大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法
专利汇可以提供大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且大电容直流 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Δm；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Δm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Δm，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。，下面是大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法专利的具体信息内容。
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：
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Δm；
2)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Δm的大小对波形过冲率进行约束；
步骤1)的具体步骤包括：
101)获得雷电冲击电压u(t)在s域的表达式U(s)；
雷电冲击电压u(t)在s域的表达式U(s)，为：
其中：
a＝LRtC1C2 (2)b＝LC2+RfRtC1C2 (3)c＝RfC2+Rt(C1+C2) (4)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；Rf、Rt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；
102)获得雷电冲击电压的解析式u(t)；
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：
其中：
k2＝-k1 (7)
103)引入可表征波形过冲率的变量Δm；
将公式(5)改写成如下形式：
记：
假设t＝tm时，u(t)取得最大峰值，此时Δ也取得最大峰值，记为Δm，即：
dΔ(tm)/dt＝0 (11)
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Δm的大小对过冲率进行约束，其中，优化模型的目标函数为：
min T1＝1.67(t90-t30) (12)约束条件(s.t.)为：
Δm＝ε (19)公式(19)所示的等式约束用于设置Δm的大小，从而将过冲率限制在设定范围内；
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。
2.根据权利要求1所述的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：约束条件(s.t.)还包括：
0.3u(tm)＝u(t30) (13)
0.5u(tm)＝u(t50) (14)
0.9u(tm)＝u(t90) (15)
0＜t30＜t90＜tm＜t50＜100 (26)由于tm、t30、t90和t50分别为u(t)的峰值处、30％峰值处、90％峰值处和50％峰值处时间，四者应满足公式(13)～公式(15)所示的等式约束，同时四者的大小顺序应满足公式(26)所示的不等式约束。
3.根据权利要求1所述的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：约束条件(s.t.)还包括：
du(tm)/dt＝0 (20)d2u(tm)/dt2＜0 (21)tm为u(t)的峰值处时间，在tm时刻，u(t)取得最大值，同时也是极大值，因此u(t)在tm处的1次导为0，2次导小于0，即满足公式(20)所示的等式约束和公式(21)所示的不等式约束。
4.根据权利要求1所述的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：约束条件(s.t.)还包括：
-α1、 为U(s)的特征方程根，U(s)的解析式已由公式(1)给出，因此α1、α2、 和放电回路电路参数Rf、Rt、C1、C2、L应满足公式(16)～公式(18)所示的等式约束。
5.根据权利要求1所述的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：约束条件(s.t.)还包括：
1≤T1＝1.67·(t90-t30)≤5 (24)
40≤T2＝t50+0.5t90-1.5t30≤60 (25)
0＜α1＜0.1 (27)
0.5＜α2＜5 (28)IEC 60060-1标准规定，波前时间T1范围为1～5μs，半峰值时间T2范围为40～60μs，因此应分别满足公式(24)和公式(25)所示的不等式约束，α1、α2的大小应满足公式(27)和公式(28)所示的区间限制。
6.根据权利要求1所述的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：约束条件(s.t.)还包括：
tm＜3·(t90-t30) (23)考虑到u(t)可能存在多个极大值，而tm应出现于第一个极大值处；为保证t30、t90、tm均处于第一个波形上升段，应对tm的大小进行限制，满足公式(23)所示的不等式约束。
7.根据权利要求6所述的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：约束条件(s.t.)还包括：
u(tm)/U≥70％ (22)冲击效率η的定义为波形最大值u(tm)与冲击电容初始电压U之比，一般要求该值不低于
70％，应满足公式(22)所示的不等式约束。
8.根据权利要求1所述的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：约束条件(s.t.)还包括：
Rt＞0 (29)
Rf＞0 (30)
为了使获得的解满足物理意义的约束，对Rt、Rf的区间进行限制，Rt、Rf不可能为负值，应满足公式(29)和公式(30)所示的不等式约束。
大电容直流电缆雷电冲击电压试验波形调节方法
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具体实施方式
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