[发明专利]多芯多层电缆的暂态时域分析方法和暂态时域分析系统

说明书

本申请提供了一种多芯多层电缆的暂态时域分析方法和暂态时域分析系统。该方法包括：获取多芯多层电缆的仿真参数；根据MTL算法对仿真参数进行运算，得到第一运算结果；根据TL算法对第一运算结果和仿真参数进行运算，得到第二运算结果。本申请设计了一种新的暂态时域分析方案，并且本方案是对多芯多层电缆进行暂态时域分析的，首先使用FDTD算法来计算多芯多层电缆中的仿真参数，然后使用MTL算法来对多芯多层电缆中的导体进行分析，再采用TL算法来对导体中的子导体进行分析，实现了FDTD‑MTL‑TL算法的强耦合，在保证仿真精度的前提下整体性大幅提升多芯多层的电缆暂态仿真效率。

技术领域

本申请涉及多芯多层电缆的暂态时域分析技术领域，具体而言，涉及一种多芯多层电缆的暂态时域分析方法、装置和多芯多层电缆的暂态时域分析系统。

背景技术

随着国民经济、社会、城市建设的发展和人民生活水平的提高，对电力供应的需求也不断增加，各个城市供电可靠性的指标，影响着城市建设和发展的速度。其中，电缆下地是城市化建设的重要环节，也是提升供电可靠性的重要方法之一，因为地下电力电缆相比架空导线而言，不占地面空间，有专门的电缆隧道或通道，既不影响城市美观，又可避免风雨、雷电、污秽等自然灾害造成的影响，能够有效保障电能安全、稳定的供应。

多层嵌套结构的多芯埋地电缆一般由六层物料构成：最内里是一条或多条导电铜线，线的外面分别有一层塑胶(作绝缘体、电介质之用)围拢，绝缘体外面有一层薄的屏蔽导电体与导电铜线构成同轴电缆结构，同轴电缆外另敷设一层塑胶围拢，在此塑胶绝缘体外又有一层网状导体层(一般为铜或合金，本方案中统称为金属铠层或铠层)，最后网状导电体外面是最外层的绝缘物料作为外皮。由于其抗干扰能力强、单位体积内能量密度高，多芯埋地电缆已得到广泛应用，同时也对多芯埋地电缆的稳定运行也提出了更高的要求。

为精细化评估埋地电缆性能、优化电缆联结布置方案与结构设计，应全面对包含考虑多层嵌套结构的多芯埋地电缆的输电系统做电磁暂态过电压分析，精确模拟埋地电缆内的电磁传播与折反射，以及多芯埋地电缆与其他输电系统的匹配与电磁耦合效应，预评估电缆内绝缘层可能收到的最大暂态冲击并做针对性改进，从而整体性的优化电缆联结方式、延长电缆寿命、提升系统运行可靠性。

目前的方案中，常采用FDTD(finite difference time domain，有限时域差分)算法来对多芯埋地电缆开展时域电磁暂态仿真，传统FDTD算法需通过正交网格对计算区域的全域离散，离散网格的尺寸和网格数量需根据仿真物体的几何结构尺寸和临近区域的电磁场畸变程度确定。对于考虑多层嵌套结构的多芯埋地电缆，其径向尺寸小至毫米级，轴向尺寸大至百米级，空间跨度极大。因此，目前的FDTD算法对多芯多层的电力电缆进行暂态时域分析的效率较低。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种多芯多层电缆的暂态时域分析方法、装置和多芯多层电缆的暂态时域分析系统，以至少解决现有技术中目前的FDTD算法对多芯多层的电力电缆进行暂态时域分析的效率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种多芯多层电缆的暂态时域分析方法，包括：获取多芯多层电缆的仿真参数，其中，所述仿真参数为采用MTL、TL算法进行运算所需要，所述仿真参数包括：介电常数、磁导率，所述多芯多层电缆的铠层内包括至少两个导体，各所述导体内至少包括一个子导体；根据MTL算法对所述仿真参数进行运算，得到第一运算结果，其中，所述第一运算结果用于表征对所述多芯多层电缆的所述导体进行暂态时域分析的结果；根据TL算法对所述第一运算结果和所述仿真参数进行运算，得到第二运算结果，其中，所述第二运算结果用于表征对所述多芯多层电缆的所述子导体进行暂态时域分析的结果。