CN113094958B - 直埋电缆群缆芯温升的确定方法、装置及终端 - Google Patents

直埋电缆群缆芯温升的确定方法、装置及终端 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电力电缆监测技术领域，提供了一种直埋电缆群缆芯温升的确定方法、装置、终端及计算机可读存储介质。其中，所述确定方法包括：获取直埋电缆群各缆芯的损耗、直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量、地层温度；获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算管道温度与所述地层温度之差、获取直埋电缆群对应的地表的空气温度，并计算空气温度与所述地层温度之差；将损耗、路面吸收的太阳辐射能量、地层温度、管道温度与地层温度之差和空气温度与地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升。本发明不仅使温升计算结果更精准，还扩大了方法的适用范围。

Description

直埋电缆群缆芯温升的确定方法、装置及终端
技术领域
本发明属于电力电缆监测技术领域，尤其涉及一种直埋电缆群缆芯温升的确定方法、装置、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，为了满足城市美观的需要，大量的电力电缆线路群采用直埋的方式转入地下敷设，这就导致了环境温度会对电缆群的缆芯温度造成影响。
然而，现有技术中在计算电缆群缆芯温升时，往往把外部环境等效为一个固定的热阻，且只考虑了一个外部环境温度对电缆群缆芯温升的影响，而未考虑其他影响电缆群缆芯温升的因素，这就导致在采用传统方式计算直埋电缆群缆芯温升时会出现计算结果精度低，方法适用范围小的问题，无法满足实际需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种直埋电缆群缆芯温升的确定方法、装置、终端及计算机可读存储介质，以解决现有技术中直埋电缆群缆芯温升的计算结果精度低，方法适用范围小的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种直埋电缆群缆芯温升的确定方法，包括：
获取直埋电缆群各缆芯的损耗；
获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；
获取地层温度；
获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差；
获取直埋电缆群对应的地表的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；
将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升；
其中，所述缆芯温升计算矩阵包括反映损耗对缆芯温升影响的热阻系数矩阵，反映路面吸收的太阳辐射能量对缆芯温升影响的第一系数，反映管道温度对缆芯温升的线性影响的第二系数，和，反映空气温度对缆芯温升影响的第三系数。
本发明实施例的第二方面提供了一种直埋电缆群缆芯温升的确定装置，包括：
第一获取单元，用于获取直埋电缆群各缆芯的损耗；
第二获取单元，用于获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；
第三获取单元，用于获取地层温度；
第四获取单元，用于获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差；
第五获取单元，用于获取直埋电缆群对应的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；
计算单元，用于将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述任一项直埋电缆群缆芯温升的确定方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述任一项直埋电缆群缆芯温升的确定方法的步骤。
本发明与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明通过获取直埋电缆群各缆芯的损耗；获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；获取地层温度；获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差；获取直埋电缆群对应的地表的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升。通过本方法计算的缆芯温升综合考虑了路面吸收的太阳辐射能量、直埋电缆群对应的地表的空气温度、电缆群各缆芯损耗、热力管道的管道温度、直埋电缆群所在地层的地层温度等因素对电缆缆芯温升的影响，不仅提高了计算结果的精准性，还扩大了方法的适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的直埋电缆群缆芯温升的确定方法的一个实现流程图；
图2是本发明实施例提供的直埋电缆群缆芯温升的确定装置的一个结构示意图；
图3是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
在实际应用中，本发明申请人发现，由于直埋电力电缆线路较长，在分析其温度场时，可以按二维平面场进行分析；无论是单芯电力电缆，还是三芯电力电缆，考虑到给定条件下温度场的唯一性，可以将电缆和外部环境均简化为缆芯和外围两层结构来分析；在没有外部热源的情况下，由于将电缆外部环境等效为一个热阻，只要土壤、回填土、沥青路面的热阻系数不变，则等效热阻是一个固定值，但沥青路面易于吸收太阳辐射能，电缆群附近热力管道也是一个热源，空气温度与地层温度不一致时，都相当于增加了热源，这些热源将对电缆的缆芯温度产生较大的影响。在实际计算时，本发明申请人发现，以地层温度为第一类边界条件，两侧远处为第二类边界条件，空气温度为第三类边界条件，取对流换热系数为12.5W/(m2·℃)，法向热流为0时，两侧与深层边界均取10米，缆芯温度基本不再变换。因此取距电缆中心10m为两侧与深层的边界，在此边界条件下，利用有限元计算分别受损耗、路面吸收的太阳辐射能量、热力管道的管道温度和空气温度等条件影响下的电缆群各缆芯温度的结果较为准确。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的直埋电缆群缆芯温升的确定方法的实现流程图，详述如下：
S101，获取直埋电缆群各缆芯的损耗。
在本发明实施例中，由于当有电流通过电缆群各缆芯时，电缆群各缆芯会产生损耗，该损耗会对直埋电缆群各缆芯温升的计算结果造成影响。例如，电缆群各缆芯损耗可以利用电缆缆芯的电阻率与通过该电缆缆芯的电流的平方相乘求得。
优选的，在一个实施例中，上述损耗的计算可以通过获取指定输入电流下所述直埋电缆群各缆芯的缆芯温度，根据预设的损耗计算公式计算所述直埋电缆群各缆芯的损耗；电缆群各缆芯损耗的计算公式可以包括：
Q＝RI·I2{1+Rou·(T-20)}
其中，Q为缆芯损耗，RI为在电流I下缆芯的电阻，Rou为电阻的温度系数，I为指定输入电流，T为指定输入电流I下电缆的缆芯温度。
S102，获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量。
在本发明实施例中，由于电缆群对应的路面可以吸收部分太阳辐射能量，吸收的太阳能辐射能量会产生热量，这部分热量可能对直埋电缆群各缆芯温升的计算结果造成影响。
例如，电缆群对应的路面可以为沥青路面，沥青路面吸收的太阳辐射能量可以通过沥青路面吸收太阳辐射的吸收率和太阳辐射总量相乘求得。其中，太阳辐射总量可以通过太阳辐射仪获得，通过太阳辐射仪获得的太阳辐射总量可以为100W/m2，沥青路面吸收太阳辐射的吸收率可以查阅相关资料获得，在本实施例中，吸收率可以为0.95，沥青路面吸收的太阳辐射能量可以为95W/m2。
S103，获取地层温度。
在本发明实施例中，由于地层温度也可以对电缆群缆芯的温升造成影响，因此为保证缆芯温升计算结果的准确性，需要考虑地层温度。不同地区地层温度可能不同，但相同地区的地层温度基本保持不变，在本实施例中，地层温度可以为地表以下10米处地层的温度，示例性的，该地层温度可以为15℃。
S104，获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差。
在本发明实施例中，由于直埋电缆群附近可能存在热力管道，热力管道的管道温度与地层温度可能不同，此种情况就会对直埋电缆群各缆芯温升的计算结果造成影响，因此为保证各缆芯温升计算结果的准确性，需要考虑直埋电缆群附近热力管道的管道温度与地层温度的差值。
S105，获取直埋电缆群对应的地表的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差。
在本发明实施例中，由于直埋电缆群对应的地表的空气温度与电缆群所在的地层温度可能不一致，此种情况也会对直埋电缆群各缆芯温升的计算结果造成影响，因此为保证缆芯温升计算结果的准确性，需要考虑直埋电缆群对应的地表的空气温度与地层温度的差值。
S106，将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升；
其中，所述缆芯温升计算矩阵包括反映损耗对缆芯温升影响的热阻系数矩阵，反映路面吸收的太阳辐射能量对缆芯温升影响的第一系数，反映管道温度对缆芯温升的线性影响的第二系数，和，反映空气温度对缆芯温升影响的第三系数。
可选的，所述直埋电缆群为直埋n根电力电缆的电缆群，其中，n为大于0的整数，所述热阻系数矩阵可以包括：
Figure BDA0003025112570000061
其中，RT为热阻系数矩阵，RT11为第一电缆的自热阻系数，RT22为第二电缆的自热阻系数，RTnn为第n电缆的自热阻系数，RT12和RT21为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，RT1n和RTn1为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数， RT2n和RTn2为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数。
在本实施例中，反映损耗对缆芯温升影响的热阻系数矩阵可以通过如下过程获得：获取电缆损耗，根据电缆损耗、预设空气温度、地层温度和预设边界条件，通过有限元计算该电缆损耗下缆芯的温度，根据该电缆损耗下缆芯的温度与预设缆芯温度的差值获取缆芯温升，根据该缆芯温升和电缆损耗计算电缆的自热阻系数、相邻两根电缆间的互热阻系数、2倍间距的两根电缆间的互热阻系数；根据上述电缆的自热阻系数、相邻两根电缆间的互热阻系数、2倍间距的两根电缆间的互热阻系数构建反映损耗对缆芯温升影响的热阻系数矩阵。例如，本实施例中，电缆群可以包括三根电缆，其损耗可以分别为30w、0W、0W，预设空气温度可以为30℃，预设缆芯温度可以为28.5℃，地层温度可以为15℃，预设边界条件可以为10m，该电缆群三根电缆损耗下分别对应的缆芯的温度减去预设缆芯温度分别可以为63.2℃、45.2℃、39.3℃，与缆芯温度相对应的温升可以为34.7℃、16.7℃、10.8℃，自热阻系数可以为RTself＝34.7÷30≈1.1567，相邻两根电缆间的互热阻系数可以为RTmutual1＝16.7÷30≈0.5567，第一电缆和2倍间距的第三电缆的互热阻系数可以为RTself2＝10.8÷30≈0.36。根据电缆的自热阻系数、相邻两根电缆间的互热阻系数、第一电缆和2倍间距的第三电缆的互热阻系数构建反映损耗对缆芯温升影响的热阻系数矩阵。该热阻系数矩阵可以包括：
Figure BDA0003025112570000071
其中，RT为热阻系数矩阵，电缆的自热阻系数为1.1567，相邻两根电缆间的互热阻系数为0.5567，第一电缆和2倍间距的第三电缆的互热阻系数为0.36。
可选的，获取所述第一系数包括：
获取太阳辐射总能量；
根据所述直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量确定直埋电缆群缆芯的温升；
根据所述太阳辐射总能量和所述直埋电缆群缆芯的温升确定所述第一系数。
在本实施例中，反映路面吸收的太阳辐射能量对缆芯温升影响的第一系数可以通过如下过程获得：利用太阳辐射仪获得太阳辐射总量，该太阳辐射总量与路面吸收太阳辐射的吸收率相乘获得路面吸收的太阳辐射量，根据路面吸收的太阳辐射量、地层地温、预设空气温度、预设热力管道温度和预设边界条件，通过有限元计算受太阳辐射能量影响的电缆群的缆芯温度，以路面吸收的太阳辐射量为横轴，受太阳辐射能量影响的缆芯温度和与不受太阳辐射能量影响的缆芯温度对应的第二预设缆芯温度的差值为纵轴进行线性拟合，获取第一系数。例如，太阳辐射总量可以为100W/m2，路面可以为沥青路面，沥青路面吸收太阳辐射的吸收率可以为0.95，沥青路面吸收的太阳辐射量可以为95W/m2，预设空气温度可以为30℃，地层温度可以为15℃，预设热力管道温度可以为80℃，预设边界条件可以为10m，受太阳辐射能量影响的电缆群的缆芯温度可以分别为32.8℃、33.1℃、33.6℃，不受太阳辐射能量影响的缆芯温度对应的第二预设缆芯温度可以为31.7℃、32.1℃、32.5℃，温升可以为1.1℃、1.0℃、1.1℃，以上述沥青路面吸收的太阳辐射量为横轴，温升为纵轴进行线性拟合，可得第一系数，示例性的，第一系数可以为0.0107。
其中，第一系数可以为：
Figure BDA0003025112570000081
ΔT为受太阳辐射能量影响的电缆群的缆芯温度与第二预设缆芯温度的差值的均值，Q为太阳辐射总量。
可选的，所述反映管道温度对缆芯温升的线性影响的公式包括：
Figure BDA0003025112570000082
其中,dTp1为热力管道造成的第一电缆的缆芯温升，dTp2热力管道造成的第二电缆的缆芯温升，dTpn为热力管道造成的第n电缆的缆芯温升，ΔTp为热力管道的管道温度与地层温度的差值，所述第二系数包括：RTp1、RTp2…RTpn和c1、c1…cn。
在本实施例中，反映管道温度对缆芯温升的线性影响的第二系数可以通过如下过程获得：获取热力管道的管道温度，根据热力管道温度、预设空气温度、地层温度和预设边界条件，通过有限元计算受热力管道的管道温度影响的缆芯温度，根据该缆芯温度与预设缆芯温度的差值获取相应的缆芯温升。以热力管道温度和地层温度的差值为横轴，相应的缆芯温升为纵轴进行线性拟合，获取线性表达式。例如，热力管道的管道温度可以为40℃或50℃，预设空气温度可以为30℃，地层温度可以为15℃，预设边界条件可以为10m，受热力管道的管道温度影响的缆芯温度可以为29.2℃、29.3℃、29.4℃或29.8℃、30℃、30.2℃。以热力管道的管道温度与地层温度的差值为自变量，对热力管道的管道温度造成的缆芯温升用线性函数进行拟合，该线性表达式可以包括：
dTp1＝0.0623ΔTp-0.8476
dTp2＝0.07ΔTp-0.95
dTp3＝0.0777ΔTp-1.052
其中，dTp1为热力管道造成的第一电缆的缆芯温升，dTp2为热力管道造成的第二电缆的缆芯温升，dTp3为热力管道造成的第三电缆的缆芯温升，ΔTp为热力管道的管道温度与地层温度的差值，第二系数可以包括：0.0623、0.07、0.0777、0.8476、0.95和1.052。
可选的，所述第三系数的公式可以包括：
Figure BDA0003025112570000091
其中，RTa为第三系数，dTa为空气温度造成的缆芯温升，Ta为空气温度，Ts为地层温度。
在本实施例中，反映空气温度对缆芯温升影响的第三系数可以通过如下过程获得：获取空气温度，根据空气温度、地层地温、预设固有系数和预设边界条件，计算空气温度造成的缆芯温升，该温升可以通过有限元计算受空气温度影响的缆芯温度，根据该缆芯温度与地层温的差值获得；根据空气温度造成的缆芯温升与空气温度和地层温度的差值的比获取第三系数。例如，空气温度可以为20℃，地层温度可以为15℃，受空气温度影响的缆芯温度可以为4.5℃，预设固有系数可以包括：电缆中心距地表的距离可以为1m，土壤区域导热系数可以为1.0W/(℃·m)，电缆周围回填沙土导热系数可以为2W/(℃·m)，土壤表面覆盖沥青混凝土厚度可以为0.15m，该沥青混凝土导热系数可以0.67W/(℃·m)。热力管道距电缆中心的距离可以为2m，热力管道距离地面的距离可以为1.5m，热力管道内部管道直径可以为300mm，热力管道外部绝热层厚度可以为40mm，预设边界条件可以为10m，根据温升与空气温度和地层温度的差值的比获取第三系数，第三系数可以为：
Figure BDA0003025112570000101
其中，空气温度造成的缆芯温升可以为4.5，空气温度可以为20，地层温度可以为15，第三系数可以为0.9。
可选的，在一个实施例中，预设的缆芯温升计算矩阵可以包括：
Figure BDA0003025112570000102
其中，Tc1为第一电缆的缆芯温升，Tc2为第二电缆的缆芯温升，Tcn为第n电缆的缆芯温升，RT11为第一电缆的自热阻系数，RT22为第二电缆的自热阻系数，RTnn为第n电缆的自热阻系数，RT12和RT21为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，RT1n和RTn1为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数，RT2n和RTn2为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数，Qc1为第一电缆的损耗，Qc2为第二电缆的损耗，Qcn为第n电缆的损耗，Qs为路面吸收的太阳辐射能量，Ta为空气温度，Ts为地层温度，Tp为管道温度，RTp1、RTp2…RTpn和c1、c1…cn为第二系数，RTa为第三系数。
示例性的，在一个实施例中，预设的缆芯温升计算矩阵可以包括：
Figure BDA0003025112570000111
其中，Tc1为第一电缆的缆芯温升，Tc2为第二电缆的缆芯温升，Tc3为第三电缆的缆芯温升，Qc1为第一电缆的损耗，Qc2为第二电缆的损耗，Qc3为第三电缆的损耗，Qs为所述路面吸收的太阳辐射能量，Ta为空气温度，Ts为地层温度，Tp为管道温度。
可选的，在一个实施例中还可以包括：
验证通过预设缆芯温升计算矩阵得到直埋电缆群各缆芯的温升。
在本实施例中，可以通过比较有限元计算结果与预设缆芯温升计算矩阵的计算结果，当二者的最大差值为0.5℃时，可认为满足工程需要。例如，地层温度可以为15℃，电缆损耗可以分别为15W、18W、21W，太阳辐射能量可以为450W/m2，热力管道的管道温度可以为55℃，有限元计算结果可以为65.5℃、71.1℃、70.6℃，预设缆芯温升计算矩阵的计算结果可以为65.4℃、71.6℃、70.7℃，误差可以为0.1℃、0.5℃、0.1℃。
可选的，在一个实施例中还可以包括：计算热电耦合。
在本实施例中，在实际计算缆芯温升时，往往已知的是电流，而不是损耗。受电阻率与温度关系的影响，电缆的损耗与电缆温度是相互耦合的物理量。
为满足实际工程需要，常常需要利用迭代法验证验证通过预设缆芯温升计算矩阵得到直埋电缆群各缆芯的温升。当相邻两次迭代结果的差值的绝对值小于0.1时，即可认为满足工程需要。
例如，当地层温度为15℃，空气温度为30℃，电缆群各电缆的电缆均为400A，太阳辐射能量为600W/m，热力管道的管道温度为80℃，空气温度20℃对应的损耗为初始损耗，利用有限元计算电缆在不同电流、不同温度下的损耗关系。利用损耗计算公式和预设的缆芯温升计算矩阵进行迭代计算，其迭代过程可以为Q1＝[22.29 22.29 22.29],T1＝[71.0376.01 72.23]；Q2＝[25.73 26.07 25.81],T2＝[78.39 84.27 79.67]；Q3＝[26.23 26.6326.32],T3＝[79.45 85.47 80.73]；Q4＝[26.3 26.71 26.39],T4＝[79.61 85.6480.88]；Q5＝[26.31 27.72 26.40],T5＝[79.63 85.67 80.90]。通过5次迭代，相邻两次温度的差值的绝对值小于0.1，可以认为满足工程需要。
由上可知，本发明通过计算直埋电缆群各缆芯的损耗；获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；获取地层温度；获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差；获取直埋电缆群对应的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升；其中，所述缆芯温升计算矩阵包括反映损耗对缆芯温升影响的热阻系数矩阵，反映路面吸收的太阳辐射能量对缆芯温升影响的第一系数，反映管道温度对缆芯温升的线性影响的第二系数，和，反映空气温度对缆芯温升影响的第三系数。因此本发明实现了基于预设的缆芯温升计算矩阵计算直埋电缆群各缆芯温升，不仅提高了温升计算结果的准确性，还扩大了方法的适用范围。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图2示出了本发明实施例提供的直埋电缆群缆芯温升的确定装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图2所示，直埋电缆群缆芯温升的确定装置2包括：第一获取单元21，第二获取单元22，第三获取单元23，第四获取单元24，第五获取单元25，计算单元26。
第一获取单元21，用于获取直埋电缆群各缆芯的损耗；
第二获取单元22，用于获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；
第三获取单元23，用于获取地层温度；
第四获取单元24，用于获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差；
第五获取单元25，用于获取直埋电缆群对应的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；
计算单元26，用于将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升。
可选的，所述热阻系数矩阵可以包括：
Figure BDA0003025112570000131
其中，RT为热阻系数矩阵，RT11为第一电缆的自热阻系数，RT22为第二电缆的自热阻系数，RTnn为第n电缆的自热阻系数，RT12和RT21为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，RT1n和RTn1为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数，RT2n和RTn2为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数。
可选的，直埋电缆群缆芯温升的确定装置2还包括：
第六获取单元，用于获取太阳辐射总能量；
温升确定单元，用于根据所述直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量确定直埋电缆群缆芯的温升；
第一系数确定单元，用于根据所述太阳辐射总能量和所述直埋电缆群缆芯的温升确定所述第一系数。
可选的，所述反映管道温度对缆芯温升的线性影响的公式可以包括：
Figure BDA0003025112570000141
其中，dTp1为热力管道造成的第一电缆的缆芯温升，dTp2热力管道造成的第二电缆的缆芯温升，dTpn为热力管道造成的第n电缆的缆芯温升，ΔTp为热力管道的管道温度与地层温度的差值，所述第二系数包括：RTp1、RTp2…RTpn和c1、c1…cn。
可选的，获取所述第三系数的公式可以包括：
Figure BDA0003025112570000142
可选的，所述预设的缆芯温升计算矩阵可以包括：
Figure BDA0003025112570000143
其中，Tc1为第一电缆的缆芯温升，Tc2为第二电缆的缆芯温升，Tcn为第n电缆的缆芯温升，RT11为第一电缆的自热阻系数，RT22为第二电缆的自热阻系数，RTnn为第n电缆的自热阻系数，RT12和RT21为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，RT1n和RTn1为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数，RT2n和RTn2为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数，Qc1为第一电缆的损耗，Qc2为第二电缆的损耗，Qcn为第n电缆的损耗，Qs为路面吸收的太阳辐射能量，Ta为空气温度，Ts为地层温度，Tp为管道温度，RTp1、RTp2…RTpn和c1、c1…cn为第二系数，RTa为第三系数。
可选的，所述获取直埋电缆群各缆芯的损耗的公式可以包括：
获取指定输入电流下所述直埋电缆群各缆芯的缆芯温度；
根据预设的损耗计算公式计算所述直埋电缆群各缆芯的损耗；
其中，所述损耗计算公式可以包括：
Q＝4.643e-5*I2{1+0.00303*(T-20)}
其中，Q为缆芯的损耗，e的取值为10，4.643e-5＝4.643×10-5，I为指定输入电流，T为指定输入电流I下电缆的缆芯温度。
图3是本发明一实施例提供的终端的示意图。如图3所示，该实施例的终端3包括：处理器30、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器30上运行的计算机程序32。所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各个直埋电缆群缆芯温升的确定方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤106。或者，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如图2所示单元21至26的功能。
示例性的，所述计算机程序32可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器31中，并由所述处理器30执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序32在所述终端3中的执行过程。例如，所述计算机程序32可以被分割成第一获取单元、第二获取单元、第三获取单元、第四获取单元、第五获取单元、计算单元，各单元具体功能如下：
第一获取单元，用于获取直埋电缆群各缆芯的损耗；
第二获取单元，用于获取算直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；
第三获取单元，用于获取地层温度；
第四获取单元，用于获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差；
第五获取单元，用于获取直埋电缆群对应的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；
计算单元，用于将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升。
所述终端3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端可包括，但不仅限于，处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端3的示例，并不构成对终端3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器31可以是所述终端3的内部存储单元，例如终端3的硬盘或内存。所述存储器31也可以是所述终端3的外部存储设备，例如所述终端3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述终端3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直埋电缆群缆芯温升的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取直埋电缆群各缆芯的损耗；
获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；
获取地层温度；
获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差；
获取直埋电缆群对应的地表的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；
将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升；
其中，所述缆芯温升计算矩阵包括反映损耗对缆芯温升影响的热阻系数矩阵，反映路面吸收的太阳辐射能量对缆芯温升影响的第一系数，反映管道温度对缆芯温升的线性影响的第二系数，和，反映空气温度对缆芯温升影响的第三系数；
所述直埋电缆群为直埋n根电力电缆的电缆群，其中，n为大于0的整数，所述热阻系数矩阵包括：
Figure 194073DEST_PATH_IMAGE001
其中，RT为热阻系数矩阵，
Figure 344169DEST_PATH_IMAGE002
为第一电缆的自热阻系数，
Figure 858327DEST_PATH_IMAGE003
为第二电缆的自热阻系数，
Figure 987957DEST_PATH_IMAGE004
为第n电缆的自热阻系数，
Figure 536750DEST_PATH_IMAGE005
为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，
Figure 93634DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 95088DEST_PATH_IMAGE007
为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数，
Figure 28409DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 431708DEST_PATH_IMAGE009
为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数；
所述热阻系数矩阵通过如下过程获得：根据所述损耗、预设空气温度、所述地层温度和预设边界条件，通过有限元计算该损耗下缆芯的温度，根据该损耗下缆芯的温度与预设缆芯温度的差值获取缆芯温升，根据该缆芯温升和电缆损耗计算所述热阻系数矩阵的各个元素；
所述第一系数通过如下过程获得：利用太阳辐射仪获得太阳辐射总量，该太阳辐射总量与直埋电缆群对应的路面吸收太阳辐射的吸收率相乘获得所述路面吸收的太阳辐射量，根据所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、预设空气温度、预设热力管道温度和预设边界条件，通过有限元计算受太阳辐射能量影响的电缆群的缆芯温度，以所述路面吸收的太阳辐射量为横轴，受太阳辐射能量影响的缆芯温度和与不受太阳辐射能量影响的缆芯温度对应的第二预设缆芯温度的差值为纵轴进行线性拟合，从而获得所述第一系数；
所述反映管道温度对缆芯温升的线性影响的公式包括：
Figure 159493DEST_PATH_IMAGE010
其中,
Figure 648243DEST_PATH_IMAGE011
为热力管道造成的第一电缆的缆芯温升，
Figure 119675DEST_PATH_IMAGE012
热力管道造成的第二电缆的缆芯温升，
Figure 377481DEST_PATH_IMAGE013
为热力管道造成的第n电缆的缆芯温升，
Figure 541746DEST_PATH_IMAGE014
为热力管道的管道温度与地层温度的差值，所述第二系数包括：
Figure 517793DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 527337DEST_PATH_IMAGE016
；
所述第二系数通过如下过程获得：根据所述管道温度、预设空气温度、所述地层温度和预设边界条件，通过有限元计算受所述管道温度影响的缆芯温度，根据该缆芯温度与预设缆芯温度的差值获取相应的缆芯温升；以所述管道温度和所述地层温度的差值为横轴，相应的缆芯温升为纵轴进行线性拟合，获取线性表达式，从而获得所述第二系数；
所述第三系数的公式包括：
Figure 905229DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 473351DEST_PATH_IMAGE018
为第三系数，
Figure 936693DEST_PATH_IMAGE019
为所述空气温度造成的缆芯温升，
Figure 749929DEST_PATH_IMAGE020
为所述空气温度，
Figure 982327DEST_PATH_IMAGE021
为所述地层温度；
所述预设的缆芯温升计算矩阵包括：
Figure 488395DEST_PATH_IMAGE022
其中，
Figure 173454DEST_PATH_IMAGE023
为第一电缆的缆芯温升，
Figure 790380DEST_PATH_IMAGE024
为第二电缆的缆芯温升，
Figure 877285DEST_PATH_IMAGE025
为第n电缆的缆芯温升，
Figure 554254DEST_PATH_IMAGE026
为第一电缆的自热阻系数，
Figure 726609DEST_PATH_IMAGE027
为第二电缆的自热阻系数，
Figure 881647DEST_PATH_IMAGE028
为第n电缆的自热阻系数，
Figure 88637DEST_PATH_IMAGE029
为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，
Figure 936508DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure 596159DEST_PATH_IMAGE031
为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数，
Figure 554888DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 350805DEST_PATH_IMAGE033
为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数，
Figure 868112DEST_PATH_IMAGE034
为第一电缆的损耗，
Figure 15060DEST_PATH_IMAGE035
为第二电缆的损耗，
Figure 777479DEST_PATH_IMAGE036
为第n电缆的损耗，
Figure 693483DEST_PATH_IMAGE037
为所述路面吸收的太阳辐射能量，
Figure 617576DEST_PATH_IMAGE020
为所述空气温度，
Figure 251820DEST_PATH_IMAGE021
为所述地层温度，
Figure 552351DEST_PATH_IMAGE038
为所述管道温度，
Figure 588441DEST_PATH_IMAGE039
为所述第一系数，
Figure 683436DEST_PATH_IMAGE040
和
Figure 804975DEST_PATH_IMAGE041
为所述第二系数，
Figure 909198DEST_PATH_IMAGE018
为所述第三系数。
2.如权利要求1所述的直埋电缆群缆芯温升的确定方法，其特征在于，所述获取直埋电缆群各缆芯的损耗的公式包括：
获取指定输入电流下所述直埋电缆群各缆芯的缆芯温度；
根据预设的损耗计算公式计算所述直埋电缆群各缆芯的损耗；
其中，所述损耗计算公式包括：
Figure 534214DEST_PATH_IMAGE042
其中，Q为缆芯的损耗，
Figure 65689DEST_PATH_IMAGE043
为在电流I下的缆芯电阻，
Figure 408946DEST_PATH_IMAGE044
为电阻的温度系数，I为指定输入电流，T为指定输入电流I下电缆的缆芯温度。
3.一种直埋电缆群缆芯温升的确定装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取直埋电缆群各缆芯的损耗；
第二获取单元，用于获取直埋电缆群对应的路面吸收的太阳辐射能量；
第三获取单元，用于获取地层温度；
第四获取单元，用于获取直埋电缆群对应的热力管道的管道温度，并计算所述管道温度与所述地层温度之差
第五获取单元，用于获取直埋电缆群对应的空气温度，并计算所述空气温度与所述地层温度之差；
计算单元，用于将所述损耗、所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、所述管道温度与所述地层温度之差和所述空气温度与所述地层温度之差输入预设的缆芯温升计算矩阵，得到直埋电缆群各缆芯的温升；
所述直埋电缆群为直埋n根电力电缆的电缆群，其中，n为大于0的整数，热阻系数矩阵包括：
Figure 316859DEST_PATH_IMAGE001
其中，RT为热阻系数矩阵，
Figure 61961DEST_PATH_IMAGE002
为第一电缆的自热阻系数，
Figure 262873DEST_PATH_IMAGE003
为第二电缆的自热阻系数，
Figure 93426DEST_PATH_IMAGE004
为第n电缆的自热阻系数，
Figure 805030DEST_PATH_IMAGE005
为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，
Figure 404639DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 277917DEST_PATH_IMAGE007
为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数，
Figure 595766DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 579902DEST_PATH_IMAGE009
为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数；
所述热阻系数矩阵通过如下过程获得：根据所述损耗、预设空气温度、所述地层温度和预设边界条件，通过有限元计算该损耗下缆芯的温度，根据该损耗下缆芯的温度与预设缆芯温度的差值获取缆芯温升，根据该缆芯温升和电缆损耗计算所述热阻系数矩阵的各个元素；
第一系数通过如下过程获得：利用太阳辐射仪获得太阳辐射总量，该太阳辐射总量与直埋电缆群对应的路面吸收太阳辐射的吸收率相乘获得所述路面吸收的太阳辐射量，根据所述路面吸收的太阳辐射能量、所述地层温度、预设空气温度、预设热力管道温度和预设边界条件，通过有限元计算受太阳辐射能量影响的电缆群的缆芯温度，以所述路面吸收的太阳辐射量为横轴，受太阳辐射能量影响的缆芯温度和与不受太阳辐射能量影响的缆芯温度对应的第二预设缆芯温度的差值为纵轴进行线性拟合，从而获得所述第一系数；
反映管道温度对缆芯温升的线性影响的公式包括：
Figure 299596DEST_PATH_IMAGE010
其中,
Figure 343776DEST_PATH_IMAGE011
为热力管道造成的第一电缆的缆芯温升，
Figure 148921DEST_PATH_IMAGE012
热力管道造成的第二电缆的缆芯温升，
Figure 936748DEST_PATH_IMAGE013
为热力管道造成的第n电缆的缆芯温升，
Figure 510949DEST_PATH_IMAGE014
为热力管道的管道温度与地层温度的差值，第二系数包括：
Figure 726030DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 752892DEST_PATH_IMAGE016
；
所述第二系数通过如下过程获得：根据所述管道温度、预设空气温度、所述地层温度和预设边界条件，通过有限元计算受所述管道温度影响的缆芯温度，根据该缆芯温度与预设缆芯温度的差值获取相应的缆芯温升；以所述管道温度和所述地层温度的差值为横轴，相应的缆芯温升为纵轴进行线性拟合，获取线性表达式，从而获得所述第二系数；
第三系数的公式包括：
Figure 344410DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 773117DEST_PATH_IMAGE018
为第三系数，
Figure 159099DEST_PATH_IMAGE019
为所述空气温度造成的缆芯温升，
Figure 437372DEST_PATH_IMAGE020
为所述空气温度，
Figure 567002DEST_PATH_IMAGE021
为所述地层温度；
所述预设的缆芯温升计算矩阵包括：
Figure 850215DEST_PATH_IMAGE045
其中，
Figure 672678DEST_PATH_IMAGE023
为第一电缆的缆芯温升，
Figure 674132DEST_PATH_IMAGE024
为第二电缆的缆芯温升，
Figure 607453DEST_PATH_IMAGE025
为第n电缆的缆芯温升，
Figure 745173DEST_PATH_IMAGE046
为第一电缆的自热阻系数，
Figure 738537DEST_PATH_IMAGE003
为第二电缆的自热阻系数，
Figure 227287DEST_PATH_IMAGE047
为第n电缆的自热阻系数，
Figure 698720DEST_PATH_IMAGE048
为第一电缆和第二电缆间的互热阻系数，
Figure 956526DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 120791DEST_PATH_IMAGE049
为第一电缆和第n电缆间的互热阻系数，
Figure 831258DEST_PATH_IMAGE050
和
Figure 106381DEST_PATH_IMAGE051
为第二电缆与第n电缆间的互热阻系数，
Figure 484273DEST_PATH_IMAGE052
为第一电缆的损耗，
Figure 553860DEST_PATH_IMAGE053
为第二电缆的损耗，
Figure 515738DEST_PATH_IMAGE054
为第n电缆的损耗，
Figure 328973DEST_PATH_IMAGE055
为所述路面吸收的太阳辐射能量，
Figure 561371DEST_PATH_IMAGE020
为所述空气温度，
Figure 801860DEST_PATH_IMAGE021
为所述地层温度，
Figure 752498DEST_PATH_IMAGE056
为所述管道温度，
Figure 369424DEST_PATH_IMAGE039
为所述第一系数，
Figure 456329DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 133298DEST_PATH_IMAGE016
为所述第二系数，
Figure 305653DEST_PATH_IMAGE018
为所述第三系数。
4.一种直埋电缆群缆芯温升的确定终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至2中任一项所述直埋电缆群缆芯温升的确定方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至2中任一项直埋电缆群缆芯温升的确定方法的步骤。
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傅晨钊等.基于转移矩阵的土壤直埋电缆群稳态温升快速算法研究.《高压电器》.2017,(第12期), *
张洪麟等.基于有限元法的地下电缆群温度场及载流量的仿真计算.《高压电器》.2010,(第02期), *

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CN113094958A (zh) 2021-07-09

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