本發(fā)明涉及礦用電纜領(lǐng)域，特別是一種礦用電纜接地線電流的求解方法。

背景技術(shù)：

1、由于礦井環(huán)境復(fù)雜多變，諸如濕度高、溫度變化大以及有害氣體等特殊因素，電纜接地線的電流特性與地面環(huán)境有顯著不同，這使得求解礦井下電纜接地線電流變得更加重要。電纜接地線電流的異常變化可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱、接地故障甚至引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重后果。因此，準(zhǔn)確求解礦用電纜接地線電流，不僅能夠有效預(yù)警潛在的安全隱患，還可以為故障選線分析提供依據(jù)。

2、目前，針對(duì)礦用電纜故障選線的方法大致可以劃分為基于注入信號(hào)和基于故障信息的兩類選線方法。其中基于故障信息的選線方法又可以進(jìn)一步劃分為穩(wěn)態(tài)信息法和暫態(tài)信息法?；谧⑷胄盘?hào)的選線方法依賴昂貴的設(shè)備，選線成本較高，且礦井的惡劣環(huán)境可能會(huì)使注入信號(hào)特征不明顯，難以分析配電網(wǎng)線路故障情況特征；穩(wěn)態(tài)信息法多適用于單一特定的工況且易受過(guò)渡電阻的影響較大，難以通過(guò)接地線電流分析配電網(wǎng)線路故障情況特征；暫態(tài)信息法容易出現(xiàn)暫態(tài)信號(hào)不明顯的特征，加入改進(jìn)算法后雖然提高了可靠性，但增加了計(jì)算量，配電網(wǎng)線路情況特征進(jìn)而變得復(fù)雜。通過(guò)建立電纜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合礦井的實(shí)際工況，能夠?qū)拥鼐€電流進(jìn)行較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。因此，在模型分析的基礎(chǔ)上研究快速、有效的電纜接地線電流求解方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用電纜接地線電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)井下配電網(wǎng)線路故障分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了更方便、快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用移動(dòng)電纜接地線穩(wěn)態(tài)電流表達(dá)式求解，而提供一種礦用電纜接地線電流的求解方法。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種礦用電纜接地線電流的求解方法，包括以下步驟：

4、s1、測(cè)量電纜首端的線芯電流其中，i＝a、b、c，分別代表a相、b相和c相，分別代表電纜首端i相線芯電流；并獲取電纜接地線電阻、電纜線芯和屏蔽層之間的互電阻和互電感，以及電纜長(zhǎng)度；

5、s2、求出動(dòng)力線芯d和控制線芯e對(duì)任意流過(guò)接地線回路的任意一個(gè)屏蔽層或者接地線芯k的互感抗與互容抗產(chǎn)生的電壓之和vr_g(t)；

6、s3、求出a、b、c三相線芯與屏蔽層之間的互感抗與互容抗產(chǎn)生的電壓之和vabc(t)；

7、s4、求出無(wú)故障情況下接地線電流衰減因子α；

8、s5、求出無(wú)故障情況下接地線電流特征分量

9、s6、基于步驟s4和s5求出無(wú)故障情況下，接電線電流表達(dá)式

10、s7、基于s6求解出的接地線電流，通過(guò)取極限，得到穩(wěn)態(tài)接地線電流表達(dá)式。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，還包括s8、當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，基于步驟s2、s3、s4、s5、s6和s7，求解故障情況下故障線接地穩(wěn)態(tài)電流表達(dá)式以及非故障線接地線穩(wěn)態(tài)電流表達(dá)式。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，s2中，求出動(dòng)力線芯d和控制線芯e對(duì)屏蔽層或接地線芯之間產(chǎn)生的互感抗與互容抗電壓之和vr_g(t)：

13、

14、其中，ram為互感電阻，lam互感電抗，l為電纜長(zhǎng)度，為動(dòng)力線芯與控制線芯首端線芯電壓，為動(dòng)力線芯與控制線芯首端線芯電流，為接地線芯首端電壓，cam為電纜之間的互電容。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，s3中，求出a、b、c三相線芯與屏蔽層之間產(chǎn)生的互感抗與互容抗電壓之和vabc(t)：

16、

17、其中，為每相線芯首端電壓，為每相線芯首端屏蔽層電壓。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，s4中，求出無(wú)故障情況下接地線電流衰減因子α：

19、

20、其中，rg為接地電阻。

21、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，s5中，求出無(wú)故障情況下接地線電流特征分量

22、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，s6中，基于步驟s4和s5求出接地線電流表達(dá)式如下：

23、

24、其中，c1為常數(shù)。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，s7中，通過(guò)取極限，求出穩(wěn)定后接地線電流表達(dá)式如下：

26、

27、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，s8中，求出穩(wěn)定后接地線電流表達(dá)式如下：

28、故障情況下，無(wú)故障線路零序電流影響v0sumw(t)表達(dá)式如下：

29、

30、其中，為無(wú)故障線三相電流之和，為無(wú)故障線i相電流，i＝a、b、c；

31、故障情況下，無(wú)故障線路動(dòng)力線芯和控制線芯電流影響之和vdew(t)表達(dá)式如下：

32、

33、其中，為無(wú)故障線的動(dòng)力線芯和控制線芯電流，p＝d、e；

34、故障情況下，無(wú)故障接地線電流穩(wěn)定后表達(dá)式如下：

35、

36、其中，α為衰減因子；

37、故障情況下，故障線路零序電流影響v0sumf(t)表達(dá)式如下：

38、

39、其中，為故障線三相電流之和，為故障線i相電流，i＝a、b、c，x為故障距離；

40、故障情況下，故障線路動(dòng)力線芯和控制線芯電流影響之和vdef(t)表達(dá)式如下：

41、

42、其中，為故障線的動(dòng)力線芯和控制線芯電流，p＝d、e；

43、故障情況下，故障接地線電流穩(wěn)定后表達(dá)式如下：

44、

45、本發(fā)明具有如下有益效果：

46、發(fā)明適用于礦用移動(dòng)電纜接地線穩(wěn)態(tài)電流求解，計(jì)算精度較高，通過(guò)接地線電流對(duì)電纜進(jìn)行故障分析，有利于分析井下電纜的故障情況，可以更好的對(duì)井下配電網(wǎng)電纜進(jìn)行保護(hù)，具有良好的工程實(shí)踐價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：還包括s8、當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，基于步驟s2、s3、s4、s5、s6和s7，求解故障情況下故障線接地穩(wěn)態(tài)電流表達(dá)式以及非故障線接地線穩(wěn)態(tài)電流表達(dá)式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：s2中，求出動(dòng)力線芯d和控制線芯e對(duì)屏蔽層或接地線芯之間產(chǎn)生的互感抗與互容抗電壓之和vr_g(t)：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：s3中，求出a、b、c三相線芯與屏蔽層之間產(chǎn)生的互感抗與互容抗電壓之和vabc(t)：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：s4中，求出無(wú)故障情況下接地線電流衰減因子α：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：s5中，求出無(wú)故障情況下接地線電流特征分量

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：s6中，基于步驟s4和s5求出接地線電流表達(dá)式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：s7中，通過(guò)取極限，求出穩(wěn)定后接地線電流表達(dá)式如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種礦用電纜接地線電流的求解方法，其特征在于：s8中，求出穩(wěn)定后接地線電流表達(dá)式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種礦用電纜接地線電流的求解方法，涉及礦用電纜領(lǐng)域；首先，測(cè)量礦用移動(dòng)電纜首端線芯電流，獲取電纜本體電氣參數(shù)和接地線電阻；其次列寫(xiě)包含接地線電流回路的電路方程；最后，求解電路方程，通過(guò)取極限計(jì)算出接地線穩(wěn)態(tài)電流。本發(fā)明適用于礦用移動(dòng)電纜接地線穩(wěn)態(tài)電流求解，計(jì)算精度較高，有利于后續(xù)通過(guò)接地線電流對(duì)電纜進(jìn)行故障分析，具有良好的工程實(shí)踐價(jià)值。在模型分析的基礎(chǔ)上研究快速、有效的電纜接地線電流求解方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用電纜接地線電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)井下配電網(wǎng)線路故障分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)研發(fā)人員：彭楠,張衛(wèi)星,梁睿,劉子赫,杜明炫,張子涵,周廣洋,謝壯,周堃
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30