[发明专利]基于叠加原理的OPLC热路模型建模方法

说明书

一种基于叠加原理的OPLC热路模型建模方法，属于电力线缆检测技术领域。本发明的步骤是：利用COMSOL软件实现对OPLC温度场的仿真；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；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。本发明应用叠加原理根据OPLC四缆芯芯发热与单缆芯发热两种不同的情况下的热路模型进行叠加，得到较为精确地OPLC三缆芯发热情况下的热路模型，有效地提高了OPLC热路模型建立的合理性。利用粒子群算法对热路模型中的参数进行辨识，优化了模型参数，有效地提高了OPLC内部各层温度计算值的精确度，对于掌握OPLC的运行状况,提高OPLC运行的可靠性，以及OPLC的工程应用具有极其重要的意义。

技术领域

本发明属于电力线缆检测技术领域。

背景技术

光纤复合低压电缆(Optical Fiber Composite Low-Voltage Cable，OPLC)将光单元与电力电缆有机的结合在一起，不需要进行二次布线，有效的降低了施工成本和网络建设等费用。相比传统的FTTH(Fiber To The Home)而言，使用OPLC作为智能电网用户端接入方案，能够节省大量的资源，不仅解决了生活用电的电力问题，而且在宽带接入等光纤通信方面作用巨大，对实现光接入网“最后一公里”有极大的推动作用。OPLC的引入促进了建立与电网互动的智能用电家庭。从长远来看，光纤复合低压电缆OPLC在未来智能电网的建设与信息化社会的发展中具有重大的作用。光纤复合电力电缆在未来家庭智能化、办公自动化、数字化变电站、工控网络化的数据传输中具有重要的地位。图1为OPLC的典型结构。

现今对OPLC热路模型的研究不断增多，OPLC-ZC-YJV22-0.6/1 4*240+GXT-12B1内部由四条电缆线芯与一条光单元构成，实际运行过程中四条缆芯中三条有电流流过为相线，余下的一条缆芯为中性线正常运行时无电流。因此OPLC的热路模型是不对称的。目前大多数文献建立的热路模型采用近似等效法，模型的参数精度较低，计算得到的温度误差较大。精确估计OPLC内部各层的温度，对掌握OPLC在电网中的运行状态、提高OPLC运行的可靠性至关重要。因此本文在根据叠加定理获得较为精确的OPLC热路模型的基础上，通过粒子群算法对热路模型中的参数进行辨识，进而提高了热路模型的精度，对于OPLC的工程应用具有极其深远的意义。

发明内容

本发明的目的是将四缆芯发热情况下的热路模型和单芯发热情况下的热路模型分别建模，应用叠加原理对两种情况下的热路模型进行叠加，进而得到三芯发热情况下热路模型的基于叠加原理的OPLC热路模型建模方法。

本发明的步骤是：

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；

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；

步骤4：根据辨识结果建立OPLC光纤位置热路模型。

本发明建立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)