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由于性能优异,电力电缆被广泛应用于各种电力输送场合,维持电缆安全有效地工作已经成为保证电网系统正常运行的关键所在。电缆的使用寿命主要取决于其绝缘层的性能,而过高的电缆线芯温度是导致绝缘层老化的重要原因,因此在电缆运行过程中必须时刻关注其线芯温度的变化。但受限于测量技术和工艺水平,难以直接对电缆线芯温度进行实时、分布式的监测,只能在分析电缆传热过程的基础上,建立线芯温度与其他物理量之间的定量关系,通过计算进行间接测量。 然而,传统间接测量方法所采用的热路模型普适性低,依赖于电缆的具体物理结构,而且模型参数计算过程复杂,误差难以得到有效控制。针对这些问题,本文提出一种新型的电缆线芯温度间接测量方法,从热路模型建立和模型参数计算两个方面详细阐述了该方法的工作原理,并通过实验对相应算法进行了测试。进一步,本文还对与线芯温度密切相关的电缆输电裕量估计问题进行了研究。 本文的主要工作包括如下几个部分: 1.在分析传统电缆热路模型不足的基础上,对其进行了改进。一方面,放弃了按照电缆实际结构层层分解的建模方式,根据所关心的线芯温度和表皮温度两个位置点,仅将电缆抽象地划分为两个部分进行处理,并通过等效参数构建相应方程,既简化了建模过程,又提升了模型的普适性;另一方面,分别从线芯温度对参数的敏感性和参数扰动来源两个角度对等效参数的影响进行了深入分析,确定了参数近似处理的理论依据和具体方式,并在综合考虑电缆内部热流产生机制的基础上,对电缆等效电阻随线芯温度的变化进行了二阶修正。 2.针对传统方法在计算模型参数过程中存在的问题,提出了基于数据学习技术的参数计算方法。首先通过对简化热路模型方程的分析和推导,建立了基于广义逆矩阵的模型参数计算公式。进一步,定义了波动参数的概念以定量表征学习数据受噪声干扰的剧烈程度,并据此给出一种窗口大小可动态调整的均值滤波方法,从而实现了对学习数据的自适应预处理。 3.分析了电缆输电裕量的的概念,并对其估计问题进行了研究。指出输电裕量估计的本质在于对线芯温度变化的预测,并阐述了其与线芯温度间接测量问题的异同。在前文对传统热路模型改进的基础上,根据对外界环境温度的假设,建立了输电裕量估计的热路模型,并给出了具体的算法流程。