考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法及设备与流程

本发明涉及电力电缆运行，尤其是涉及一种考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法及设备。

背景技术：

1、随着电力电缆在城市中应用的日益广泛，特别是架空线入地工程的推进，大量架空线路改为电缆入地敷设。其中直埋电缆是主要的敷设方式之一，直埋电缆的载流量通常按照iec60287计算额定载流量，按照iec60853计算暂态温升或给出周期性负荷因子，或者按照数值计算的方法计算电缆的稳态或暂态温升，然后利用迭代的方法计算载流量，这些计算通常均按照恒定的土壤热物性参数、恒定的环境气温和恒定的负荷电流来确定。但直埋电缆的散热环境存在大面积的土壤，土壤中不可避免地会产生温差，从而在温差的作用下产生水分迁移，使得直埋电缆周围的土壤热物性参数呈现非均匀化，同时，地表环境温度随着昼夜和季节在变化，也不是一个恒定的气温边界，电缆流过的负荷电流也与多种因素有关，往往呈现周期性和波动性，这些变化的因素都导致用恒定的条件来确定电缆的稳态、暂态缆芯温升或额定、动态载流量产生较大的误差。

2、而随着用地成本增加等多种因素带来的新增线路困难、降本增效等精细化管理的提出、双碳目标的推进，充分挖掘现有电缆线路的输送潜力，提高电力电缆的利用率得到了广泛关注，也是推进电力电缆运维管理和智能电网建设的重要组成部分，因此有必要考虑各种复杂条件下的电力电缆实时热状态，从而准确评估电力电缆的带载能力，该研究具有重要的价值。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种准确性、可靠性高的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法及设备。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种直埋电缆缆芯温升安全评估方法，包括以下步骤：

4、获取实际运行线路的电缆数据，构建初始数字孪生模型；

5、获取运行过程中的天气情况和电缆运行工况，构建所述初始数字孪生模型的边界条件，构建获得考虑复杂条件的热湿迁移多物理场数字孪生模型，该热湿迁移多物理场数字孪生模型与实际电缆运行同步；

6、当某一时刻存在应急负荷或施加动态增容负荷时，根据该时刻的环境条件和电缆缆芯初始值，预测电缆缆芯温升，判断电缆是否安全或确定可新增负荷容量。

7、进一步地，所述电缆数据包括电缆本体参数和敷设与排列参数。

8、进一步地，所述天气情况包括气温、空气相对湿度、风速和光照。

9、进一步地，所述电缆运行工况包括电压、负荷电流和接地方式。

10、进一步地，所述边界条件包括地表热通量边界、地表湿通量边界和深层地温边界。

11、进一步地，所述深层地温边界为恒定温度，为当地全年平均气温

12、进一步地，所述地表热通量边界包括法向热通量边界和自然对流换热边界，其中，法向热通量边界为0，自然对流换热边界基于空气温度确定。

13、进一步地，所述地表湿通量边包括法向水汽通量边界和自然对流换湿边界，其中，法向水汽通量边界为0，自然对流换湿边界基于空气温度、气压和地表空气湿度确定。

14、进一步地，所述环境条件基于气象预报数据获得。

15、本发明还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述直埋电缆缆芯温升安全评估方法的指令。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、1、本发明通过构建的直埋电力电缆群热湿迁移多物理场耦合数字孪生模型，与实际电缆同步运行，从而得到实时的电缆热状态，当突然需要动态增加电缆负荷时，可以根据实时热状态仿真计算动态负荷下的电缆预期热状态，给出电缆是否安全或可新增负荷容量的准确判断。

18、2、本发明数字孪生模型能够实现复杂边界条件、复杂运行条件，准确跟踪实际电缆运行情况，进而提高电缆温升预测的准确性，提高判断精度。

技术特征：

1.一种考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述电缆数据包括电缆本体参数和敷设与排列参数。

3.根据权利要求1所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述天气情况包括气温、空气相对湿度、风速和光照。

4.根据权利要求1所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述电缆运行工况包括电压、负荷电流和接地方式。

5.根据权利要求1所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述边界条件包括地表热通量边界、地表湿通量边界和深层地温边界。

6.根据权利要求5所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述深层地温边界为恒定温度，为当地全年平均气温。

7.根据权利要求5所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述地表热通量边界包括法向热通量边界和自然对流换热边界，其中，法向热通量边界为0，自然对流换热边界基于空气温度确定。

8.根据权利要求5所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述地表湿通量边包括法向水汽通量边界和自然对流换湿边界，其中，法向水汽通量边界为0，自然对流换湿边界基于空气温度、气压和地表空气湿度确定。

9.根据权利要求1所述的考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法，其特征在于，所述环境条件基于气象预报数据获得。

10.一种电子设备，其特征在于，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-9任一所述考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法的指令。

技术总结
本发明涉及一种考虑复杂条件的直埋电缆缆芯温升安全评估方法及设备，所述方法包括以下步骤：获取实际运行线路的电缆数据，构建初始数字孪生模型；获取运行过程中的天气情况和电缆运行工况，构建所述初始数字孪生模型的边界条件，构建获得考虑复杂条件的热湿迁移多物理场数字孪生模型，该热湿迁移多物理场数字孪生模型与实际电缆运行同步；当某一时刻存在应急负荷或施加动态增容负荷时，根据该时刻的环境条件和电缆缆芯初始值，预测电缆缆芯温升，判断电缆是否安全或确定可新增负荷容量。与现有技术相比，本发明具有准确性、可靠性高等优点。

技术研发人员：司文荣,梁永春,傅晨钊,高凯,贺林,蒋如棋
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21