[發(fā)明專利]高壓電纜導(dǎo)體溫度預(yù)測方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711022469.5
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107818239A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐濤;徐研;劉毅剛;張耿斌;卞佳音;石銀霞
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州供電局有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01K13/00
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司44224
• 代理人: 余永文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓電纜導(dǎo)體溫度預(yù)測方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，負(fù)荷需求迅速增長，負(fù)荷高峰時甚至需要采取限電措施，城市供電網(wǎng)已面臨輸電瓶頸，但與此同時高壓電纜的供電能力卻沒有得到充分的利用。

在實(shí)際應(yīng)用中，高壓電纜輸電線路的負(fù)載率很低，例如，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，某些地區(qū)110kV及以上電壓等級的電纜負(fù)載率不到30％，部分甚至低于10％，僅有少數(shù)電纜的負(fù)載率接近50％。隨著用電需求正以每年10％的速度增長。與此同時，110kV及以上電壓等級的架空輸電線路已處于滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)行，因此必須提高電力電纜的載流量以保證供電。

制約電纜載流量提高的決定性因素是電纜長期運(yùn)行的最高允許溫度，為保證電纜壽命，線芯溫度不能超過該長期耐受溫度(如XLPE電纜為90℃)。一旦線芯溫度超過該限值，電纜絕緣將迅速熱老化，甚至可能會發(fā)生因局部過熱而導(dǎo)致的熱擊穿，誘發(fā)供電事故。當(dāng)XLPE電纜的工作溫度超過允許值的8％時，其壽命將減半；若超過15％，電纜絕緣壽命僅為原來的1/4。

而傳統(tǒng)技術(shù)中，難以準(zhǔn)確地預(yù)測出電纜導(dǎo)體的溫度，無法有效掌握電纜導(dǎo)體的溫度，不利于在保證電纜壽命的前提下提高電纜載流量，導(dǎo)致負(fù)載率低，城市電網(wǎng)供電緊張的局面。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對難以準(zhǔn)確地預(yù)測出電纜導(dǎo)體的溫度的問題，提供一種高壓電纜導(dǎo)體溫度預(yù)測方法和系統(tǒng)，從而在保證電纜壽命的前提下達(dá)到提高負(fù)載率、實(shí)現(xiàn)電纜增容的目的。

一種高壓電纜導(dǎo)體溫度預(yù)測方法，包括：

利用給定的電纜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和暫態(tài)熱路模型，建立電纜導(dǎo)體的溫度預(yù)測計算的系數(shù)矩陣模型；

在形成系數(shù)矩陣時，利用循環(huán)賦值對矩陣進(jìn)行賦值，并在形成系數(shù)矩陣后，計算矩陣的特征值和特征向量；

根據(jù)所述特征值和特征向量構(gòu)造積分函數(shù)模型，對所述積分函數(shù)模型進(jìn)行積分，獲取導(dǎo)體溫度預(yù)測模型；

檢測高壓電纜導(dǎo)體的電流值，利用所述導(dǎo)體溫度預(yù)測模型并根據(jù)預(yù)測時刻和所述電流作值，得到預(yù)測的導(dǎo)體溫度值。

上述高壓電纜導(dǎo)體溫度預(yù)測方法，利用高壓電纜等效熱路模型，根據(jù)實(shí)時監(jiān)測的高壓電纜表皮溫度，利用導(dǎo)體溫度預(yù)測模型準(zhǔn)確計算出高壓電纜線芯溫度的預(yù)測值，對提高電纜載流量有重要的指導(dǎo)作用，從而在保證電纜壽命的前提下達(dá)到提高負(fù)載率、實(shí)現(xiàn)電纜增容的目的。

在一個實(shí)施例中，所述系數(shù)矩陣模型為：

其中，表示高壓電纜的溫度值參數(shù)，A表示矩陣系數(shù)，t表示高壓電纜導(dǎo)體溫度，B表示矩陣系數(shù)，P表示高壓電纜損耗量。

在一個實(shí)施例中，所述導(dǎo)體溫度預(yù)測模型為：

其中，τ表示預(yù)測時刻，ξ表示高壓電纜的導(dǎo)體溫度初始值。

在一個實(shí)施例中，所述暫態(tài)熱路模型包括：

式中，t₁表示電纜導(dǎo)體溫度，t₂至t_n-3為表示電纜絕緣層各分層溫度，t_n-2饒包帶溫度，t_n-1氣隙溫度，t_n為電纜金屬護(hù)套溫度，t₀為高壓電纜外護(hù)套溫度，溫度單位均為℃；C₁至C_n-3為電纜主絕緣的各分層熱容，熱容單位均為J/K；R₁至R_n-3為電纜主絕緣各分層熱阻，R_n-2為繞包層熱阻，R_n-1為氣隙層熱阻，R_n外護(hù)套熱阻，熱阻單位均為K·m/W；P₁為電纜導(dǎo)體損耗，P₂至P_n-3為絕緣及內(nèi)外屏蔽各分層介質(zhì)損耗，P_n電纜金屬護(hù)套損耗。

在一個實(shí)施例中，所述高壓電纜包括110kV及以上電壓等級的架空輸電線路。

一種高壓電纜導(dǎo)體溫度測量系統(tǒng)，包括：

建立模塊，用于利用給定的電纜結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和暫態(tài)熱路模型，建立電纜導(dǎo)體的溫度預(yù)測計算的系數(shù)矩陣模型；

計算模塊，用于在形成系數(shù)矩陣時，利用循環(huán)賦值對矩陣進(jìn)行賦值，并在形成系數(shù)矩陣后，計算矩陣的特征值和特征向量；

獲取模塊，用于根據(jù)所述特征值和特征向量構(gòu)造積分函數(shù)模型，對所述積分函數(shù)模型進(jìn)行積分，獲取導(dǎo)體溫度預(yù)測模型；