方法，属于电气工程技术领域，包括以下步骤：S1、确定电缆的相关基本参数；S2、确定目标段电缆的护层电流最小时，电缆线芯的电流相序组合；S3、判断按照此电流相序组合，目标段电缆的护层电流是否满足额定要求；决定进入步骤S4或者S5；S4根据步骤S2确定的电缆线芯的电流相序组合，计算除目标段电缆外其他电缆的护层电流是否存在超载情况,来决定将输电线路起始发电站的电流相序组合方式，或更改目标段电缆的护层交叉互联方式；S5、更改目标段电缆的基本参数，重复步骤S2‑S3，直至目标段电缆的护层电流满足额定要求；本发明能在不更换已敷设电缆护层的交叉互联方式的前提下，使电缆护层的电流不超过额定值。

Description

多回路电缆护层电流超载处理方法、存储介质和电子设备
技术领域
本发明属于电气工程技术领域，具体涉及多回路电缆护层电流超载处理方法、存储介质和电子设备。
背景技术
随着城市电网电缆化率不断提高，同隧道内多回高压电缆并行敷设的线路日益增多。由于多回线路间的互相影响，可能会产生电缆护层电流过大情况，进而危及电缆安全运行。
高压电缆通过金属护层接地为其运行提供稳定的零电位参考点及可靠屏蔽。交叉互联接地既能使线路在正常运行时通过三相护层感应电压的相互抵消降低护层电流损耗，又能为高压电缆故障提供故障电流回路，因此被广泛采用。为保护高压电缆外护套绝缘及金属护层免受雷击或操作过电压的伤害，在高压电缆交叉互联处会安装护层保护器。
现有技术在多回路电缆的护层电流出现超载或者要敷设新电缆时，一般会先进行仿真计算，然后根据计算结果选择最优电流相序组合，按照此组合更换电缆护层的交叉互联的方式，以减小电缆护层的电流使其达到设定要求，但是这种方法在面对一些敷设情况较复杂的隧道时，更换已敷设电缆护层的交叉互联方式会比较困难，给维修或者敷设作业增加了难度。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供多回路电缆护层电流超载处理方法、存储介质和电子设备，能在不更换已敷设电缆护层的交叉互联方式的前提下，使电缆护层的电流不超过额定值。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
多回路电缆护层电流超载处理方法，包括以下步骤：
S1、确定所有电缆的相关基本参数；
S2、根据基本参数，确定目标段电缆的护层电流最小时，电缆线芯的电流相序组合；
S3、判断按照步骤S2的电缆线芯的电流相序组合，目标段电缆的护层电流是否满足额定要求；如果满足则进入步骤S41，否则进入步骤S5；
S41、根据步骤S2确定的电缆线芯的电流相序组合，计算除目标段电缆外其他电缆按照此电流相序组合，电缆的护层电流是否存在超载情况，如果没有则直接将输电线路起始发电站的电流相序组合更改为此电流相序组合；如果存在超载情况，则进入步骤S42；
S42、更改目标段电缆的护层交叉互联方式，使其护层对应的线芯电流相序组合为步骤S2确定的电流相序组合；
S5、更改目标段电缆的基本参数，然后重复步骤S2-S3，直至目标段电缆的护层电流满足额定要求。
作为优选，步骤S1所述的电缆分为若干大段相互连接的电缆，每大段包含三小段相互连接的电缆；所述相关参数包括：各回路的线芯电流值In、三小段电缆的长度lm、每大段电缆的接地电阻R1和R2、土壤电阻率ρ、大地漏电电阻Rd、电缆的中心间距Sij、线芯电流频率f和每小段电缆的护层电阻
Figure BDA0004130025970000021
其中In表示编号为n的电缆线芯电流值，n＝1,2,3…；lm表示编号为m段的电缆长度，m＝1,2,3；Sij为电缆编号分别为i和j之间的中心距，i和j的取值范围均为1～n；/>
Figure BDA0004130025970000022
表示编号为k的电缆的护层电阻Rs，k的取值范围为1～n。
作为优选，步骤S2包括以下分步骤：
S21、确定每个回路中电缆线芯的电流相序组合；
S22、按照步骤S21确定的电缆线芯的电流相序组合，计算目标段电缆的护层电流；
S23、重复步骤S21-22，每次步骤S21确定的电缆线芯的电流相序组合互不重复，直至选完所有的电流相序组合；
S24、根据以上步骤的计算结果，确定目标段电缆的护层电流最小时，电缆线芯的电流相序组合。
作为优选，步骤S22包括以下分步骤：
S221、求解电缆护层之间的互感抗；
单位长度电缆护层之间的互感抗由下式确定
Figure BDA0004130025970000023
其中，Xij表示电缆编号分别为i和j的单位长度护层之间的互感抗，De为大地回路等效深度，由下式确定
Figure BDA0004130025970000024
S222、求解电缆线芯电流在电缆护层产生的感应电动势矩阵E
先求解电缆线芯电流在电缆护层引起的感抗矩阵B，具体由公式确定：
Figure BDA0004130025970000031
其中
Figure BDA0004130025970000032
表示第T2回路电缆护层对第T1回路线芯电流产生的感抗矩阵，T1和T2的取值范围均为1～n；
Figure BDA0004130025970000033
具体由下式确定
Figure BDA0004130025970000034
其中，t1＝1+3(T1-1)，t2＝1+3(T2-1)；
电缆线芯电流在电缆护层产生的感应电动势E由下式确定
Figure BDA0004130025970000035
其中，I为电缆线芯电流矩阵，
Figure BDA0004130025970000036
是编号为1～n的电缆线芯电流值；
S223、求解电缆护层电流引起的电缆护层的感抗矩阵D
电缆护层电流引起的电缆护层的感抗矩阵D由下式确定：
Figure BDA0004130025970000037
其中
Figure BDA0004130025970000038
表示第T2回路电缆护层对第T1回路电缆护层电流产生的感抗；
Figure BDA0004130025970000039
具体由下式确定
Figure BDA0004130025970000041
其中，当T1＝T2时，
Figure BDA0004130025970000042
主对角线元素全为零；
S224、求解电缆护层电流回路总阻抗ZZ
ZZ由下式确定：
ZZ＝Z+Rd[n×n]+jD
其中，Z为电缆护层阻抗矩阵，Rd[n×n]为大地漏电电阻矩阵，Rd[n×n]是元素值均为Rd的n阶方阵；
Z由下式确定：
Figure BDA0004130025970000043
其中Z1～Zn是编号为1～n的电缆的护层阻抗，Zn由下式确定：
Figure BDA0004130025970000044
S225、求解电缆护层电流
由下式确定
Is＝ZZ-1E
其中，Is为电缆护层电流列矩阵
Figure BDA0004130025970000045
其中，
Figure BDA0004130025970000046
是编号为1～n的电缆护层电流值。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序使计算机执行上述任一项所述的多回路电缆护层电流超载处理方法方法。
一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时，实现上述任一项所述的多回路电缆护层电流超载处理方法。
本发明的有益效果是：
通过先确定目标段电缆护层电流最小时的电流相序组合，在该电流相序组合满足目标段电缆护层电流要求的情况的下，再计算按照此电流相序组合，其他段电缆的护层电流是否会超过额定值，如果不超过，则可以直接将输电线路起始发电站的电流相序组合更改为此电流相序组合；即使超过了，需要更改目标段电缆护层现有的交叉互联方式，也可以根据实际情况来计算，尽可能少的更改现有电缆的相关参数，使得直接更换发电站的电流相序可行，这样大大提高了维修或者敷设电缆效率。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是实施例一敷设电缆横截面示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明提供了多回路电缆护层电流超载处理方法，包括以下步骤：
S1、确定所有电缆的相关基本参数；
电缆分为若干大段相互连接的电缆，每大段包含三小段相互连接的电缆；
所述相关参数包括：各回路的线芯电流值In、三小段电缆的长度lm、每大段电缆的接地电阻R1和R2(每大段电缆的接地电阻R1和R2的阻值不一定相等，根据实际情况确定具体阻值)、土壤电阻率ρ、大地漏电电阻Rd、电缆的中心间距Sij、线芯电流频率f和每小段电缆的护层电阻
Figure BDA0004130025970000051
其中In表示编号为n的电缆线芯电流值，n＝1,2,3…；lm表示编号为m段的电缆长度，m＝1,2,3；Sij为电缆编号分别为i和j之间的中心距，i和j的取值范围均为1～n；/>
Figure BDA0004130025970000061
表示编号为k的电缆的护层电阻Rs，k的取值范围为1～n。
S2、根据基本参数，确定目标段电缆的护层电流最小时，电缆线芯的电流相序组合；
具体包括以下分步骤：
S21、确定每个回路中电缆线芯的电流相序组合；
S22、按照步骤S21确定的电缆线芯的电流相序组合，计算目标段电缆的护层电流；
如图2所示(本实施例以图2所示的三回路电缆来具体说明，也可以是其他回路数量，根据实际情况确定)，三回路电缆，其中两回路采用小品形排列(即三根电缆相互紧凑排列，呈品字形)，一回路采用大品形排列(即一根电缆在上，另两个电缆在下平行并排排列，三根电缆呈大品字形)；电缆内的序号即为电缆的编号(也即n的具体值)；需注意实际可以是其他任意排列方式；
求解过程具体包括以下分步骤：
S221、求解电缆护层之间的互感抗；
单位长度电缆护层之间的互感抗由下式确定
Figure BDA0004130025970000062
其中，Xij表示电缆编号分别为i和j的单位长度护层之间的互感抗，De为大地回路等效深度，由下式确定
Figure BDA0004130025970000063
S222、求解电缆线芯电流在电缆护层产生的感应电动势矩阵E
先求解电缆线芯电流在电缆护层引起的感抗矩阵B，具体由公式确定：
Figure BDA0004130025970000064
其中B21表示第1回路电缆护层对第2回路线芯电流产生的感抗矩阵，感抗矩阵B中其他矩阵含义以此类推；
其中
Figure BDA0004130025970000065
Figure BDA0004130025970000071
Figure BDA0004130025970000072
Figure BDA0004130025970000073
Figure BDA0004130025970000074
Figure BDA0004130025970000075
Figure BDA0004130025970000076
Figure BDA0004130025970000077
Figure BDA0004130025970000078
电缆线芯电流在电缆护层产生的感应电动势E由下式确定
Figure BDA0004130025970000079
其中，I为电缆线芯电流矩阵，
Figure BDA00041300259700000710
是编号为1～9的电缆线芯电流值；
S223、求解电缆护层电流引起的电缆护层的感抗矩阵D
电缆护层电流引起的电缆护层的感抗矩阵D由下式确定：
Figure BDA0004130025970000081
其中D21表示第1回路电缆护层对第2回路电缆护层电流产生的感抗矩阵，感抗矩阵D中包含的其他矩阵含义以此类推；
其中
Figure BDA0004130025970000082
Figure BDA0004130025970000083
Figure BDA0004130025970000084
Figure BDA0004130025970000085
Figure BDA0004130025970000086
Figure BDA0004130025970000087
Figure BDA0004130025970000088
Figure BDA0004130025970000089
Figure BDA0004130025970000091
S224、求解电缆护层电流回路总阻抗ZZ
ZZ由下式确定：
ZZ＝Z+Rd[9×9]+jD
其中，Z为电缆护层阻抗矩阵，Rd[9×9]为大地漏电电阻矩阵，Rd[n×n]是元素值均为Rd的n阶方阵；
Z(为对角矩阵)由下式确定：
Figure BDA0004130025970000092
其中Z1～Z9是编号为1～9的电缆的护层阻抗，Zn由下式确定：
Figure BDA0004130025970000093
其中n为电缆编号，
Figure BDA0004130025970000094
是编号为n的电缆的护层电阻值，Xnn是编号为n的电缆护层自感抗；lm是三小段电缆的长度；
也即
Figure BDA0004130025970000095
S225、求解电缆护层电流
由下式确定
Is＝ZZ-1E
其中，Is为电缆护层电流列矩阵
Figure BDA0004130025970000101
其中，
Figure BDA0004130025970000102
是编号为1～n的电缆护层电流值，根据以上公式即可求出在选定的电缆线芯电流相序组合下，电缆护层电流值；
S23、重复步骤S21-22，每次步骤S21确定的电缆线芯的电流相序组合互不重复，直至选完所有的电流相序组合；
S24、根据以上步骤的计算结果，确定目标段电缆的护层电流最小时，电缆线芯的电流相序组合。
S3、判断按照步骤S2的电缆线芯的电流相序组合，目标段电缆的护层电流是否满足额定要求；如果满足则进入步骤S41，否则进入步骤S5；
S41、根据步骤S2确定的电缆线芯的电流相序组合，计算除目标段电缆外其他电缆按照此电流相序组合，电缆的护层电流是否存在超载情况，如果没有则直接将输电线路起始发电站的电流相序组合更改为此电流相序组合；如果存在超载情况，则进入步骤S42；
S42、更改目标段电缆的护层交叉互联方式，使其护层对应的线芯电流相序组合为步骤S2确定的电流相序组合；
S5、更改目标段电缆的基本参数，然后重复步骤S2-S3，直至目标段电缆的护层电流满足额定要求。
根据本发明的方法，能通过直接更换输电线路发电站的电流相序，而使得目标段(不管是维修还是敷设新电缆)电缆的护层电流值达到预设目标(即不超过额定值)，这样就不用再更换已敷设电缆护层的交叉互联方式，大大提高了维修或者敷设电缆效率；当然，如果为了实现仅更换发电站的电流相序而要对已敷设电缆的相关参数更改过多，使得其施工难度大于直接对已敷设电缆进行小更改(此更改通过更改发电站的电流相序而是整个输电线路的电缆护层电流值满足设定要求，仅能使本目标段的电缆护层电流达到设定要求)，那就选择后者的方案，具体方案可以根据实际施工难度做选择。
实施例二
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序使计算机执行实施例一所述的多回路电缆护层电流超载处理方法方法。
实施例三
一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时，实现实施例一所述的多回路电缆护层电流超载处理方法。
在本申请所公开的实施例中，计算机存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。计算机存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。计算机存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本申请所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.多回路电缆护层电流超载处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、确定所有电缆的相关基本参数；
S2、根据基本参数，确定目标段电缆的护层电流最小时，电缆线芯的电流相序组合；
S3、判断按照步骤S2的电缆线芯的电流相序组合，目标段电缆的护层电流是否满足额定要求；如果满足则进入步骤S41，否则进入步骤S5；
S41、根据步骤S2确定的电缆线芯的电流相序组合，计算除目标段电缆外其他电缆按照此电流相序组合，电缆的护层电流是否存在超载情况，如果没有则直接将输电线路起始发电站的电流相序组合更改为此电流相序组合；如果存在超载情况，则进入步骤S42；
S42、更改目标段电缆的护层交叉互联方式，使其护层对应的线芯电流相序组合为步骤S2确定的电流相序组合；
S5、更改目标段电缆的基本参数，然后重复步骤S2-S3，直至目标段电缆的护层电流满足额定要求。
2.根据权利要求1所述的多回路电缆护层电流超载处理方法，其特征在于：步骤S1所述的电缆分为若干大段相互连接的电缆，每大段包含三小段相互连接的电缆；所述相关参数包括：各回路的线芯电流值In、三小段电缆的长度lm、每大段电缆的接地电阻R1和R2、土壤电阻率ρ、大地漏电电阻Rd、电缆的中心间距Sij、线芯电流频率f和每小段电缆的护层电阻
Figure FDA0004130025960000011
其中In表示编号为n的电缆线芯电流值，n＝1,2,3…；lm表示编号为m段的电缆长度，m＝1,2,3；Sij为电缆编号分别为i和j之间的中心距，i和j的取值范围均为1～n；/>
Figure FDA0004130025960000012
表示编号为k的电缆的护层电阻Rs，k的取值范围为1～n。
3.根据权利要求2所述的多回路电缆护层电流超载处理方法，其特征在于：步骤S2包括以下分步骤：
S21、确定每个回路中电缆线芯的电流相序组合；
S22、按照步骤S21确定的电缆线芯的电流相序组合，计算目标段电缆的护层电流；
S23、重复步骤S21-22，每次步骤S21确定的电缆线芯的电流相序组合互不重复，直至选完所有的电流相序组合；
S24、根据以上步骤的计算结果，确定目标段电缆的护层电流最小时，电缆线芯的电流相序组合。
4.根据权利要求3所述的多回路电缆护层电流超载处理方法，其特征在于：步骤S22包括以下分步骤：
S221、求解电缆护层之间的互感抗；
单位长度电缆护层之间的互感抗由下式确定
Figure FDA0004130025960000021
其中，Xij表示电缆编号分别为i和j的单位长度护层之间的互感抗，De为大地回路等效深度，由下式确定
Figure FDA0004130025960000022
S222、求解电缆线芯电流在电缆护层产生的感应电动势矩阵E
先求解电缆线芯电流在电缆护层引起的感抗矩阵B，具体由公式确定：
Figure FDA0004130025960000023
其中
Figure FDA0004130025960000024
表示第T2回路电缆护层对第T1回路线芯电流产生的感抗矩阵，T1和T2的取值范围均为1～n；
Figure FDA0004130025960000025
具体由下式确定
Figure FDA0004130025960000026
其中，t1＝1+3(T1-1)，t2＝1+3(T2-1)；
电缆线芯电流在电缆护层产生的感应电动势E由下式确定
Figure FDA0004130025960000027
其中，I为电缆线芯电流矩阵，
Figure FDA0004130025960000028
是编号为1～n的电缆线芯电流值；
S223、求解电缆护层电流引起的电缆护层的感抗矩阵D
电缆护层电流引起的电缆护层的感抗矩阵D由下式确定：
Figure FDA0004130025960000031
其中
Figure FDA0004130025960000032
表示第T2回路电缆护层对第T1回路电缆护层电流产生的感抗矩阵；
Figure FDA0004130025960000033
具体由下式确定
Figure FDA0004130025960000034
其中，当T1＝T2时，DT1T2主对角线元素全为零；
S224、求解电缆护层电流回路总阻抗ZZ
ZZ由下式确定：
ZZ＝Z+Rd[n×n]+jD
其中，Z为电缆护层阻抗矩阵，Rd[n×n]为大地漏电电阻矩阵，Rd[n×n]是元素值均为Rd的n阶方阵；
Z由下式确定：
Figure FDA0004130025960000035
其中Z1～Zn是编号为1～n的电缆的护层阻抗，Zn由下式确定：
Figure FDA0004130025960000036
S225、求解电缆护层电流
由下式确定
Is＝ZZ-1E
其中，Is为电缆护层电流列矩阵
Figure FDA0004130025960000041
其中，
Figure FDA0004130025960000042
是编号为1～n的电缆护层电流值。
5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序使计算机执行如权利要求1-6任一项所述的多回路电缆护层电流超载处理方法方法。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时，实现如权利要求1-6任一项所述的多回路电缆护层电流超载处理方法。
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