CN108489636A - 一种电缆导体温度预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电缆导体温度预测方法。一种电缆导体温度预测方法，其中，包括以下步骤：S1.构建原始数据序列；S2.基于步骤S1的原始数据序列，构建电缆导体温度预测模型；S3.基于步骤S2的预测模型，对电缆导体温度进行预测。本发明的预测方法所需样本少，不需要计算统计特征量，且不受电缆本身的物性参数影响，具有较高的精度。

Description

一种电缆导体温度预测方法

技术领域

本发明涉及电缆导体温度预测技术领域，更具体地，涉及一种电缆导体温度预测方法。

背景技术

载流量为电缆在持续负荷中所能传输的最大电流，是电缆运行的重要参数。在该电流的作用下，线芯工作温度达到但不超过电缆主绝缘长期耐热温度(XLPE为90℃)，以保证电缆的寿命。如果载流量偏大而导致线芯工作温度超过允许值，电缆的寿命将比期望寿命大大缩短。如果载流量偏小，电缆线芯材料没有得到充分的利用。

因此，若能够准确掌握电缆导体温度，就可以根据当前温度调整电缆负荷，挖掘现有电缆载流量能力，不仅能节约电缆的投资，而且能提高电缆的运行水平和利用率。因而准确计算电缆导体温度成为关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的至少一个缺点与不足，提供一种电缆导体温度预测方法，该方法所需样本少，不需要计算统计特征量，且不受电缆本身的物性参数影响，具有较高的精度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电缆导体温度预测方法，其中，包括以下步骤：

S1.构建原始数据序列；

S2.基于步骤S1的原始数据序列，构建电缆导体温度预测模型；

S3.基于步骤S2的预测模型，对电缆导体温度进行预测。

进一步的，所述步骤S1中，构建原始数据序列的步骤为：

以x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)分别表示时刻t＝1,2,….,n对应的电缆导体温度，则可以构建原始数据序列如下：

X⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)}

式中，X⁽⁰⁾表示原始数据序列。

进一步的，所述步骤S2中，基于步骤S1的原始数据序列，构建电缆导体温度预测模型的步骤为：

S21.对原始数据进行一次累加，得到一次累加序列X⁽¹⁾：

X⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),…,x⁽¹⁾(n)}

式中，X⁽¹⁾为一次累加序列。

S22.求出一次累加序列分量x⁽¹⁾(t)的初步预测值：

式中，为x⁽¹⁾(t)的初步预测值，x⁽⁰⁾(1)为初始值，参数a、u由最小二乘法求解得到，表示为：

(a,u)＝YB^T((BB^T)^-1)^T

式中，Y和B分别为：

Y＝[x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),…,x⁽⁰⁾(n)]

S23.求出原始数据序列分量初步预测值

式中，为x⁽⁰⁾(t)的初步预测值。

S24.建立残差绝对值序列ε⁽⁰⁾(t)：

S25.对残差绝对值进行一次累加，得到残差绝对值的一次累加序列ε⁽¹⁾(t)

ε⁽¹⁾(t)＝{ε⁽¹⁾(1),ε⁽¹⁾(2),…,ε⁽¹⁾(n)}

S26.求出一次累加序列分量ε⁽¹⁾(t)的初步预测值：

式中，参数a₁、u₁由最小二乘法求解，表示为：

(a₁,u₁)＝Y₁B₁ ^T((B₁B₁ ^T)^-1)^T

式中，Y₁和B₁分别为：

Y₁＝[ε⁽⁰⁾(2),ε⁽⁰⁾(3),…,ε⁽⁰⁾(n)]

S27.因此得到改进后的原始数据的预测值为：

式中，符号函数为

进一步的，所述步骤S3中，基于步骤S2的预测模型，对电缆导体温度进行预测的步骤为：

S31.根据残差符号，将残差划分为三个状态，分别用1，2，3表示残差大于0，等于0和小于0三种状态，并建立残差状态转移概率矩阵p：

式中，n＝3，p_ij表示状态i转移到状态j的概率；

S32.根据t＝n时刻的残差符号，确定其状态，再根据残差状态转移概率矩阵确定t＝n+1时刻的残差状态，即可确定sgn(n+1)的符号；

S33.将得到的sgn(n+1)代人到改进后的原始数据预测公式，即可预测出时刻t＝n+1对应的电缆导体温度。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明的电缆导体温度预测方法所需样本少，不需要计算统计特征量，且不受电缆本身的物性参数影响，具有较高的精度。

附图说明

图1是本发明的一种电缆导体温度预测方法的总体框图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，一种电缆导体温度预测方法，其中，包括以下步骤：

S1.构建原始数据序列；

以x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)分别表示时刻t＝1,2,….,n对应的电缆导体温度，取n＝9，分别测量出x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)的数值，并构建原始数据序列如下：

S2.基于步骤S1的原始数据序列，构建电缆导体温度预测模型。具体的，包括如下步骤：

S21.对原始数据进行一次累加，得到一次累加序列X⁽¹⁾：

S22.求出一次累加序列分量x⁽¹⁾(t)的初步预测值：

构造矩阵B和向量Y：

Y＝[61.31,60.51,60.41,60.49,60.74,61.42,60.34,61.93]

计算得到a＝-0.0013297，u＝60.489；

得到一次累加序列分量x⁽¹⁾(t)的初步预测值：

S23.求出原始数据序列分量初步预测值：

S24.建立残差绝对值序列ε⁽⁰⁾(t)：

S25.对残差绝对值进行一次累加，得到残差绝对值的一次累加序列ε⁽¹⁾(t)：

S26.求出一次累加序列分量ε⁽¹⁾(t)的初步预测值：

构造矩阵B₁和向量Y₁：

Y₁＝[0.699,0.181,0.362,0.363,0.194,0.405,0.756,0.753]

计算得到a₁＝0.035711，u₁＝0.059；

得到一次累加序列分量ε⁽¹⁾(t)的初步预测值：

S27.因此得到改进后的原始数据的预测值为：

x″⁽⁰⁾(t)＝(1-e^-0.0013297)45551.94219e^{0.0013297(t-1)}

+sgn(t)(1-e^0.035711)(-1.656)e^{-0.035711(t-1)}

S3.基于步骤S2的预测模型，对电缆导体温度进行预测。具体的，包括如下步骤：

S31.根据残差符号，将残差划分为三个状态，分别用1，2，3表示残差大于0，等于0和小于0三种状态，并建立残差状态转移概率矩阵p：

S32.当t＝9时，残差符号为正，则其状态为1，再根据残差状态转移概率矩阵确定t＝10时刻的残差状态为3，即可确定sgn(n+1)的符号为小于0；

S33.将得到的sgn(n+1)代人到改进后的原始数据预测公式，即可预测出时刻t＝10对应的电缆导体温度为61.176℃。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电缆导体温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.构建原始数据序列；

S2.基于步骤S1的原始数据序列，构建电缆导体温度预测模型；

S3.基于步骤S2的预测模型，对电缆导体温度进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种电缆导体温度预测方法，其特征在于，所述步骤S1中，构建原始数据序列的步骤为：

以x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)分别表示时刻t＝1,2,….,n对应的电缆导体温度，则可以构建原始数据序列如下：

X⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),…,x⁽⁰⁾(n)}

式中，X⁽⁰⁾表示原始数据序列。

3.根据权利要求2所述的一种电缆导体温度预测方法，其特征在于，所述步骤S2中，基于步骤S1的原始数据序列，构建电缆导体温度预测模型的步骤为：

S21.对原始数据进行一次累加，得到一次累加序列X⁽¹⁾：

X⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),…,x⁽¹⁾(n)}

式中，X⁽¹⁾为一次累加序列。

S22.求出一次累加序列分量x⁽¹⁾(t)的初步预测值：

式中，为x⁽¹⁾(t)的初步预测值，x⁽⁰⁾(1)为初始值，参数a、u由最小二乘法求解得到，表示为：

(a,u)＝YB^T((BB^T)^-1)^T

式中，Y和B分别为：

Y＝[x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),…,x⁽⁰⁾(n)]

S23.求出原始数据序列分量初步预测值

式中，为x⁽⁰⁾(t)的初步预测值。

S24.建立残差绝对值序列ε⁽⁰⁾(t)：

S25.对残差绝对值进行一次累加，得到残差绝对值的一次累加序列ε⁽¹⁾(t)ε⁽¹⁾(t)＝{ε⁽¹⁾(1),ε⁽¹⁾(2),…,ε⁽¹⁾(n)}

S26.求出一次累加序列分量ε⁽¹⁾(t)的初步预测值：

式中，参数a₁、u₁由最小二乘法求解，表示为：

(a₁,u₁)＝Y₁B₁ ^T((B₁B₁ ^T)^-1)^T

式中，Y₁和B₁分别为：

Y₁＝[ε⁽⁰⁾(2),ε⁽⁰⁾(3),…,ε⁽⁰⁾(n)]

S27.因此得到改进后的原始数据的预测值为：

式中，符号函数为

4.根据权利要求3所述的一种电缆导体温度预测方法，其特征在于，所述步骤S3中，基于步骤S2的预测模型，对电缆导体温度进行预测的步骤为：

S31.根据残差符号，将残差划分为三个状态，分别用1，2，3表示残差大于0，等于0和小于0三种状态，并建立残差状态转移概率矩阵p：

式中，n＝3，p_ij表示状态i转移到状态j的概率；

S32.根据t＝n时刻的残差符号，确定其状态，再根据残差状态转移概率矩阵确定t＝n+1时刻的残差状态，即可确定sgn(n+1)的符号；

S33.将得到的sgn(n+1)代人到改进后的原始数据预测公式，即可预测出时刻t＝n+1对应的电缆导体温度。