[發(fā)明專利]基于疊加原理的OPLC熱路模型建模方法

有效

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• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108153940B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)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(quán)）人: 東北電力大學;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)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

一種基于疊加原理的OPLC熱路模型建模方法，屬于電力線纜檢測技術領域。本發(fā)明的步驟是：利用COMSOL軟件實現(xiàn)對OPLC溫度場的仿真；建立OPLC四芯發(fā)熱與單芯發(fā)熱情況下的熱路模型，根據(jù)疊加定理建立OPLC三芯發(fā)熱時的熱路模型；采用粒子群算法對OPLC三芯發(fā)熱時熱路模型進行參數(shù)辨識；根據(jù)辨識結(jié)果建立OPLC光纖位置熱路模型。本發(fā)明應用疊加原理根據(jù)OPLC四纜芯芯發(fā)熱與單纜芯發(fā)熱兩種不同的情況下的熱路模型進行疊加，得到較為精確地OPLC三纜芯發(fā)熱情況下的熱路模型，有效地提高了OPLC熱路模型建立的合理性。利用粒子群算法對熱路模型中的參數(shù)進行辨識，優(yōu)化了模型參數(shù)，有效地提高了OPLC內(nèi)部各層溫度計算值的精確度，對于掌握OPLC的運行狀況,提高OPLC運行的可靠性，以及OPLC的工程應用具有極其重要的意義。

技術領域

本發(fā)明屬于電力線纜檢測技術領域。

背景技術

光纖復合低壓電纜(Optical Fiber Composite Low-Voltage Cable，OPLC)將光單元與電力電纜有機的結(jié)合在一起，不需要進行二次布線，有效的降低了施工成本和網(wǎng)絡建設等費用。相比傳統(tǒng)的FTTH(Fiber To The Home)而言，使用OPLC作為智能電網(wǎng)用戶端接入方案，能夠節(jié)省大量的資源，不僅解決了生活用電的電力問題，而且在寬帶接入等光纖通信方面作用巨大，對實現(xiàn)光接入網(wǎng)“最后一公里”有極大的推動作用。OPLC的引入促進了建立與電網(wǎng)互動的智能用電家庭。從長遠來看，光纖復合低壓電纜OPLC在未來智能電網(wǎng)的建設與信息化社會的發(fā)展中具有重大的作用。光纖復合電力電纜在未來家庭智能化、辦公自動化、數(shù)字化變電站、工控網(wǎng)絡化的數(shù)據(jù)傳輸中具有重要的地位。圖1為OPLC的典型結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)今對OPLC熱路模型的研究不斷增多，OPLC-ZC-YJV22-0.6/1 4*240+GXT-12B1內(nèi)部由四條電纜線芯與一條光單元構(gòu)成，實際運行過程中四條纜芯中三條有電流流過為相線，余下的一條纜芯為中性線正常運行時無電流。因此OPLC的熱路模型是不對稱的。目前大多數(shù)文獻建立的熱路模型采用近似等效法，模型的參數(shù)精度較低，計算得到的溫度誤差較大。精確估計OPLC內(nèi)部各層的溫度，對掌握OPLC在電網(wǎng)中的運行狀態(tài)、提高OPLC運行的可靠性至關重要。因此本文在根據(jù)疊加定理獲得較為精確的OPLC熱路模型的基礎上，通過粒子群算法對熱路模型中的參數(shù)進行辨識，進而提高了熱路模型的精度，對于OPLC的工程應用具有極其深遠的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是將四纜芯發(fā)熱情況下的熱路模型和單芯發(fā)熱情況下的熱路模型分別建模，應用疊加原理對兩種情況下的熱路模型進行疊加，進而得到三芯發(fā)熱情況下熱路模型的基于疊加原理的OPLC熱路模型建模方法。

本發(fā)明的步驟是：

步驟1：利用COMSOL軟件實現(xiàn)對OPLC溫度場的仿真；

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

步驟3：采用粒子群算法對OPLC三芯發(fā)熱時熱路模型進行參數(shù)辨識；

步驟4：根據(jù)辨識結(jié)果建立OPLC光纖位置熱路模型。

本發(fā)明建立OPLC四纜芯發(fā)熱與單纜芯發(fā)熱情況下的熱路模型：

步驟201：根據(jù)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)