[发明专利]大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法

摘要

大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法,涉及大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法。目前传统的电阻参数设置采用简单的经验公式，无法有效控制试验波形的过冲率。本发明包括以步骤：1)根据回路电感的雷电冲击试验3阶放电回路，获得其对应的输出电压s域表达式U(s)和时域表达式u(t)，并引入可表征波形过冲率的变量Δ_m；2)以波前时间最小化为目标函数，建立优化模型，在满足约束条件下求得电阻参数的最优解；在优化模型中，通过限制Δ_m的大小对波形过冲率进行约束。本技术方案引入可表征波形过冲率的变量Δ_m，通过求解优化模型确定冲击电压发生器的电阻参数，在保证波形过冲率小于10％的前提下实现波前时间最小化。

主权项

1.大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法，其特征在于包括以步骤：/n1)根据回路电感的雷电冲击试验3阶放电回路，获得其对应的输出电压s域表达式U(s)和时域表达式u(t)，并引入可表征波形过冲率的变量Δ_m；/n2)以波前时间T1最小化为目标函数，建立优化模型，在满足约束条件下求得电阻参数的最优解；在优化模型中，通过限制Δ_m的大小对波形过冲率进行约束；/n步骤1)的具体步骤包括：/n101)获得雷电冲击电压u(t)在s域的表达式U(s)；/n雷电冲击电压u(t)在s域的表达式U(s)，为：/n /n其中：/na＝LR_tC₁C₂ (2)/nb＝LC₂+R_fR_tC₁C₂ (3)/nc＝R_fC₂+R_t(C₁+C₂) (4)/n式中：C₁为冲击电容；C₂为电缆试品电容，U为C₁初始充电电压；R_f、R_t分别为波前电阻和半峰值电阻；L为回路电感，包括：冲击电压发生器的本体电感，冲击电压发生器与电容分压器之间的引线电感；/n102)获得雷电冲击电压的解析式u(t)；/n为保证波形的波前时间T₁尽可能小，在U(s)特征方程根为1个实根和1对共轭复根的情形下进行分析；U(s)的特征方程根分别记为-α₁、通过对公式(1)进行Laplace反变换得出雷电冲击电压的解析式u(t)，为：/n /n其中：/n /nk₂＝-k₁ (7)/n /n103)引入可表征波形过冲率的变量Δ_m；/n将公式(5)改写成如下形式：/n /n记：/n假设t＝t_m时，u(t)取得最大峰值，此时Δ也取得最大峰值，记为Δ_m，即：/ndΔ(t_m)/dt＝0 (11)/n在步骤2)中，建立雷电冲击试验波形调节的目标函数和优化模型，通过设置Δ_m的大小对过冲率进行约束，其中，优化模型的目标函数为：/nmin T₁＝1.67(t₉₀-t₃₀) (12)/n约束条件(s.t.)为：/nΔ_m＝ε (19)/n公式(19)所示的等式约束用于设置Δ_m的大小，从而将过冲率限制在设定范围内；/n式中：t₃₀、t₉₀分别表示雷电冲击试验波形u(t)的30％峰值处、90％峰值处的时间。/n