载流量逆问题的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及载流量分析领域，特别是涉及一种载流量逆问题的计算方法。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的不断发展以及城乡电网建设和改造，电力电缆的敷设数量日益增 加。载流量是电缆运行中的重要电气参数，电缆线芯流过的电流高于额定载流量会导致电 缆工作温度过高，电缆绝缘老化，电缆寿命大大缩短，因而准确确定载流量是电缆设计和运 行中最重要的工作之一。
[0003] 载流量分析系统是智能电网中的重要组成部分。在复杂的敷设环境下，载流量的 准确计算为电力系统安全稳定、经济有效的运行提供了基础和保障。载流量分析主要包括 静态载流量分析和动态载流量分析。静态载流量是电缆及环境的导热、散热性能的长期表 现，定义为电缆正常运行时可加载的最大电负荷。当加载的电负荷变化时，电缆中芯、表面 温度变化的规律是动态载流量分析的核心。
[0004] 载流量的计算方法有热路法、有限元法和有限差分法等。其中，有限元方法计算精 确并适用于各种敷设环境，它把电缆工作时的热传导和散热系统的微分方程转化为相应的 变分极值问题；将二维电缆温度区域作三角剖分，把温度场在每个三角形上函数化，离散变 分函数的梯度，得到矩阵方程进行求解。
[0005] 载流量的计算建立了电缆工作时的温度场与电缆结构、热参数和环境参数的定量 关系。在实际应用中，电缆和环境的各项参数受材料、制造工艺、敷设环境等因素影响，存在 不同程度的差异，从而影响载流量分析的准确性。载流量逆问题是通过电缆温度和加载电 负荷之间的关系，校正电缆结构参数、热参数和环境参数，从而提高载流量计算的精度。
【发明内容】
[0006] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种载流量逆问题的计算方法，所述载流量逆 问题的计算方法可以精确计算出电缆工作时的电缆结构参数、热参数和环境参数。
[0007] -种载流量逆问题的计算方法，包括如下步骤：确定需要校正的电缆参数名称及 个数；采集电缆的实时加载电流值序列及电缆表面的温度值序列；采用最优化方法求解目 标函数值最小时的校正参数值，其中，目标函数
【主权项】
1. 一种载流量逆问题的计算方法，其特征在于，包括如下步骤： 确定需要校正的电缆参数名称及个数； 采集电缆的实时加载电流值序列及电缆表面的温度值序列； 采用最优化方法求解目标函数值最小时的校正参数值，其中，目标函数
T(X，Ik)为由有限元方法在相应的参数值和电流值下得 到的电缆表面温度值的函数，tk为电缆表面的温度值，X为所需校正参数的参数值。
2. 根据权利要求1所述的载流量逆问题的计算方法，其特征在于，所述采用最优化方 法求解目标函数值最小时的校正参数值的步骤为： 当参数个数等于1时，采取有限元和〇. 618迭代法求解所述校正参数值； 当参数个数大于1时，采取有限元和带调比的动态域LM迭代算法求解所述校正参数 值。
3. 根据权利要求2所述的载流量逆问题的计算方法，其特征在于，所述采取有限元和 带调比的动态域LM迭代算法求解所述校正参数值的步骤包括如下步骤： 令父1 = 乂。，1'0={1:1，1:2，"*，1:11}，11 = 11(|，其中，乂(|为需要校正的参数所对应的参数初 值，T0为电缆表面温度测量值序列，U(l为u的初始值，u为非负数； 计算E(XI)值，并判断E(XI)值是否小于e;若E(XI)值小于e，则输出所述需要校正 的参数值为XI，其中，e为预设固定阈值；否则进行如下步骤： 计算Jacobi矩阵J，
'其中，矩阵J是m行n列矩阵，T= (1\，T2, . . .，Tn)= (T(X1，I1)，T(X1，12)，...，T(X1，In))，Xl= (Xl，x2，...，xm)为对应需要校正的参数的参 数值； 计算X2 =Xl+dx，dx=-inv(D)*D'*inv(J*J' +u*D*D' )*J' *(T(XI) -TO)，其 中，调比矩阵D为m阶非奇异矩阵，且J*J' +u*D*D'正定； 调整X2的大小，使其不超出预设的上、下界，并相应调整dx的大小； 计算二项式近似度P= (E(X1)-E(X2)V(| |j'*dx| |2+2*u*| |D*dx| |2)，根据P值，调 整u值，并判断P是否大于0,若P>0,则令XI=X2,否则返回计算E(X1)值的步骤。
4. 根据权利要求3所述的载流量逆问题的计算方法，其特征在于，所述计算E(XI)值， 并判断E(X1)值是否小于e的步骤还可以为如下步骤：
或迭代次数大于N或u值小于U，则输出所述需要校正的参数值为XI， 其中，S、N、U为预设固定阈值。
5. 根据权利要求3所述的载流量逆问题的计算方法，其特征在于，当J*J'非正定时， u为正实数，使J*J^ +u*D*D^正定；否则u为正实数或0。
6. 根据权利要求3所述的载流量逆问题的计算方法，其特征在于，当所述P>0. 75时， u更新为2u;当P〈0. 25时，u更新为u/2 ;当u大于《时，u=uQ，其中，《为预设固定阈 值。
7. 根据权利要求1所述的载流量逆问题的计算方法，其特征在于，所述采集电缆的实 时加载电流值序列及电缆表面的温度值序列的步骤为通过当前时刻温度场和所加载电流 信息用有限元方法计算下一时刻的温度场，从而获得电缆表面的温度。
8.根据权利要求1所述的载流量逆问题的计算方法，其特征在于，所述确定需要校正 的电缆参数名称及个数的步骤中，所述需要校正的电缆参数包括电缆结构参数、热参数和 环境参数。
【专利摘要】本发明涉及一种载流量逆问题的计算方法通过实时监测的电缆表面温度和动态载流量分析中的电缆表面温度数据的比较，校正电缆和敷设环境中参数的误差，以得到各校正参数值，计算结果准确，有效提高了载流量分析软件的可靠性和准确度。
【IPC分类】G06F17-50, G06F17-10
【公开号】CN104778149
【申请号】CN201510181661
【发明人】顾一驰
【申请人】苏州光格设备有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月16日