[发明专利]基于LFVPSO-BPNN的多回路沟槽敷设电缆温升预测方法

说明书

本发明涉及一种基于LFVPSO‑BPNN的多回路沟槽敷设电缆温升预测方法，包括如下步骤：步骤1：采用有限元方法或者实验提取特征参数样本集；步骤2：将收集到的样本数据分为训练集和测试集，对训练集和数据集进行归一化处理；步骤3：引入Levy飞行对粒子群优化算法进行改进；步骤4：设计BPNN结构；步骤5：采用步骤3对BPNN多回路沟槽敷设电缆温升预测模型的权重和阈值进行优化；步骤6：进行多回路沟槽敷设电缆温升预测。与现有技术相比，本发明具有提高了预测精度、节省了计算时间等优点。

技术领域

本发明涉及电缆温升预测领域，尤其是涉及一种基于LFVPSO-BPNN的多回路沟槽敷设电缆温升预测方法。

背景技术

随着城市建设发展及市容美观需要，地下配电已成为目前城市的主流配电方式，其中沟槽电缆敷设常被用于发电厂或变电站，相比其他地下电缆敷设方式，沟槽敷设具有便于电缆施工、检修，可容纳多回路电缆等特点。沟槽电缆的绝缘层材料多数为交联聚乙烯(XLPE)，其绝缘性能与温度密切相关。研究表明，高温引起的绝缘层老化是电缆失效是主要原因之一，当电缆温度超过安全温度(90℃)时，电缆绝缘层将加速老化，电缆寿命将大幅缩短。因此，对沟槽电缆温升进行快速准确预测，对预防电缆过热、保障电缆安全稳定运行具有重要意义。

目前沟槽电缆温升预测计算主要分为解析法和数值法，解析法依据IEC-60287 标准，IEC-60287将电缆和周围环境等效成热路进行计算，但沟槽电缆内部传热复杂，热阻的等效上需考虑的因素较多，所以对沟槽电缆温升计算模型采用了经验公式进行了简化，且认为沟槽外表面温度是恒定的，因此IEC-60287虽然能快速计算沟槽电缆温升，但与实际情况相比，具有一定误差。数值法是基于有限元法等方法利用数值模拟分析地埋电缆的温度场，数值计算方法虽然计算结果较为精准但计算量大耗时长，无法实现快速预测沟槽电缆温升和载流量。

因此现有技术沟槽电缆温升预测存在无法同时兼顾快速和准确预测的问题。

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基于 LFVPSO-BPNN的多回路沟槽敷设电缆温升预测方法，克服了BPNN由于不合适的权重和阈值导致的预测不准确的问题，从而可以实现多回路沟槽敷设电缆快速准确的预测温升，防止沟槽电缆过热，保障电缆安全稳定运行。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种基于LFVPSO-BPNN的多回路沟槽敷设电缆温升预测方法，包括如下步骤：

步骤1：采用有限元方法或者实验提取特征参数样本集；

步骤2：将收集到的样本数据分为训练集和测试集，对训练集和数据集进行归一化处理；

步骤3：引入Levy飞行对粒子群优化算法进行改进；

步骤4：设计BPNN结构；

步骤5：采用步骤3对BPNN多回路沟槽敷设电缆温升预测模型的权重和阈值进行优化；

步骤6：进行多回路沟槽敷设电缆温升预测。

作为优选的技术方案，所述的步骤1具体为：

构建沟槽电缆物理模型，利用有限元方法计算不同环境温度和回路电流下沟槽电缆温度场或实验测量不同环境温度和回路电流下沟槽电缆缆芯温度。

作为优选的技术方案，所述的有限元的计算物理模型可简化为二维沟槽电缆模型，温升计算中考虑了沟槽内部对流和辐射换热，所述特征参数样本集中的特征数据包括各回路电缆负荷、外界环境温度、各回路缆芯温度。

作为优选的技术方案，所述的步骤2中的归一化处理公式为：