非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算.首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段.然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型.由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式.最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率.通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

单导体传输线与屏蔽电缆串扰问题的研究

采用时域BLT方程对单导体传输线和屏蔽电缆的串扰问题进行了研究。将单导体传输线和屏蔽电缆的串扰模型分解为内、外传输线系统,应用时域BLT方程对内、外传输线系统求解,分别得到屏蔽层和芯线上的电压、电流响应,内、外传输线系统通过转移阻抗联系起来。研究了不同频率正弦波激励时,同轴电缆和双芯屏蔽电缆屏蔽层和芯线终端的时域串扰响应。仿真结果表明同轴电缆和双芯屏蔽电缆芯线终端的串扰响应幅值随着激励源频率的增大而增大。     

覆冰输电线路分裂导线舞动的建模与数值模拟

针对以往在覆冰分裂导线舞动的理论模型中缺少对分裂导线扭转刚度进行分析的问题,提出了一种改进的舞动分析模型.将分裂导线等效为单导线,在现有的对单导线舞动建模研究的基础上,采用假设模态法,利用Hamilton变分原理建立了覆冰导线在垂直、水平和扭转方向的动力学模型.考虑到分裂导线和单导线在扭转刚度上的不同,引入了一种分裂导线扭转刚度的计算方法,推导出分裂导线固有频率的计算公式,并将它们应用到所建模型中,使模型能够分析覆冰分裂导线的舞动,用经典Runge-Kutta法对模型进行求解,从而实现了对覆冰分裂导线的数值模拟.以中山口大跨越分裂导线舞动作为实例,由所建立的模型得到的数值模拟结果与实际观测值基本一致,从而验证了模型和数值模拟方法的准确性.     

导线电磁干扰的数值仿真

导线在电子电气设备的电磁兼容问题中占有重要地位,加有激励的导线不仅会对邻近的导线产生串扰,还会产生辐射.多导体传输线(MTL)方法被用于研究导线的串扰问题,金属平板上导线辐射问题的求解则采用了多导体传输线方法和时域有限差分法(FDTD)相结合的混合方法,最后还讨论了简单线路终端状态不同时导线的辐射情况.结果证明了所用方法的有效性,有助于加强对导线电磁干扰问题的研究.     

混响室条件下仿真研究树形传输线网络的耦合规律

为研究复杂腔室电磁环境下场线耦合规律,提出了高效电磁防护的新方法.以典型树形传输线网络为研究对象,分析其在混响室电磁环境下的响应信号.结合蒙特卡洛统计理论,改进外场激励下多导体BLT方程构造全向辐射电磁环境下的传输线网络仿真模型,求解网络各终端时域、频域电流响应.研究单端口负载、单管道长度改变对各终端电流响应的影响.分析不同材料、不同离地高度情况下终端感应信号规律.结果表明:混响室电磁环境条件下,传输线网络单个管道长度的改变使各终端频域谐振点发生变化,但单个终端负载变化不会对除该点以外的其他终端响应产生显著影响;传输线网络的双指数脉冲时域感应电流信号呈震荡衰减曲线,并随传输线材料电导率的增大和离地高度的减小而减小.     

两种典型覆冰导线气动力特性及稳定性分析

通过节段模型高频天平测力风洞试验,计算了准椭圆形和扇形两种代表性覆冰导线的气动力系数均值、均方根值.基于准定常假设对试验模型的单自由度驰振可能性进行了分析.所得结果为研究类似截面形状覆冰导线的气动特性提供了参考,为进一步计算覆冰导线响应提供了基础数据.     

电缆三维磁场分析与自感计算

文章采用三维有限元方法分析计算了几类同轴电缆、多股导线同轴电缆以及偏心电缆的三维磁场和电感参数;采用有限元商用软件包ANSYS,基于磁场能量法计算得到几种不同形状的同轴电缆、多股导线同轴电缆以及偏心电缆在不同参数下的单位长度自感参数;基于能量摄动法计算得到同轴电缆在不同参数下的单位长度自感参数和单位长度互感参数,并进一步分析得出电感参数变化规律.有限元法与解析方法计算结果的一致性验证了有限元法计算的正确性.该方法简单易行,且计算精度很高,可用于计算规则或不规则形状的同轴电缆以及偏心电缆等各类电缆的电感参数.     

隧道环境单根泄漏电缆MIMO系统的性能测量

通常多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)系统需要两根以上泄漏电缆来传输不同信息流.研究隧道环境下单根泄漏电缆双向馈入构成2×2 MIMO系统的性能.测量结果发现,单根泄漏电缆MIMO系统的容量与双根泄漏电缆构成的MIMO系统接近,明显优于单输入单输出(single-input single-output, SISO)系统.研究结果可为轨道交通系统LTE-M通信专网设计提供参考.     

电缆点燃性能的影响因素研究

利用锥形量热仪对PVC单芯电力电缆的点燃性能进行了实验研究,针对锥形量热仪的实验条件,建立了一维电缆点燃模型,并进行了数值模拟.模拟得到的点燃时间与实验结果吻合较好.利用该模型分别对影响电缆点燃性能的一些关键因素进行了分析,如电缆护套厚度、电缆线芯厚度、外加热辐射通量等.结果表明,由于电缆特殊的结构,影响点燃时间的因素与传统的热厚型材料和热薄型材料都有很大区别.     

基于时域有限差分法研究含时受迫谐振子相干态问题

基于时域有限差分法研究了在不同外加电场中的谐振子相干态问题,包括恒值电场和余弦电场中的谐振子相干态,讨论了外场的变化对相干态的影响,得到了一些有意义的结果.     

架空多导体传输线缆的电磁脉冲响应计算

地面电子设备之间的多根互连平行线缆受高空核爆电磁脉冲(HEM P)作用,会产生瞬态电磁效应。为研究这个问题,该文建立了考虑有耗地面影响等因素的多导体传输线模型,给出了一种类似“状态转移矩阵”表达的方程解的形式,并以相模变换的方法推导了解的具体表达式。该模型可以同时考虑空间电磁脉冲场在线缆上感应的瞬态电压和电流。仿真计算结果表明,对于平行放置的多根线缆而言,接地平行线缆对临近平行线缆有一定程度的屏蔽作用,可供防护设计时参考。     

电缆线路故障自适应预报系统

根据电缆传输线线路的电气特性,建立并解出其理想数学模型,从含有噪声的输入输出数据中提取电缆线路的信号,用自适应预报辨识方法,超前发现电缆线路是否有出现故障的可能。最后根据序贯概率比检验法,预先确定一个检验区间,在辨识算法的支持下,有效地实现了对电缆线路故障的检测。自适应预报辨识方法,在满足各项性能指标的前提下,可明显提高发现故障隐患概率,取得良好的故障预报效果,提高电缆线路运行的安全性。     

不等高多导体传输线串扰特性的仿真与分析

随着电子系统工作频率的提高,系统中的传输线之间不可避免地会发生串扰问题。将采用时域传输线方程构建不等高多导体传输线的串扰模型,然后通过时域有限差分(FDTD)方法求解传输线方程,获得传输线端接负载上的串扰响应。采用该方法,模拟和分析脉冲集总电压源作用不等高多导体传输线的串扰规律。在此基础上,通过多集总源作用多导体传输线的串扰仿真,获得脉冲型干扰信号对传输线上工作信号的影响。     

基于行波耦合原理的高压直流输电系统接地极引线故障测距

提出一种基于平行双导线行波耦合原理的接地极引线故障测距方法,推导接地极引线线模波和地模波传播等效参数及耦合规律.该方法建立在接地极引线分布参数模型基础上,采取接地极引线并行线路同时刻注入同极性脉冲的方式,通过脉冲发射和初始线模波时间差计算故障距离.该方法能够消除无故障时脉冲行波在接地极引线上反复传播的不利影响,计算简单,录波量小,定位精度高.仿真结果表明,该方法可以实现高压直流输电系统接地极引线全线范围内故障点的快速、准确测距.     

电气化铁路27.5kV单芯电缆接地方式的研究

随着电气化铁路的蓬勃发展,牵引变电系统馈线需要采用电缆方式,为此本文对单芯电缆金属护套感应电势进行计算,得出结论:单芯电缆敷设长度小于1km时,采取一端直接接地、一端保护接地方式;长度为1~2km时,采取电缆中间接地、两端保护接地方式;长度大于2km时,采用金属护套交叉互联接地方式。     

HEMP作用下近地有限长电缆外皮感应电流研究

用TL（传输线）法对HEMP作用下近地有限长电缆外皮感应电流进行了研究，计算了电缆长度、电缆架设高度、HEMP入射角、大地电参数和端接阻抗等取不同参数时的感应电流波形，得出了感应电流的变化规律。计算结果表明，近地面处一根暴露于HEMP环境中的几十米长电缆，其外皮感应电流峰值一般可达上千安培。还将部分计算结果与实验结果及FDTD（时域有限差分）法计算结果进行了比较，吻合较好。     

基于热象技术的电缆火险隐患诊断研究

提出了一种基于电缆表面的红外热图象对电缆的火险隐患进行在线诊断的方法。根据电缆的表面温度、结构参数、物性参数和环境温度,通过建立传热数学模型,对电缆的线芯工作温度进行了反演计算,并与电缆的允许工作温度进行比较,实现了电缆火险隐患的非接触、在线诊断。     

雷电电磁脉冲场对多芯线的耦合效应研究

为研究多芯线短线缆在雷电电磁脉冲场辐照下终端负载的感应电压,利用WU-800型MARX源和有界波模拟器来模拟雷电电磁脉冲场,对多芯线进行辐照耦合试验。试验中通过改变试验条件,得到了不同雷电电磁脉冲波形、多芯线长度、辐射场与线缆夹角、线缆终端负载条件下多芯线终端负载的感应电压的变化规律。试验发现:雷电电磁脉冲的上升沿对线缆耦合电压幅值影响较大,脉宽对耦合电压影响较小;线缆长度对感应电压的幅值及响应频点有重要影响;电场极化方向对线缆终端响应幅值有较大影响,但并不改变响应波形;随着受测端负载阻值的增加,线缆感应电压也逐步增大,非受测端负载对线缆感应电压无影响。