基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法及系统，涉及电缆设计技术领域，方法包括4个步骤，系统包括数据接收模块、负载曲线形成模块、计算模块、温升曲线形成模块、数据录入装置、显示装置。本方法和系统考虑了电缆在实际应用过程中的温度延迟特性，根据整个负载变化过程中对应的温升曲线，确定最高温度，该最高温度必定小于传统方式得出的最大温度，因此设计出的电缆截面最大程度节省了有色金属资源，还保证该电缆能够顺利应用于负载模型上。模型上。

【技术实现步骤摘要】
基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及电缆设计
，具体涉及一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法及系统。

技术介绍

[0002]载流量是选择电缆截面时要考虑的一项重要因素。根据工作情况，可分为长期持续负荷载流量和波动负荷载流量。长期持续负荷载流量是指在导体温度不超过长期允许工作最高温度下，电缆系统形成稳定热流场，达到稳态温度分布工作状态时的载流量。波动负荷载流量是指电缆在暂态发热过程中导体温度不超过允许温升时的载流量。风电、光伏等新能源电站内负荷均属于波动负荷。
[0003]国内尚无此类波动负荷电缆暂态载流量计算的规范依据。IEC 60853提供了周期性及应急负荷电缆载流量计算方法，采用有限元等数值算法也可进行仿真计算，但参数取值和计算过程比较复杂，实际工程中难以推广采用。故实际工程设计中一般按照最大负载电流对应的电缆最大温度来进行电力电缆截面选择，但在实际应用过程中，通过该方法选择的电缆并未达到最大温度，又由于电缆所用的铝、铜等有色金属都是国家经济建设需用量很大的物资，新能源电站建设规模在电力系统中占比不断提高，电力电缆在新能源电站中用量巨大，电力电缆按该方法进行截面选择存在相当大的浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种充分考虑负荷的波动性，通过迭代计算方法来选择电力电缆截面，从而节约有色金属的基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法及系统。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法，包括以下步骤：
[0007]S1、取一个待设计电缆应用的负载模型，得到该负载模型工作状态下负载曲线，负载模型为负载连续变化的类型；
[0008]S2、将负载曲线按照相等的时间间隔划分为若干部分；
[0009]S3、每个时间间隔通过如下公式进行迭代计算，得到每个时间间隔对应的温升曲线，
[0010][0011]其中，θ
i+1
为对应时间间隔内的温度，θ0为周围环境温度，I(t)为对应时间间隔内的负载值，I
n
为对应初选电缆导体最高温升时的载流量，t
i+1
‑
t
i
为时间间隔，τ为电缆系统的热时间常数；
[0012]S4、根据温升图的最高温度，查找对应的电缆截面积作为实际电缆截面积。
[0013]优选的，步骤S1中的负载曲线为时间
‑
电流曲线；步骤S3中的温升曲线为时间
‑
温
度曲线。
[0014]优选的，步骤S3中的时间间隔不为0，且为5min以下。
[0015]一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计系统，包括数据接收模块、负载曲线形成模块、计算模块、温升曲线形成模块，数据接收模块与负载曲线形成模块、计算模块电性连接，计算模块与温升曲线形成模块电性连接；数据接收模块接收时刻数据和该时刻对应的负载电流值，负载曲线形成模块根据数据接收模块接收到的数据，形成负载曲线；计算模块内预存有计算公式，根据数据接收模块接收到的数据代入计算公式内，得到时刻和该时刻对应的温度，温升曲线形成模块根据计算模块得到的数据形成温升曲线；
[0016]计算模块内预存的计算公式为：
[0017][0018]其中，θ
i+1
为对应时间间隔内的温度，θ0为周围环境温度，I(t)为对应时间间隔内的负载值，I
n
为对应初选电缆导体最高温升时的载流量，t
i+1
‑
t
i
为时间间隔，τ为电缆系统的热时间常数。
[0019]优选的，基于电缆暂态载流量的电缆截面设计系统还包括数据录入装置、显示装置，数据录入装置与显示装置、数据接收模块均电性连接，数据录入装置用于录入时刻数据和该时刻对应的负载电流数据，显示装置用于显示数据录入装置的数据、负载曲线形成模块形成的负载曲线以及温升曲线形成模块形成的温升曲线。
[0020]优选的，录入的相邻时刻间隔为0以上，5min以下。
[0021]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：针对负载连续变化的负载模型，通过时间间隔划分为若干份，每个时间间隔对应一个负载电流值，经过设计的公式，计算出该负载电流值下的电缆温度值，形成温升曲线，温升曲线中的最高温度即为电缆应用于该负载模型时的最高温度。不同于传统直接根据最大负载电流计算电缆最大温度的方式，本方法和系统考虑了电缆在实际应用过程中的温度延迟特性，根据整个负载变化过程中对应的温升曲线，确定最高温度，该最高温度必定小于传统方式得出的最大温度，因此设计出的电缆截面最大程度节省了有色金属资源，还保证该电缆能够顺利应用于负载模型上。
附图说明
[0022]图1为负载模型形成的时间
‑
电流负载曲线图，被等时间间隔分割。
[0023]图2为阶跃负载电流图的一部分。
[0024]图3为实验中选择的某光伏电站日出力特性负载曲线图。
[0025]图4为实验中得到的温升曲线图。
[0026]图5为在图4电缆基础上提高1.27倍时的电缆导体温升图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并
不用于限定本专利技术。
[0029]一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法，包括以下步骤：
[0030]S01：取一个待设计电缆应用的负载模型，得到该负载模型工作状态下的时间
‑
电流负载曲线，负载模型为负载连续变化的类型；
[0031]S02：将负载曲线按照相等的时间间隔划分为若干部分；
[0032]S03：每个时间间隔通过如下计算公式进行迭代计算，得到每个时间间隔对应的时间
‑
温度温升曲线，该时间间隔不为0，且为5min以下，优选4～5min，
[0033][0034]其中，θ
i+1
为对应时间间隔内的温度，θ0为周围环境温度，I(t)为对应时间间隔内的负载值，I
n
为对应初选电缆导体最高温升时的载流量，t
i+1
‑
t
i
为时间间隔，τ为电缆系统的热时间常数；
[0035]S04：根据温升图的最高温度，查找对应的电缆截面积作为实际电缆截面积。
[0036]一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计系统，包括数据接收模块、负载曲线形成模块、计算模块、温升曲线形成模块、数据录入装置、显示装置。数据接收模块与负载曲线形成模块、计算模块电性连接，计算模块与温升曲线形成模块电性连接，数据录入装置与显示装置、数据接收模块均电性连接。数据接收模块接收时刻数据和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取一个待设计电缆应用的负载模型，得到该负载模型工作状态下负载曲线，负载模型为负载连续变化的类型；S2、将负载曲线按照相等的时间间隔划分为若干部分；S3、每个时间间隔通过如下公式进行迭代计算，得到每个时间间隔对应的温升曲线，其中，θ
i+1
为对应时间间隔内的温度，θ0为周围环境温度，I(t)为对应时间间隔内的负载值，I
n
为对应初选电缆导体最高温升时的载流量，t
i+1
‑
t
i
为时间间隔，τ为电缆系统的热时间常数；S4、根据温升图的最高温度，查找对应的电缆截面积作为实际电缆截面积。2.如权利要求1所述的基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法，其特征在于，所述步骤S1中的负载曲线为时间
‑
电流曲线；步骤S3中的温升曲线为时间
‑
温度曲线。3.如权利要求1所述的基于电缆暂态载流量的电缆截面设计方法，其特征在于，所述步骤S3中的时间间隔不为0，且为5min以下。4.一种基于电缆暂态载流量的电缆截面设计系统，其特征在于，包括数据接收模块、负载曲线形成模块、计算模块、温升曲线形成模...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡振兴，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：