[发明专利]一种振动冲击波在沙土介质中传播的研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲击波传播技术，特别涉及一种振动冲击波在沙土介质中传播的研究方法，该研究方法是针对一种110kVXLPE高压电力电缆振动冲击波在沙土介质中传播的研究方法，即对冲击波形进行傅里叶变换，分析傅里叶变换后的正弦波的传播衰减状况，最后波形传输一段距离后再反傅里叶变换求出冲击波形的方法。

背景技术

目前在光纤瑞丽散射测量填沙直埋110kVXLPE故障距离的研究工作中，需要研究振动冲击波在沙土中的衰减情况。然而过去，研究振动衰减多是通过采用高昂的高精度级别振动测试仪在振动传播方向进行测量的方法，将搜集的数据进行拟合计算出电缆振动冲击波衰减波形。这种方法费时费力，由于受制于仪器探头对微振动的敏感程度以及仪器本身的测量精度等问题，当振动冲击波传输距离较远时，会出现仪器测量不准或者感应不到振动的情况。出现这种情况使得高压电力电缆在沙土中短路故障振动冲击的研究出现瓶颈性问题，可见，传统方法中存在研究110kVXLPE高压电力电缆振动冲击波远距离传播后仪器测不准或者测不出结果的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种振动冲击波在沙土介质中传播的研究方法，该研究方法是一种有效的研究高压电力电缆短路故障冲击波的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种振动冲击波在沙土介质中传播的研究方法，包括以下步骤：

步骤1、将故障电力埋在沙土中，通过高压脉冲发生器给电缆施加高压脉冲，使电缆在故障处放电发生冲击振动形成振动冲击波，并将振动冲击波的波形传向沙土；

步骤2、测出振源周围一个位置的振动波形，并将数据输入计算机进行处理；

步骤3、计算机通过数学计算，得出振动传播方向当振动传播到远处某个点的振动波形，所述振动波形是具有具体位置及时间的冲击波波形。

在步骤3中，所述数学计算的计算过程包括以下步骤：

步骤A、假定在时刻t,低精度振动测量仪器在振源附近C点测量振动波形测得数据输入计算机，并将此时的振动波形进行傅里叶变换为不同频率的正弦纵波；

步骤B、根据振动波速，推算振动波形传播到D点的时刻为在t+Δt时刻，C点与D点距离s,则对应的各种频率正弦波形幅值衰减为A（f_n；s；B），其中，f_n表示不同的频率值；

步骤C、将衰减进行反傅里叶变换计算传播到D点的冲击波形。

在步骤1中，振动冲击波源自高压脉冲在电缆故障放电，所述振动冲击波传播的介质为B因子已知的沙土。

在步骤2中，所述振动波形通过通过低精度振动测量仪的测量探头测得。

在步骤3中，计算机对所述振动波形进行处理的处理方式包括以下步骤：

（1）通过傅里叶变换将冲击波形分解为正弦纵波；

（2）根据正弦纵波的衰减情况进行衰减计算；

（3）根据衰减后正弦纵波波形通过反傅里叶变换为冲击波形。

本发明的技术方案详细描述如下：

本研究模型包括110kVXLPE高压电力电缆、沙土、电缆故障点、高压脉冲发生器、振动测试仪和计算机，利用高压脉冲发器对110kVXLPE高压电力电缆施加高压脉冲，使高压电力电缆故障点发生单相对地短路放电，从而引起故障点附近电缆的冲击振动，这种冲击振动传向沙土并沿着沙土向四周扩散，最终被放在故障点附近沙土内的故障测试仪的探头感应到，并将振动信息通过振动测试仪传递给计算机。计算机通过一系列数据处理计算出冲击波传播到更远某位置处的冲击波波形。

具体过程如下：

1）高压脉冲发生器发出高压脉冲作用于110kVXLPE高压电力电缆，并在故障点放电产生冲击振动，并向四周沙土中传播。

2）各种振动纵波衰减与沙土介质的温度t、湿度h、颗粒大小系数p等因素有关，这里将沙土对振动冲击波衰减影响因子统一个B因子，另外衰减也与振动传播距离s和振动频率f有关，假定振动纵波在沙土中传播衰减函数为A(f；s；B)；

3）假定在时刻t,低精度振动测量仪器在振源附近C点测量振动波形测得数据输入计算机，并将此时的振动波形进行傅里叶变换为不同频率的正弦纵波。

4）根据振动波速，推算振动波形传播到D点的时刻为在t+Δt时刻，C点与D点距离s,则对应的各种频率正弦波形幅值衰减为A（f_n；s；B），f_n表示不同的频率值。

5）将衰减进行反傅里叶变换计算传播到D点的冲击波形。