[發明專利]基于疊加原理的OPLC熱路模型建模方法

有效

• 申請號: 201711282433.0
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108153940B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 王鶴;李興寶;路俊海;李國慶;郭昆亞;王振浩;葛維春;羅桓桓;周桂平;鄧偉;何昕;范軍麗
• 申請（專利權）人: 東北電力大學;國家電網公司;國網遼寧省電力有限公司
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F119/08
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種基于疊加原理的OPLC熱路模型建模方法，其特征在于：其步驟是：

步驟1：利用COMSOL軟件實現對OPLC溫度場的仿真；

步驟2：建立OPLC四芯發熱與單芯發熱情況下的熱路模型，根據疊加定理建立OPLC三芯發熱時的熱路模型；

OPLC四纜芯發熱與單纜芯發熱情況下的熱路模型：

步驟201：根據熱路學傅氏定律對四纜芯OPLC的每層熱阻列方程整理得：

θ₁＝θ₀+T₁/4×(4Q_C+2Q_d)+T₂×(4Q_C+4Q_d)+T₃×(4(1+λ)Q_C+4Q_d) (2)

θ₂＝θ₀+T₂×(4Q_c+4Q_d)+T₃×[4(1+λ)Q_c+4Q_d] (3)

θ₃＝θ₀+T₃×[4(1+λ)Q_c+4Q_d] (4)

其中穩態熱路模型中各參數的定義為：Q_C為單個纜芯的損耗，Q_d為單個纜芯的絕緣介質損耗；λ為絕緣介質的損耗系數；θ₁為OPLC導體溫度，θ₂為絕緣外表面溫度，θ₃為鎧裝層溫度，θ₀為OPLC外表面溫度；T₁為單纜芯的絕緣熱阻，T₂為填充層及內層護套熱阻，T₃為外護套熱阻；

步驟202：根據傅 氏定律列熱阻方程整理得：

θ′₃＝θ′₀+T₃×(Q′_C+Q′_d+λQ′_c) (7)

其中Q′_C＝Q_C，T₅為1號纜芯和鎧裝層之間的熱阻，其阻值等于T₁+T₂；T₆為1號纜芯和2、3號纜芯之間的熱阻，其阻值大小等于2T₁；T₇為2、3號纜芯與4號纜芯之間的熱阻，其阻值大小等于2T₁；T₈位4號纜芯與鎧裝層之間的熱阻，其阻值大小等于T₅；θ′₁、θ′₂、θ′₃分別為單纜芯發熱時OPLC導體溫度、絕緣外表面溫度、鎧裝層溫度，θ₀為OPLC外表面溫度，θ′_a、θ′_b分別為1號纜芯發熱時，2、3號纜芯和4號纜芯的溫度，θ′₂只代表1號纜芯溫度；

步驟203：計算OPLC各層溫度：

步驟204：計算不同位置溫度得：

θ″₁＝θ₁-θ′₁ (14)

θ″₂＝θ₂-θ′₂ (15)

θ″₃＝θ₃-θ′₃ (16)

θ″₃＝θ₀-θ′₀+3T₃×(Q_d+(1+λ)Q_C) (19)；

其中θ″₁、θ″₂、θ″₃分別為疊加后等效三纜芯發熱情況下OPLC的導體溫度、絕緣外表面溫度、鎧裝層溫度；

步驟3：采用粒子群算法對OPLC三芯發熱時熱路模型進行參數辨識；根據辨識結果建立OPLC光纖位置熱路模型：

步驟301：初始化粒子群，所述的粒子群由多個粒子組成，每個粒子的值隨機給定；

步驟302：計算出粒子群中各粒子的綜合適應度，取綜合適應度最大的粒子與當前最優粒子比較，令綜合適應度較大的粒子為標準最優粒子；

步驟303：根據以下算式對粒子群中各粒子進行迭代更新后，返回步驟302；

k為迭代次數；w為慣性權重因子；r₁、r₂為0～1之間的隨機數；c₁、c₂為學習因子；為第i個粒子在第k次迭代時的速度；為第i個粒子在第k次迭代時位置；p_best為粒子自身找到的最優解；g_best為粒子在群體中找到的最優解；

步驟304迭代次數達到最大值時，迭代結束，得到參數辨識滿意度最大時熱路模型參數最優值；

步驟4：根據辨識結果建立OPLC光纖位置熱路模型：

根據熱路模型由傅氏 定律列熱阻方程整理得：

θ₁-θ′_a-θ_1f＝λ₃Q_d(T_n+T_f) (22)

θ₁-θ′₁-θ_2f＝λ₄Q_d(T_n+T_f) (23)

θ_f＝θ_1f+θ_2f (24)

θ_f＝2θ₁-θ′₁-θ′_a-(λ₃+λ₄)×Q_d×(T_n+T_f) (25)

其中T_n為耐熱層熱阻，T_f為耐熱層內光纖部分(纖膏、套管等)的熱阻，θ_f為光纖溫度，θ₁-θ′₁為不發熱纜芯溫度，對光纖的溫度影響為θ_1f，θ₁-θ′_a為與光纖相鄰的發熱纜芯的溫度，對光纖的影響為θ_2f。