[發明專利]基于LFVPSO-BPNN的多回路溝槽敷設電纜溫升預測方法

有效

• 申請號: 202111152264.5
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113868916B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 傅晨釗;司文榮;賀林;李紅雷;倪鶴立
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06N3/04;G06F119/08
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種基于LFVPSO?BPNN的多回路溝槽敷設電纜溫升預測方法，包括如下步驟：步驟1：采用有限元方法或者實驗提取特征參數樣本集；步驟2：將收集到的樣本數據分為訓練集和測試集，對訓練集和數據集進行歸一化處理；步驟3：引入Levy飛行對粒子群優化算法進行改進；步驟4：設計BPNN結構；步驟5：采用步驟3對BPNN多回路溝槽敷設電纜溫升預測模型的權重和閾值進行優化；步驟6：進行多回路溝槽敷設電纜溫升預測。與現有技術相比，本發明具有提高了預測精度、節省了計算時間等優點。

技術領域

本發明涉及電纜溫升預測領域，尤其是涉及一種基于LFVPSO-BPNN的多回路溝槽敷設電纜溫升預測方法。

背景技術

隨著城市建設發展及市容美觀需要，地下配電已成為目前城市的主流配電方式，其中溝槽電纜敷設常被用于發電廠或變電站，相比其他地下電纜敷設方式，溝槽敷設具有便于電纜施工、檢修，可容納多回路電纜等特點。溝槽電纜的絕緣層材料多數為交聯聚乙烯(XLPE)，其絕緣性能與溫度密切相關。研究表明，高溫引起的絕緣層老化是電纜失效是主要原因之一，當電纜溫度超過安全溫度(90℃)時，電纜絕緣層將加速老化，電纜壽命將大幅縮短。因此，對溝槽電纜溫升進行快速準確預測，對預防電纜過熱、保障電纜安全穩定運行具有重要意義。

目前溝槽電纜溫升預測計算主要分為解析法和數值法，解析法依據IEC-60287 標準，IEC-60287將電纜和周圍環境等效成熱路進行計算，但溝槽電纜內部傳熱復雜，熱阻的等效上需考慮的因素較多，所以對溝槽電纜溫升計算模型采用了經驗公式進行了簡化，且認為溝槽外表面溫度是恒定的，因此IEC-60287雖然能快速計算溝槽電纜溫升，但與實際情況相比，具有一定誤差。數值法是基于有限元法等方法利用數值模擬分析地埋電纜的溫度場，數值計算方法雖然計算結果較為精準但計算量大耗時長，無法實現快速預測溝槽電纜溫升和載流量。

因此現有技術溝槽電纜溫升預測存在無法同時兼顧快速和準確預測的問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于 LFVPSO-BPNN的多回路溝槽敷設電纜溫升預測方法，克服了BPNN由于不合適的權重和閾值導致的預測不準確的問題，從而可以實現多回路溝槽敷設電纜快速準確的預測溫升，防止溝槽電纜過熱，保障電纜安全穩定運行。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

根據本發明的一個方面，提供了一種基于LFVPSO-BPNN的多回路溝槽敷設電纜溫升預測方法，包括如下步驟：

步驟1：采用有限元方法或者實驗提取特征參數樣本集；

步驟2：將收集到的樣本數據分為訓練集和測試集，對訓練集和數據集進行歸一化處理；

步驟3：引入Levy飛行對粒子群優化算法進行改進；

步驟4：設計BPNN結構；

步驟5：采用步驟3對BPNN多回路溝槽敷設電纜溫升預測模型的權重和閾值進行優化；

步驟6：進行多回路溝槽敷設電纜溫升預測。

作為優選的技術方案，所述的步驟1具體為：

構建溝槽電纜物理模型，利用有限元方法計算不同環境溫度和回路電流下溝槽電纜溫度場或實驗測量不同環境溫度和回路電流下溝槽電纜纜芯溫度。

作為優選的技術方案，所述的有限元的計算物理模型可簡化為二維溝槽電纜模型，溫升計算中考慮了溝槽內部對流和輻射換熱，所述特征參數樣本集中的特征數據包括各回路電纜負荷、外界環境溫度、各回路纜芯溫度。

作為優選的技術方案，所述的步驟2中的歸一化處理公式為：