[发明专利]一种两回电缆间暂态温升的获取方法

说明书

本发明涉及一种两回电缆间暂态温升的获取方法，包括以下步骤：1)分别获取两回电缆中每回电缆的固有系数，并构建两回电缆散热的有限元物理模型；2)确定有限元物理模型中的参数，生成两回电缆间暂态温升模型，并进行验证后调整参数；3)以环境温度为温度参考点，获取第一回电缆的实际运行的电缆热载荷，根据两回电缆间暂态温升模型计算两回电缆间的暂态温升，即第一回电缆的热载荷对第二回电缆芯线的暂态温升。包括以下步骤：与现有技术相比，本发明具有计算快速、计算方便、便于扩展等优点。

技术领域

本发明涉及电力电缆运行技术领域，尤其是涉及一种两回电缆间暂态温升的获取方法。

背景技术

由于电力电缆运行的特殊性，一般不可能通过直接测量去获得电力电缆线芯温度，特别是线芯实时的暂态温度，因此技术人员提出了多种方法去计算电力电缆线芯温度，均为基于数值解和试验结果的工程公式或近似公式。如基于IEC60287标准是一种经典的计算电力电缆线芯温度的计算方法、基于数值计算的载流量求解方法。对于实际运行中的电缆采用数值法求解，考虑到工况的复杂性，所需计算量巨大，具体实施中效率很低，需要的计算时间非常长，而在实际运用当中，运行人员希望的是能够实时获知电力电缆线芯暂态温度，相对于数值计算的时间，这种实时性是无法得到保证的。

由于计算的限制，因此运行中多采用加装光线测温等装置来获取电缆表皮温度，进而推算出电缆线芯温度的方法，其原理如图1所示。实际运行中也发挥了一定的作用。

其中，I₁为电缆损耗热流，U₁为线芯温度，U₀为表皮温度，R₁为“线芯-表皮”热阻，C₁为“线芯-表皮”热容。

然而该类方法存在若干缺陷：1)本质该类方法只实现了对单根电缆温升过程的测量与估算，无法分离出电缆间的相互影响，因此无法实现多回电缆负载变化条件下的暂态温升过程估算；2)严重依赖测温装置的健康状况，测温偏差、传输通讯等缺陷将直接制约电缆设备运行的选择。考虑到一回电缆存在若干断面需要进行监测，这样就需要加装多套测温装置，因此整体系统的可靠性极低，这也是目前该类方法无法大范围直接应用的根本原因；为提高装置/系统的整体可靠性，需要增强冗余设计、甚至多套并装的方法，这不仅增大了装置/系统一次投资，而且给后续的运行维护带来了巨大工作量。

发明内容

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计算快速、计算方便、便于扩展的基于时域响应的两回电缆间暂态温升的获取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种两回电缆间暂态温升的获取方法，用以获取第一回电缆的热载荷对第二回电缆芯线的暂态温升，包括以下步骤：

1)分别获取两回电缆中每回电缆的固有系数，包括电缆密度、电缆比热容、调和导热系数以及与单回电缆相关土壤的土壤密度、土壤比热容和土壤换热系数，并根据固有系数构建两回电缆散热的有限元物理模型；

2)确定有限元物理模型中的参数，生成两回电缆间暂态温升模型，并进行验证后调整参数；

3)以环境温度为温度参考点，获取第一回电缆的实际运行的电缆热载荷，根据两回电缆间暂态温升模型计算两回电缆间的暂态温升，即第一回电缆的热载荷对第二回电缆芯线的暂态温升。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

21)给定第一回电缆的阶跃热载荷，采用有限元计算获取第一回电缆热载荷与第二回线芯温升的响应曲线；

22)根据响应曲线获得两回电缆间暂态温升模型的具体参数，包括第二回电缆线芯对环境的综合热阻R₁以及过渡参数R₂、L₁和C₁。

所述的步骤22)具体包括以下步骤：