[发明专利]基于叠加原理的OPLC热路模型建模方法

权利要求书

1.一种基于叠加原理的OPLC热路模型建模方法，其特征在于：其步骤是：

步骤1：利用COMSOL软件实现对OPLC温度场的仿真；

步骤2：建立OPLC四芯发热与单芯发热情况下的热路模型，根据叠加定理建立OPLC三芯发热时的热路模型；

OPLC四缆芯发热与单缆芯发热情况下的热路模型：

步骤201：根据热路学傅氏定律对四缆芯OPLC的每层热阻列方程整理得：

θ₁＝θ₀+T₁/4×(4Q_C+2Q_d)+T₂×(4Q_C+4Q_d)+T₃×(4(1+λ)Q_C+4Q_d) (2)

θ₂＝θ₀+T₂×(4Q_c+4Q_d)+T₃×[4(1+λ)Q_c+4Q_d] (3)

θ₃＝θ₀+T₃×[4(1+λ)Q_c+4Q_d] (4)

其中稳态热路模型中各参数的定义为：Q_C为单个缆芯的损耗，Q_d为单个缆芯的绝缘介质损耗；λ为绝缘介质的损耗系数；θ₁为OPLC导体温度，θ₂为绝缘外表面温度，θ₃为铠装层温度，θ₀为OPLC外表面温度；T₁为单缆芯的绝缘热阻，T₂为填充层及内层护套热阻，T₃为外护套热阻；

步骤202：根据傅 氏定律列热阻方程整理得：

θ′₃＝θ′₀+T₃×(Q′_C+Q′_d+λQ′_c) (7)

其中Q′_C＝Q_C，T₅为1号缆芯和铠装层之间的热阻，其阻值等于T₁+T₂；T₆为1号缆芯和2、3号缆芯之间的热阻，其阻值大小等于2T₁；T₇为2、3号缆芯与4号缆芯之间的热阻，其阻值大小等于2T₁；T₈位4号缆芯与铠装层之间的热阻，其阻值大小等于T₅；θ′₁、θ′₂、θ′₃分别为单缆芯发热时OPLC导体温度、绝缘外表面温度、铠装层温度，θ₀为OPLC外表面温度，θ′_a、θ′_b分别为1号缆芯发热时，2、3号缆芯和4号缆芯的温度，θ′₂只代表1号缆芯温度；

步骤203：计算OPLC各层温度：

步骤204：计算不同位置温度得：

θ″₁＝θ₁-θ′₁ (14)

θ″₂＝θ₂-θ′₂ (15)

θ″₃＝θ₃-θ′₃ (16)

θ″₃＝θ₀-θ′₀+3T₃×(Q_d+(1+λ)Q_C) (19)；

其中θ″₁、θ″₂、θ″₃分别为叠加后等效三缆芯发热情况下OPLC的导体温度、绝缘外表面温度、铠装层温度；

步骤3：采用粒子群算法对OPLC三芯发热时热路模型进行参数辨识；根据辨识结果建立OPLC光纤位置热路模型：

步骤301：初始化粒子群，所述的粒子群由多个粒子组成，每个粒子的值随机给定；

步骤302：计算出粒子群中各粒子的综合适应度，取综合适应度最大的粒子与当前最优粒子比较，令综合适应度较大的粒子为标准最优粒子；

步骤303：根据以下算式对粒子群中各粒子进行迭代更新后，返回步骤302；

k为迭代次数；w为惯性权重因子；r₁、r₂为0～1之间的随机数；c₁、c₂为学习因子；为第i个粒子在第k次迭代时的速度；为第i个粒子在第k次迭代时位置；p_best为粒子自身找到的最优解；g_best为粒子在群体中找到的最优解；

步骤304迭代次数达到最大值时，迭代结束，得到参数辨识满意度最大时热路模型参数最优值；

步骤4：根据辨识结果建立OPLC光纤位置热路模型：

根据热路模型由傅氏 定律列热阻方程整理得：

θ₁-θ′_a-θ_1f＝λ₃Q_d(T_n+T_f) (22)

θ₁-θ′₁-θ_2f＝λ₄Q_d(T_n+T_f) (23)

θ_f＝θ_1f+θ_2f (24)

θ_f＝2θ₁-θ′₁-θ′_a-(λ₃+λ₄)×Q_d×(T_n+T_f) (25)

其中T_n为耐热层热阻，T_f为耐热层内光纤部分(纤膏、套管等)的热阻，θ_f为光纤温度，θ₁-θ′₁为不发热缆芯温度，对光纤的温度影响为θ_1f，θ₁-θ′_a为与光纤相邻的发热缆芯的温度，对光纤的影响为θ_2f。