[发明专利]强电磁脉冲对长电力输电线路耦合响应的宏模型构建方法

权利要求书

1.强电磁脉冲对长电力输电线路耦合响应的宏模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定架空电力传输线和大地以及入射电场的具体参数；

步骤二，根据步骤一采集的具体参数，经计算得到线缆参数，判断线缆参数是否符合宏模型的无源性条件，若不满足，需利用无源修正技术对线缆参数进行修正，直至满足；若满足，则进行步骤三；

步骤三，根据多导体架空线缆的传输线特性阻抗和传播函数表达式，利用满足无源性条件的单位长度线缆参数计算其在关心频率范围内的频响；

步骤四，构建自动实现频域到时域转换以及完成时域卷积计算的功能模块；

步骤五，在EFREQ或GFREQ的器件描述中确定采样率Δf和最高频率f_c，然后由计算采样数，最后将其修正为2的整数次幂；

步骤六，将频响作为数据表导入功能模块，功能模块将数据表转换为时域响应，在每一个频率点处的幅值和相角都采用插值法进行计算，而对于频率范围外的频点，将自动将其频响设置为0；

步骤七，根据基于广义特征线法得到的考虑外场激励的多导体架空线缆传输线电报方程的解，建立完整宏模型结构。

2.根据权利要求1所述的强电磁脉冲对长电力输电线路耦合响应的宏模型构建方法，其特征在于，步骤一中，架空电力传输线和大地以及入射电场的具体参数包括线缆根数、线缆之间的相对位置、线缆高度、线缆半径、大地介电常数、大地电导率、入射电场强度和入射角度。

3.根据权利要求1所述的强电磁脉冲对长电力输电线路耦合响应的宏模型构建方法，其特征在于，步骤四中，功能模块采用流控器件GFREQ。

4.根据权利要求1所述的强电磁脉冲对长电力输电线路耦合响应的宏模型构建方法，其特征在于，步骤五中，数据表频带范围的选择取决于入射电磁场的频带，使用3dB带宽作为参考。

5.根据权利要求1所述的强电磁脉冲对长电力输电线路耦合响应的宏模型构建方法，其特征在于，步骤五中，数据表内频点采样率的选取的具体方法如下：

在态分析过程中，EFREQ或GFREQ器件的输出y(t)是输入x(t)与瞬态响应h(t)的卷积：

y(t)=∫-∞∞x(τ)·h(t-τ)·dτ]]>

将输出写为离散形式为

y(kΔ)=ΔΣm=0kx(mΔ)·h[(k-m)·Δ]]]>

其中h(kΔ)可由h(f_n)的离散傅里叶积分得到

h(mΔ)=1N·ΔΣn=0N-1H(fn)·ej2πnmN,m=0,1,2,...,N-1]]>

N是等间隔的时间点数，Δ是时间分辨率，频响表格FREQ采用SPICE的优化算法进行频域H(f_n)到时域h(mΔ)的转换，其中N为2的幂，而频率点f_n取决于

fn=nN·Δ,n=0,1,2,...,N-1]]>

其中n＞N/2代表负频点，根奈奎斯特临界频率的要求为

fc=fN/2=12·Δ]]>

由于负频点为正频点的映像，因此只有N/2个点实际被用来计算h(mΔ)在N个时间点的值，在建立外界电磁场对传输线耦合的宏模型过程中，将f_c设置为入射激励电磁场的3dB带宽，确定了f_c，频域内的采样点间隔可以由下式确定：

Δf=f1=1N·Δ=2·fcN.]]>

6.根据权利要求1所述的强电磁脉冲对长电力输电线路耦合响应的宏模型构建方法，其特征在于，步骤七中，基于广义特征线法得到考虑外场激励的多导体架空线缆的传输线电报方程的频域解为

V(0,s)-Z_C(s)I(0,s)＝H(s)[V(l,s)-Z_C(s)I(l,s)]+E₁(s)

V(l,s)+Z_C(s)I(l,s)＝H(s)[V(0,s)+Z_C(s)I(0,s)]+E₂(s)

其中，V(0,s)和V(l,s)分别是线缆首末端电压，I(0,s)和I(l,s)分别是线缆首末端电流，E₁(s)和E₂(s)是代表激励源影响的受控电压源，Z_C(s)和H(s)即为频变的传输线特征阻抗矩阵和传播函数；为了构建上式的时域宏模型，需将上式转换到时域形式，此时频域的乘积计算变换为时域的卷积计算形式，如下式所示：

ZC(t)*I(0,t)ZC(t)*I(l,t)]]>

H(t)*[V(l,t)-ZC(t)*I(l,t)]H(t)*[V(0,t)+ZC(t)*I(0,t)].]]>