(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210760622.9 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 江苏方天电力技 术有限公司 地址 211100 江苏省南京市江宁区苏源大 道58号 申请人 武汉大学 (72)发明人 黄烜城　黄涛　袁超　雷志城　 张瑶　刘全　梅睿　丁然　花婷婷　 周旭伟　张轶炫　张程华　鲁海亮　 文习山　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 张倩倩 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/16(2020.01) (54)发明名称 一种三芯海底电缆接地结构参数确定方法 (57)摘要 本发明公开一种三芯海底电缆接地结构参 数确定方法， 接地结构为： 三相护套两端串接电 阻后互联接地， 三芯海缆的铠装两端直接接地。 方法包括： 获取三芯海缆的基本参数， 包括几何 尺寸和材料特性参数； 计算三芯海缆在接地结构 等效电路中的阻抗和导纳参数； 求解海缆传输过 程的微分方程， 得到以护套串接电阻的阻值为变 量的海缆护套及铠装感应电压和感应电流的计 算模型； 基于计算模型， 以护套串接电阻为变量， 护套感应电流最小为优化目标， 求解预先构建的 护套串接电阻优化模型， 得到护套串接电阻。 本 发明可以针对不同结构和负载的三芯海缆选择 合理的接地结构及参数， 有效减小护套感应电流 并使感应电压满足工程要求， 保障海缆运行的安 全性。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115081142 A 2022.09.20 CN 115081142 A 1.一种三芯海底电缆接地结构参数确定方法， 其特 征是， 包括： 获取三芯海缆的基本参数， 所述基本参数包括几何尺寸、 结构形式和材 料特性参数； 基于三芯海缆的基本参数， 计算三芯海缆在接地结构等效电路中的阻抗和导纳参数； 其中， 所述接地结构为： 三相护套两端串接电阻后互联接地， 三芯海缆的铠装两端直接接 地； 基于三芯海缆在接地结构等效电路中的 阻抗和导纳参数， 通过求解海缆传输过程的微 分方程， 得到以护套串接电阻的阻值为变量的海缆护套及铠装感应电压和感应电流的计算 模型； 基于所述计算模型， 以护套串接电阻为变量， 护套感应电流最小为优化目标， 求解预先 构建的护套 串接电阻优化模型， 得到使得护套感应电流 最小的护套 串接电阻。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征是， 所述护套串接电阻优化模型的优化目标为护 套首端感应电流 最小； 所述预 先构建的护套 串接电阻优化模型的目标函数为： fmin＝|isa(0)|+|isb(0)|+|isc(0)| 式中， isa(0)、 isb(0)、 isc(0)分别表示A、 B、 C三相护套首端的感应电流； 目标函数优化求解的约束条件为， 三芯海缆的护套感应电压满足： 0≤usa(0),usb(0), usc(0)≤150(V)， 其中， usa(0)、 usb(0)、 usc(0)分别表示A、 B、 C三相护套首端的感应电压 。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征是， 所述基于三芯海缆的基本参数， 计算三芯海 缆在接地结构等效电路中的阻抗和导纳参数， 得到以下 形式的阻抗矩阵Zf和导纳矩阵Yf： 式中， 下标 a、 b、 c分别 表示海缆A相、 B相、 C相的芯线导体， 下标sa、 sb、 sc分别 表示海缆A 相、 B相、 C相的护套导体， 下标p表示海缆铠装导体； 阻抗矩阵Zf中， 第m行第m列的元素zmm(1 ≤m≤7)表示 单位长度导体m的自阻抗， 第m行第n列的元素zmn(1≤m,n≤7,m≠n)表示单位长 度导体m与导体n之间的互阻抗； 导纳矩阵Yf中， 第m行第m列的元素ymm(1≤m≤7)表 示单位长 度导体m的自导纳， 第m行第n列的元素ymn(1≤m,n≤7,m≠n)表示单位长度导体m和导体n之 间的互导纳。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081142 A 24.根据权利要求4所述的方法， 其特征是， 所述基于三芯海缆的基本参数， 计算三芯海 缆在接地结构等效电路中的阻抗和导纳参数， 采用pscad软件进行计算。 5.根据权利要求5所述的方法， 其特 征是， 所述海缆传输过程的微分方程表示 为： 式中， Uf＝[ua(x) usa(x) ub(x) usb(x) uc(x) usc(x) up(x)]T为海缆芯线、 护套和铠装 共7根导体对 地电压的列向量， If＝[ia(x) isa(x) ib(x) isb(x) ic(x) isc(x) ip(x)]T为海 缆芯线、 护套和铠装7根导体中电流的列向量； ua(x),ub(x),uc(x)和ia(x),ib(x),ic(x)分别 为与首端之间距离为x处的三相芯线电压和电流， usa(x),usb(x),usc(x)和isa(x),isb(x),isc (x)分别为与首端之间距离为x处的三相护套感应电压和电流， up(x)和ip(x)分别与首端之 间距离为x处的铠装感应电压和电流。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征是， 所述求解海缆传输过程的微分方程， 基于相 模变换原理进行求 解， 边界条件表示 为： 式中， Un为海缆的线路额定电压， 上标i为复数的虚 数单位， l为海缆长度， RL海缆末端所 接单相负载； Re为铠装直接 接地的大地 等值漏电阻， Rc为护套串接电阻。 7.一种三芯海底电缆接地结构参数确定装置， 其特 征是， 包括： 海缆参数获取模块， 被配置用于获取三芯海缆的基本参数， 所述基本参数包括几何尺 寸、 结构形式和材 料特性参数； 阻抗导纳计算模块， 被配置用于基于三芯海缆的基本参数， 计算三芯海缆在接地结构 等效电路中的阻抗和导纳参数； 其中， 所述接地结构为： 三相护套两端串接电阻后互联接 地， 三芯海缆的铠装两端直接 接地； 计算模型确定模块， 被配置用于基于三芯海缆在接地结构等效电路中的 阻抗和导纳参 数， 通过求解海缆传输过程的微分方程， 得到以护套串接电阻的阻值为变量的海缆护套及权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081142 A 3