本發明涉及數值仿真，尤其涉及一種用于電纜載流量計算模型的優化系統及優化方法。

背景技術：

1、電纜是電力系統中電能傳輸的重要載體，準確計算電力電纜的額定載流量可以使電纜線路的傳輸容量得到充分的利用，同時保證電纜的運行安全可靠性。電纜載流量受到電纜的最高允許工作溫度的限制，當電纜載流量過大時，由于功率損耗，電纜線芯溫度會急劇上升，可能造成電纜絕緣老化加速，電纜使用壽命減少甚至電纜燒毀等不利影響。因此，為了保證電纜的安全可靠運行，有必要進一步提高電纜的載流量和溫度計算的精確性。

2、現有技術中公開了一種電纜載流量確定方法、裝置、計算機設備和存儲介質，確定方法包括根據電纜內置的測溫傳感器獲取電纜上各區域處導體線芯的線芯溫度；根據各個線芯溫度中的最高線芯溫度，確定最高線芯溫度對應的目標區域；將最高線芯溫度與目標區域對應的環境溫度輸入至目標熱路模型，得到目標區域對應的絕緣層的當前計算溫度，目標熱路模型用于表征電纜的熱量傳輸特性；基于當前計算溫度與絕緣層的最高允許溫度間的差異程度，確定環境溫度對應的最大允許電流值，并將最大允許電流值作為電纜在環境溫度下對應的電纜載流量。

3、由此可見，所述電纜載流量確定方法、裝置、計算機設備和存儲介質存在以下問題：在計算過程中無法根據老化程度對最大載流量進行調節，從而會出現電纜絕緣層熱導率高時，最大載流量偏低或熱導率低時，電纜絕緣層的老化情況不足以支撐最大載流量的情況，導致計算得出的最大載流量與實際情況不符，準確率較低。

技術實現思路

1、為此，本發明提供一種用于電纜載流量計算模型的優化系統及優化方法，用以克服現有技術中在計算過程中無法根據老化程度對最大載流量進行調節，從而會出現電纜絕緣層熱導率高時，最大載流量偏低或熱導率低時，電纜絕緣層的老化情況不足以支撐最大載流量的情況，導致計算得出的最大載流量與實際情況不符，準確率較低。的問題。

2、為實現上述目的，一方面，本發明提供一種用于電纜載流量計算模型的優化系統，包括：

3、試驗模塊，用以對試驗電纜進行老化試驗，并在老化試驗過程中，檢測試驗電纜絕緣層的熱導率，并檢測在當前熱導率下，所對應的試驗電纜的表面溫度變化量以及內部溫度變化量；

4、監測模塊，其設置在電纜表面，用以實時監測運行電纜的表面溫度以及運行電纜運行的邊界條件；

5、分析模塊，其分別與所述試驗模塊和所述監測模塊相連接，用以根據所述試驗模塊的試驗數據建立運行電纜老化的關系模型以及環境散熱效率模型；

6、其中，所述分析模塊被配置為，確定運行電纜的內部溫度變化量，根據監測模塊的監測數據獲取運行電纜的表面溫度變化量，

7、以及，將運行電纜的內部溫度變化量以及表面溫度變化量輸入至所述關系模型，確定運行電纜的絕緣層的當前熱導率，將當前熱導率作為修正參數對運行電纜的最大載流量的計算模型進行修正；

8、其中：所述運行電纜的表面溫度變化量以及內部溫度變化量分別為，在熱導率一定且載流量發生變化時，單位時間內運行電纜的表面溫度變化量和內部溫度變化量。

9、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述關系模型為：將所述表面溫度變化量、所述內部溫度變化量、運行電纜所處環境的散熱效率與所述熱導率的對應關系作為輸入數據而構建，若輸入所述運行電纜的表面溫度變化量、內部溫度變化量以及運行電纜所處環境的散熱效率，則輸出運行電纜絕緣層的當前熱導率。

10、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述分析模塊內還設置有存儲單元，用以存儲所述運行電纜的熱導率的歷史數據。

11、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述分析模塊還用以根據熱導率的歷史數據以及熱導率選取對應的運行模式，其中：

12、若所述當前熱導率小于第一閾值且所述歷史數據中熱導率處于增加狀態，判定運行電纜的老化情況符合要求，將熱導率作為修正參數對運行電纜邊界條件進行修正，增加運行電纜的最大載流量；

13、若所述當前熱導率大于或等于所述第一閾值，或，歷史數據中熱導率處于降低狀態，判定所述運行電纜的老化情況不符合要求，存在安全風險。

14、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述運行電纜的邊界條件包括：運行電纜的環境溫度、對流換熱系數以及風速。

15、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述環境散熱效率模型為：將運行電纜的環境溫度、對流換熱系數以及風速與散熱效率的對應關系作為輸入數據而構建，若輸入運行電纜的環境溫度、對流換熱系數以及風速，則輸出運行電纜的環境散熱效率。

16、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述分析模塊根據所述運行電纜的當前熱導率以及環境散熱效率將運行電纜的熱平衡參數進行修正，并代入針對運行電纜的最大載流量計算模型。

17、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述監測模塊包括多個分布式溫度傳感器，用以實時采集所述運行電纜不同位置的表面溫度數據。

18、作為用于電纜載流量計算模型的優化系統的優選技術方案，所述試驗電纜為在所述運行電纜施工時，對所述運行電纜進行隨機取樣獲得的電纜樣品。

19、另一方面，本發明還提供一種用于電纜載流量計算模型的優化方法，包括：

20、對試驗電纜進行老化試驗，測得試驗電纜絕緣層的不同熱導率所對應的電纜表面溫度變化量以及內部溫度變化量，并建立關系模型；

21、根據運行電纜的環境溫度、對流換熱系數、風速以及散熱效率建立環境散熱效率模型；

22、根據熱路模型計算運行電纜的內部溫度變化量；

23、獲取運行電纜的表面溫度變化量；

24、將所述內部溫度變化量與所述表面溫度變化量輸入至所述關系模型，得出運行電纜的當前熱導率；

25、將當前熱導率作為修正參數對運行電纜的最大載流量計算模型中的運行參數進行修正。

26、與現有技術相比，本發明的有益效果在于，本發明通過建立關系模型，將表面溫度變化量、內部溫度變化量、邊界條件以及熱導率之間的聯系表征起來，一方面，能夠根據電纜運行過程中容易獲取的參數得到電纜運行過程中的熱導率的值，另一方面，在熱導率增加的情況下，電纜散熱的速度會加快，此時可提高最大載流量從而滿足用電需求，具體提高的值通過當前熱導率以及環境散熱效率將運行電纜的熱平衡參數進行修正，并代入針對運行電纜的最大載流量計算模型進行修正，從而在電纜實際運行過程中，增加針對最大載流量計算的準確性。

技術特征：

1.一種用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述關系模型為：將所述表面溫度變化量、所述內部溫度變化量、運行電纜所處環境的散熱效率與所述熱導率的對應關系作為輸入數據而構建，若輸入所述運行電纜的表面溫度變化量、內部溫度變化量以及運行電纜所處環境的散熱效率，則輸出運行電纜絕緣層的當前熱導率。

3.根據權利要求2所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述分析模塊內還設置有存儲單元，用以存儲所述運行電纜的熱導率的歷史數據。

4.根據權利要求3所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述分析模塊還用以根據熱導率的歷史數據以及熱導率選取對應的運行模式，其中：

5.根據權利要求1所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述運行電纜的邊界條件包括：運行電纜的環境溫度、對流換熱系數以及風速。

6.根據權利要求5所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述環境散熱效率模型為：將運行電纜的環境溫度、對流換熱系數以及風速與散熱效率的對應關系作為輸入數據而構建，若輸入運行電纜的環境溫度、對流換熱系數以及風速，則輸出運行電纜的環境散熱效率。

7.根據權利要求6所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述分析模塊根據所述運行電纜的當前熱導率以及環境散熱效率將運行電纜的熱平衡參數進行修正，并代入針對運行電纜的最大載流量計算模型。

8.根據權利要求1所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述監測模塊包括多個分布式溫度傳感器，用以實時采集所述運行電纜不同位置的表面溫度數據。

9.根據權利要求1所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，所述試驗電纜為在所述運行電纜施工時，對所述運行電纜進行隨機取樣獲得的電纜樣品。

10.一種用于電纜載流量計算模型的優化方法，其特征在于，應用于權利要求1-9任一權利要求所述的用于電纜載流量計算模型的優化系統，其特征在于，包括：

技術總結
本發明涉及數值仿真技術領域，尤其涉及一種用于電纜載流量計算模型的優化系統及優化方法，其中系統包括：試驗模塊，進行老化試驗；監測模塊；分析模塊，根據試驗模塊的試驗數據建立運行電纜老化的關系模型以及環境散熱效率模型；其中，分析模塊被配置為，確定內部溫度變化量以及表面溫度變化量并輸入至關系模型，確定運行電纜的絕緣層的當前熱導率，將當前熱導率作為修正參數對運行電纜的最大載流量的計算模型進行修正；本發明通過建立關系模型，將表面溫度變化量、內部溫度變化量、邊界條件以及熱導率之間的聯系表征起來，從而在電纜針對最大載流量的計算過程中，加入老化程度對計算結果的影響，從而增加針對最大載流量計算的準確性。

技術研發人員：王久明,張威,汪鵬,常虎,劉學斌,李軍,任平,廖宜良,胡華,王明俐,邱欽,習芬,李濤,張澤
受保護的技術使用者：國網湖北省電力有限公司荊州供電公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28