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東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院、現(xiàn)代電力體系仿真操控與綠色電能新技能教育部要點(diǎn)試驗(yàn)室、遼寧省電力有限公司的研討人員王鶴、李興寶、路俊海、羅桓桓、周桂平,在2019年第7期《電工技能學(xué)報》上撰文(論文標(biāo)題為“依據(jù)疊加原理的光纖復(fù)合低壓電纜熱路模型建模”)指出,光纖復(fù)合低壓電纜(OPLC)將光纖與電力電纜有機(jī)地結(jié)合在一起,在建造智能電網(wǎng)、動力互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中具有重要的效果。
溫度的改變對OPLC運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、參數(shù)丈量準(zhǔn)確度具有較大的影響,樹立OPLC的熱路模型具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對OPLC品種繁復(fù)、結(jié)構(gòu)各異的特色,提出了一種依據(jù)疊加原理的OPLC熱路模型建模辦法,首要將不對稱的OPLC等效成幾個對稱的子模型別離建模,然后使用疊加原理將各模型疊加。
在此基礎(chǔ)上,使用粒子群算法完成模型參數(shù)辨識,進(jìn)步參數(shù)精度,得到準(zhǔn)確的熱路模型,從而完成OPLC不同方位溫度的準(zhǔn)確核算。該文以四纜芯OPLC為例樹立OPLC熱路模型,經(jīng)過仿真剖析和試驗(yàn)驗(yàn)證,證明了所提辦法的有用性。
近年來,人們對海量信息的需求導(dǎo)致通訊信息傳輸速率越來越高,光纖作為優(yōu)質(zhì)的通訊媒質(zhì)得到了廣泛的使用。光纖的架起進(jìn)程需求很多的資源,將光纖復(fù)合到電力電纜中,能夠削減資源糟蹋及裝置周期。
光纖復(fù)合低壓電纜(Optical Fiber Composite Low-Voltage Cable,OPLC)將光單元與電力電纜相結(jié)合,避免了重復(fù)布線,削減了建造費(fèi)用,縮短了施工周期。OPLC的使用有用處理了光接入網(wǎng)“終究一公里”的難題。OPLC對建造智能電網(wǎng)、完成動力互聯(lián)具有重要的效果。
OPLC穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時,纜芯溫度不超越90℃。當(dāng)OPLC線芯出現(xiàn)短路時,5 s內(nèi)線芯溫度將到達(dá)160℃左右。此刻,纜芯溫度過高,金屬材料或許出現(xiàn)退火現(xiàn)象,損害OPLC安全運(yùn)轉(zhuǎn);還會使OPLC中光單元受熱變形,導(dǎo)致光信號傳輸中止,損害通訊體系。因而,把握OPLC不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下溫度場散布具有重要意義。
現(xiàn)在,經(jīng)過樹立熱路模型取得電力設(shè)備溫度場散布的辦法使用較為廣泛。例如,有學(xué)者對電纜纜芯溫度不同的丈量辦法進(jìn)行比照剖析,論述了熱路模型剖析電纜溫度散布的長處,一起對電力電纜熱路模型的樹立、參數(shù)的獲取進(jìn)行了翔實(shí)的論述,但樹立纜芯熱路模型時沒有考慮發(fā)熱纜芯不對稱問題對溫度場散布的影響。
有研討將疊加原理使用于傳熱模仿,能夠準(zhǔn)確地得出節(jié)點(diǎn)溫度。經(jīng)過有限元法驗(yàn)證了疊加原理取得節(jié)點(diǎn)溫度具有很好地一致性。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證了疊加原理取得模型的可靠性。別的,其他研討者對OPLC不同狀況下溫度散布及光單元傳輸特性的影響進(jìn)行了深化的剖析,但沒有樹立熱路模型,溫度的獲取僅經(jīng)過模型仿真,無法完成溫度的實(shí)時核算。
現(xiàn)在,關(guān)于OPLC熱路模型的建模辦法沒有有深化的研討,本文參閱電纜等熱路模型的建模辦法,結(jié)合OPLC實(shí)踐結(jié)構(gòu),提出了依據(jù)疊加原理的熱路模型建模辦法,經(jīng)過粒子群算法進(jìn)行參數(shù)辨識優(yōu)化模型參數(shù),減小了模型溫度核算差錯。
經(jīng)過疊加原理樹立OPLC熱路模型,完成了OPLC溫度散布的準(zhǔn)確核算,處理了OPLC離線檢測時,因離線與在線兩種狀況下纜芯內(nèi)部電流巨細(xì)不同,導(dǎo)致溫度不同,從而導(dǎo)致參數(shù)檢測差錯較大的問題,對保證OPLC的安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義。
OPLC的電壓一般在0.6kV/1kV及以下,品種繁復(fù)。以內(nèi)部纜芯數(shù)目及穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時通電纜芯對稱聯(lián)系分類,可分為對稱的單纜芯、雙纜芯、三纜芯,不對稱的四纜芯等類型。
依據(jù)OPLC的典型結(jié)構(gòu)可知,不同纜芯數(shù)目的OPLC熱路模型的結(jié)構(gòu)不同。單纜芯、雙纜芯、三纜芯OPLC運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下,因悉數(shù)纜芯均發(fā)熱且經(jīng)過電流巨細(xì)相同,即發(fā)熱量相同,故其熱路模型是對稱散布的,各纜芯的溫度相同。
以纜芯為開始節(jié)點(diǎn)由內(nèi)向外順次設(shè)置節(jié)點(diǎn),樹立熱路模型。四纜芯OPLC正常運(yùn)轉(zhuǎn)時,因發(fā)熱纜芯不對稱,導(dǎo)致其溫度場散布出現(xiàn)不均勻狀況,無法直接樹立熱路模型。本文選用依據(jù)疊加定理的建模辦法,有用地處理了四纜芯等溫度場散布不對稱導(dǎo)致OPLC熱路模型建模困難的問題。
本文結(jié)合工程試驗(yàn)要求的試驗(yàn)OPLC,以型號為OPLC-ZC-YJV22-0.6/1.4×240+GXT-12B1的變電站至樓宇配電柜間的四纜芯OPLC為研討目標(biāo),其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
由圖2能夠看出,OPLC的內(nèi)部纜芯與光單元并不直接觸摸,纜芯由絕緣層包裹。OPLC安穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時,三個相線中有電流經(jīng)過,中性線無電流經(jīng)過,導(dǎo)致熱源是不對稱的。因?yàn)镺PLC內(nèi)部具有光單元,也使得熱路模型不對稱。
故本文別離樹立四纜芯發(fā)熱時、單纜芯發(fā)熱時的熱路模型,選用疊加原理樹立OPLC實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)時三纜芯發(fā)熱的熱路模型,并樹立OPLC光纖方位熱路模型,經(jīng)過核算求得光纖方位溫度,終究完成對OPLC各方位溫度的準(zhǔn)確核算。
定論
本文提出了一種依據(jù)疊加原理的OPLC熱路模型建模辦法,有用地處理了多纜芯OPLC熱路模型不對稱導(dǎo)致建模困難的問題,以四纜芯為例具體地介紹了多纜芯不對稱熱路模型的建模辦法,并選用粒子群算法進(jìn)行熱路模型參數(shù)辨識,優(yōu)化了模型參數(shù),有用地改進(jìn)了熱路模型建模后模型參數(shù)精度低一級問題。
終究經(jīng)過COMSOL仿真及建立溫度丈量試驗(yàn)渠道兩種辦法驗(yàn)證了熱路模型建模辦法的可行性。經(jīng)過疊加原理及優(yōu)化OPLC熱路模型參數(shù),準(zhǔn)確了OPLC不同方位的溫度值,從而進(jìn)步了OPLC參數(shù)檢測精度。