[发明专利]电缆导体温度计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及导体温度计算方法，特别涉及一种电缆导体温度计算方法及装置。

背景技术

伴随着我国经济的迅速发展，城市建设现代化进程加快，为了满足用户快速增长的供电需求，城市电网中高压电力电缆线路日益增多。但城市管制以及线路密集使得增加新的电力电缆异常困难和面临诸多压力，因此在现存电力线路上安全提升电缆传送容量显得意义重大。

导体温度变化是电缆电流变化最直接的特征之一，一旦确定电缆导体温度及相关边界条件，就能确定电缆的载流量。而目前直接测量电缆的导体温度尚存技术困难，导体温度靠间接的方法获得。热路模型法是求解导体温度的有效方法之一，该方法基于热路与电路在数学上相同的特点，将电缆等效为一个热路，用节点法求解电缆导体温度。数值分析法的引用为计算导体温度场提供了方便，其中利用有限元法及有限差分法计算暂态温度场已较为成熟。

挖掘现存电力电缆的传送容量必须能准确计算导体温度，而各层结构的材料热性参数受外部环境影响较大，因此电缆的热性参数取值变得较为困难造成导体温度计算误差较大。因而在电缆导体温度的计算中，如何准确选择电缆的物性参数以提高电缆导体温度计算精度便成为了亟待解决的问题。

无论采用哪种计算方法，准确掌握电缆的物性参数如结构参数、材料参数（如导热系数等）等是准确计算电缆导体温度的必要条件之一。而目前电缆导体温度的研究侧重于导体温度计算方法的实现及影响导体温度的非电缆物性因素的分析，而对影响电缆导体温度的电缆物性因素（如电缆的结构参数、材料传热参数等）的研究较为匮乏。在各种计算电缆导体温度的方法中，所采用的电缆物性参数基本源于IEC标准，而IEC标准的参数都是基于电缆处于最恶劣的环境时得到的数值。但在实际运行中，电缆的敷设环境要比IEC标准中的优越很多，这就导致IEC标准中电缆的物性参数与其实际运行中相差比较大，使得直接利用IEC标准来计算电缆导体温度的结果存在过大的裕度，误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电缆导体温度计算方法及装置，解决了利用IEC标准来计算电缆导体温度的结果存在过大的裕度，误差较大的问题。

一种电缆导体温度计算方法，包括步骤：

利用热路法计算稳态下电缆导体温度的计算值与电缆各层结构材料的导热系数的关系式；

利用灵敏度原理计算电缆各层结构材料的导热系数与相应的灵敏度的函数关系；

根据所述函数关系计算电缆各层结构材料的导热系数所对应的灵敏度值；

根据所述灵敏度值对选取的导热系数值进行调整，再根据调整后的导热系数值计算电缆导体温度。

一种电缆导体温度计算装置，包括：

稳态分析单元，用于利用热路法计算稳态下电缆导体温度的计算值与电缆各层结构材料的导热系数的关系式；

灵敏度计算单元，用于利用归一化灵敏度原理计算电缆各层结构材料的导热系数                                                与相应的灵敏度的函数关系，并根据所述函数关系计算电缆各层结构材料的不同导热系数值所对应的灵敏度值；

导体温度计算单元，用于根据所述灵敏度值调整导热系数值，再利用调整后的导热系数值计算电缆导体温度。

与现有技术相比，本发明的技术首先利用归一化灵敏度原理分析并计算导体温度计算值对电缆各层结构材料的导热系数改变的灵敏程度及相应的灵敏度值，在利用IEC标准的材料导热系数计算电缆导体温度时，根据灵敏度值对材料导热系数进行调整，再根据调整后的材料导热系数精确计算出电缆导体的温度；准确计算导体温度和准确评估电缆的载流量，在IEC标准计算值上得到大幅度的提升，避免了利用IEC标准来计算电缆导体温度的结果存在过大的裕度，误差较大的问题，为电缆的实时监测及提高电缆输送容量运行提供参考依据；同时，也可以为电缆设计制造、故障分析等提供参考。

附图说明

图1是本发明的电缆导体温度计算方法的流程图；

图2利用热路法计算稳态下电缆导体温度的计算值与电缆各层结构材料的导热系数的关系式的流程图；

图3是建立计算电缆导体温度的模型的流程图；

图4是计算电缆各层结构材料的导热系数改变时所对应的灵敏度值的流程图；

图5是对对电缆分层进行仿真计算的流程图；

图6是基于交联聚乙烯单芯电缆的稳态等效热路模型的示意图；

图7是电缆各层结构导热系数改变对导体温度计算影响的关系示意图；

图8是绝缘层导热系数变化对电缆导体温度计算影响的示意图；