電力電纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)精確獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力傳送部件熱模型特征參數(shù)的測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力電 纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)精確獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力電纜系統(tǒng)的熱模型越來(lái)越多地用于電纜系統(tǒng)的熱監(jiān)控、電力動(dòng)態(tài)傳送的管 理、電纜壽命估計(jì)等。對(duì)于提高分布式電網(wǎng)的電力實(shí)時(shí)傳送能力，以及實(shí)時(shí)利用系統(tǒng)信息提 高智能電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)電力管理能力，電力電纜系統(tǒng)的熱模型將發(fā)揮越來(lái)越重要的基礎(chǔ)作用。
[0003] 電纜系統(tǒng)熱模型的基本構(gòu)成元素為電纜各組成單元的熱阻、熱容，這些元素的精 度從根本上影響著電纜模型的精度、有效性。通常，將這些構(gòu)成元素稱為電纜的熱特征參 數(shù)。電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)的大小通常根據(jù)電纜構(gòu)成、電纜各組成單元的材料及其幾何屬性 等通過(guò)查閱如85此0 60287、83 7671:2008等標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)來(lái)獲取。事實(shí)上，同一廠家同一流 水線生產(chǎn)的相同型號(hào)電纜，它們的幾何屬性、各單元采用的材料總存在著或多或少差異。
[0004] 采用上述傳統(tǒng)方法獲得的電纜系統(tǒng)特征參數(shù)無(wú)法體現(xiàn)出這些差異、變化。也就是 說(shuō)，傳統(tǒng)方法只能粗略地獲得電纜的熱特征參數(shù)。對(duì)于充分發(fā)揮分布式電網(wǎng)的電力實(shí)時(shí)傳 送能力以及利用包含電纜在內(nèi)的電網(wǎng)系統(tǒng)信息安全、高效、可靠地實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)電 力管理，這些粗略的熱特征參數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求的。為了精確獲得這些熱特征參數(shù)，人 們開(kāi)始采用有限元分析方法，但該方法需要獲知電纜各組成單元內(nèi)部大量的溫度信息，這 意味著超大量的計(jì)算（這是有限元分析法所固有的），以及因安放溫度感知器件而出現(xiàn)的 電纜機(jī)械損傷或很高的成本（如在制造電纜時(shí)在電纜各組成單元內(nèi)部預(yù)先安置如光纖溫 度傳感器等）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電力電纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)精確獲取 方法，所述方法提高了電力電纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)獲取的精確度，且計(jì)算量小，成本低、 沒(méi)有電纜的機(jī)械損傷、通用性好、簡(jiǎn)便有效。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種電力電纜系統(tǒng)熱模型特 征參數(shù)精確獲取方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：
[0007] (1)組建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行電力電纜系統(tǒng)的熱階躍實(shí)驗(yàn)，記錄電力電纜表面的溫度響 應(yīng)0 st(t)的曲線；
[0008] (2)根據(jù)電力電纜構(gòu)成、電纜各組成單元的材料及其幾何屬性通過(guò)查閱IEC 60287以及BS 7671:2008標(biāo)準(zhǔn)粗略地獲取電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)；
[0009] (3)基于高斯-牛頓迭代法，以步驟⑵獲得的熱特征參數(shù)作為其初始值優(yōu)化熱特 征參數(shù)，讓式1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力電纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)精確獲取方法，其特征在于所述方法包括以下步 驟： (1) 組建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行電力電纜系統(tǒng)的熱階躍實(shí)驗(yàn)，記錄電力電纜表面的溫度響應(yīng)的 曲線 9st(t); (2) 根據(jù)電力電纜構(gòu)成、電纜各組成單元的材料及其幾何屬性通過(guò)查閱IEC60287以 及BS7671:2008標(biāo)準(zhǔn)粗略地獲取電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)，即電纜系統(tǒng)各階網(wǎng)絡(luò)的熱容、熱 阻； (3) 基于高斯-牛頓迭代法，以步驟（2)獲得的熱特征參數(shù)作為其初始值并不斷地優(yōu) 化這些熱特征參數(shù)，讓式
s= 1，2, 3,…，n中的 9s(t)不斷地逼近步驟（1)中的0st(t)，當(dāng)式
s= 1，2,3,…，n中的0s(t)最逼近0st(t)時(shí)，得出最佳的電力電纜熱特征參數(shù)值，式中： ^為方程

,m= 1，2,3,…，n，0^氏、(；分別為電力電纜系統(tǒng)熱模型第i階 網(wǎng)絡(luò)的溫度、熱阻、熱容，P為一恒定的熱功率值，0a為電纜系統(tǒng)周圍空氣的溫度，也就是 說(shuō)，系數(shù)km、Am;j&Am是關(guān)于電纜系統(tǒng)中各熱特征參數(shù)的函數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)精確獲取方法，其特征在于： 優(yōu)化熱特征參數(shù)的步驟如下： 構(gòu)建n階RC網(wǎng)絡(luò)表征的電力電纜系統(tǒng)熱模型，其中上述模型的熱傳遞公式為
其中，0pRpCi、Pi，別為電力電纜系統(tǒng)熱模型第i階網(wǎng)絡(luò)的溫度、熱阻、熱容、 流入熱容中的熱功率、流經(jīng)熱阻并流入下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的熱功率； 恒定電力通過(guò)電纜時(shí)在電纜中產(chǎn)生的熱功率P(t)以及電纜系統(tǒng)外周圍空氣的溫度 0a，并讓p(t)等于一恒定值P，根據(jù)式（1)獲得電纜的表面溫度0s(t)，
其中，系數(shù)km，Ay_，入是電纜系統(tǒng)中各熱特征參數(shù)的函數(shù)。 令電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)矢量V=況，R2,R3，…，Rn，Q，C2,C3，…，CJ，0sc;(j，V)= 0s(jTs，V)，優(yōu)化熱特征參數(shù)的函數(shù)為
，其中Ts為采樣周期，j 為采樣的次數(shù)序號(hào)，j= 1，2,3,…，N，0S。為電纜表面的計(jì)算溫度，0 st為電纜表面的測(cè)量 溫度，令電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)矢量V的變化量為SV的分量，m=l，2,3，…， 2N，優(yōu)化熱特征參數(shù)矢量V的具體步驟為： (1) 初始化電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)矢量V; (2) 根據(jù)式
，s= 1，2, 3,…，n計(jì)算 出
的值； (3) 由公式
計(jì)算出1^_的值，其中p，m= 1，2,3，…，2N; (4) 由公式
計(jì)算出k的值； (5) 由
計(jì)算出電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)矢量V的變化量SV的值； (6) 計(jì)算x2 (V+SV)和x2 (V)的值，若前者大于后者，則更新電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)矢量 V，此時(shí)，電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)矢量V=V+SV，轉(zhuǎn)步驟（2)繼續(xù)重復(fù)上述計(jì)算工作，否則，結(jié) 束計(jì)算，獲得優(yōu)化的電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)矢量V，從而精確地獲得電纜系統(tǒng)的熱特征參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力電纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)精確獲取方法，涉及電性能的測(cè)試裝置技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括以下步驟：組建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行電力電纜系統(tǒng)的熱階躍實(shí)驗(yàn)，記錄電力電纜表面的溫度響應(yīng)θst(t)的曲線；根據(jù)電力電纜構(gòu)成、電纜各組成單元的材料及其幾何屬性通過(guò)查閱IEC 60287以及BS 7671:2008標(biāo)準(zhǔn)粗略地獲取電纜系統(tǒng)熱特征參數(shù)；基于高斯-牛頓迭代法，得出最佳的電力電纜熱特征參數(shù)值。所述方法提高了電力電纜系統(tǒng)熱模型特征參數(shù)獲取的精確度，且計(jì)算量小，成低、沒(méi)有電纜的機(jī)械損傷、通用性好、簡(jiǎn)便有效。
【IPC分類】G06F19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104573394
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510042079
【發(fā)明人】肖繼學(xué), 曾強(qiáng), 胥玉萍, 龔建全, 王澤 , 董圣友, 李海軍
【申請(qǐng)人】西華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日