电缆接头温度反演方法技术

本发明专利技术公开了一种电缆接头温度反演方法

【技术实现步骤摘要】
电缆接头温度反演方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电缆温度测量
，尤其涉及一种电缆接头温度反演方法
、
装置
、
电子设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]城市配电网络是电网中直接面向负荷的重要一环，也是较难管理与调度控制的一环
。
根据目前相关电工标准计算所得到的三芯电缆载流量很低，与实际情况出入很大，且配电网络中存在大量电缆线路和电缆接头，而多数电缆长期在超载和重载情况下运行会导致线芯过热，绝缘热老化加速，严重降低电缆的运行寿命，导致电缆运行温度升高，从而影响电缆载流量
。
在实际应用中，电缆载流量与电缆运行温升之间具有很大关联，当电缆温升过高时，为避免对电缆绝缘产生不可逆的破坏，此时必须减小电缆载流量，也就是说，三芯电缆接头热点温度的获取对于电缆动态载流量的计算具有重要意义，而由于电缆敷设方式的多样性，其热点温升随着环境的不同而存在差异
。
[0003]当前相关技术中大多采用对电力电缆
/
电缆接头表面温度进行测量，或是利用热路计算或温度场有限元仿真进行热学分析的方式获得电缆接头的热点温度，并未考虑电缆敷设条件下的复杂因素，同时，由于电缆发热时，其热源是自内而外的，随着电力电缆电气结构劣化，其内部热点温度才是决定电缆载流量或电缆是否出现热故障的核心因素，因此，如何简单快速地确定三芯电缆接头内部热点温度是一个长期困扰工业界的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种电缆接头温度反演方法
、
装置
、
电子设备及存储介质，用于解决或部分解决现有相关技术中无法简单且快速地确定三芯电缆接头热点温度的技术问题
。
[0005]本专利技术提供的一种电缆接头温度反演方法，所述方法包括：
[0006]构建基于支持向量回归机的温度反演模型，所述温度反演模型用于建立电缆接头中多个表皮温度与相应内部热点温度之间的非线性映射，并列出适应度函数；
[0007]结合所述适应度函数，采用改进萤火虫算法对所述温度反演模型进行参数寻优，计算出局部最优解，所述局部最优解为所述非线性映射对应的目标最优参数组合；
[0008]采用所述目标最优参数组合对所述温度反演模型进行优化，获得优化温度反演模型；
[0009]获取电缆接头的多个待测表皮温度，并基于所述优化温度反演模型反演出所述多个待测表皮温度对应的内部热点温度
。
[0010]可选地，所述构建基于支持向量回归机的温度反演模型，包括：
[0011]获取用于模型训练的多个反演样本，所述反演样本内包括输入向量以及输出参数，所述输入向量对应输入表皮温度，所述输出参数对应输出内部热点温度；
[0012]根据所述输入向量以及所述输出参数，构建所述输入表皮温度与所述输出内部热点温度之间的非线性映射，所述非线性映射通过一个超平面表示；
[0013]计算各个所述反演样本到所述超平面的超平面距离，并基于各个所述超平面距离列写最优超平面求解约束；
[0014]采用变量松弛方式对所述最优超平面求解约束进行优化，并通过拉格朗日优化方式列出所述最优超平面求解约束对应的对偶约束；
[0015]采用核函数映射至高维空间的方式，获得与所述对偶约束等效的等效对偶约束；
[0016]对所述等效对偶约束进行求解，获得所述最优超平面求解约束对应的最优超平面，所述最优超平面用于对各个所述反演样本进行非线性映射求解，输出各个所述输入表皮温度各自对应的输出反演温度；
[0017]根据各个所述输出内部热点温度以及各个所述输出反演温度，列出适应度函数，所述适应度函数表示采用所述温度反演模型对所述电缆接头进行温度反演时产生的均方误差
。
[0018]可选地，所述根据所述输入向量以及所述输出参数，构建所述输入表皮温度与所述输出内部热点温度之间的非线性映射，包括：
[0019]根据所述输入向量，通过如下公式构建所述输入表皮温度与所述输出内部热点温度之间的非线性映射：
[0020]f(x)
＝
ω
·
x+b
[0021]其中，
x
表示反演样本
(x
i
,y
i
)
的输入向量，
i
＝
1,2,...,N
，
x
i
∈R
N
，
y
i
∈R
，
f(x)
表示反演样本对应的输出，
ω
与
b
均为超平面系数，
ω
∈R
N
，
b∈R
，
f(x)
满足如下条件：
[0022]|y
i
－
f(xi)|≤
ε
，
i
＝
1,2,...,N
[0023]其中，
ε
表示不敏感损失系数，
x
i
表示第
i
个输入向量，
y
i
表示第
i
个输出参数
。
[0024]可选地，所述计算各个所述反演样本到所述超平面的超平面距离，并基于各个所述超平面距离列写最优超平面求解约束，包括：
[0025]通过如下公式计算各个所述反演样本到所述超平面的超平面距离：
[0026][0027]基于各个所述超平面距离，若存在一个目标超平面使得所述多个反演样本到所述目标超平面的距离最小，则确定所述目标超平面为最优超平面，并通过如下公式列出对应的最优超平面求解约束：
[0028][0029]其中，
d
i
表示第
i
个反演样本到超平面的超平面距离，表示非线性变换的最优解，
s.t.
表示约束条件
。
[0030]可选地，所述采用变量松弛方式对所述最优超平面求解约束进行优化，并通过拉格朗日优化方式列出所述最优超平面求解约束对应的对偶约束，包括：
[0031]引入松弛变量对所述最优超平面求解约束进行优化，计算公式如下：
[0032][0033]引入拉格朗日乘子对优化后的最优超平面求解约束进行二次优化，列出对偶约束，计算公式如下：
[0034][0035]若对偶约束
L
的极值存在，则对偶约束
L
对超平面系数以及松弛变量的偏导数均为0，具体表达式如下：
[0036][0037][0038]其中，
C
表示惩罚系数，
ξ
i
以及均表示松弛变量，
w
表示输入向量
x
的调整系数，
L
表示对偶约束，
α
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电缆接头温度反演方法，其特征在于，包括：构建基于支持向量回归机的温度反演模型，所述温度反演模型用于建立电缆接头中多个表皮温度与相应内部热点温度之间的非线性映射，并列出适应度函数；结合所述适应度函数，采用改进萤火虫算法对所述温度反演模型进行参数寻优，计算出局部最优解，所述局部最优解为所述非线性映射对应的目标最优参数组合；采用所述目标最优参数组合对所述温度反演模型进行优化，获得优化温度反演模型；获取电缆接头的多个待测表皮温度，并基于所述优化温度反演模型反演出所述多个待测表皮温度对应的内部热点温度
。2.
根据权利要求1所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，所述构建基于支持向量回归机的温度反演模型，包括：获取用于模型训练的多个反演样本，所述反演样本内包括输入向量以及输出参数，所述输入向量对应输入表皮温度，所述输出参数对应输出内部热点温度；根据所述输入向量以及所述输出参数，构建所述输入表皮温度与所述输出内部热点温度之间的非线性映射，所述非线性映射通过一个超平面表示；计算各个所述反演样本到所述超平面的超平面距离，并基于各个所述超平面距离列写最优超平面求解约束；采用变量松弛方式对所述最优超平面求解约束进行优化，并通过拉格朗日优化方式列出所述最优超平面求解约束对应的对偶约束；采用核函数映射至高维空间的方式，获得与所述对偶约束等效的等效对偶约束；对所述等效对偶约束进行求解，获得所述最优超平面求解约束对应的最优超平面，所述最优超平面用于对各个所述反演样本进行非线性映射求解，输出各个所述输入表皮温度各自对应的输出反演温度；根据各个所述输出内部热点温度以及各个所述输出反演温度，列出适应度函数，所述适应度函数表示采用所述温度反演模型对所述电缆接头进行温度反演时产生的均方误差
。3.
根据权利要求2所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，所述根据所述输入向量以及所述输出参数，构建所述输入表皮温度与所述输出内部热点温度之间的非线性映射，包括：根据所述输入向量，通过如下公式构建所述输入表皮温度与所述输出内部热点温度之间的非线性映射：
f(x)
＝
ω
·
x+b
其中，
x
表示反演样本
(x
i
,y
i
)
的输入向量，
i
＝
1,2,...,N
，
x
i
∈R
N
，
y
i
∈R
，
f(x)
表示反演样本对应的输出，
ω
与
b
均为超平面系数，
ω
∈R
N
，
b∈R
，
f(x)
满足如下条件：
|y
i
－
f(x
i
)|≤
ε
，
i
＝
1,2,...,N
其中，
ε
表示不敏感损失系数，
x
i
表示第
i
个输入向量，
y
i
表示第
i
个输出参数
。4.
根据权利要求3所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，所述计算各个所述反演样本到所述超平面的超平面距离，并基于各个所述超平面距离列写最优超平面求解约束，包括：通过如下公式计算各个所述反演样本到所述超平面的超平面距离：
基于各个所述超平面距离，若存在一个目标超平面使得所述多个反演样本到所述目标超平面的距离最小，则确定所述目标超平面为最优超平面，并通过如下公式列出对应的最优超平面求解约束：其中，
d
i
表示第
i
个反演样本到超平面的超平面距离，表示非线性变换的最优解，
s.t.
表示约束条件
。5.
根据权利要求4所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，所述采用变量松弛方式对所述最优超平面求解约束进行优化，并通过拉格朗日优化方式列出所述最优超平面求解约束对应的对偶约束，包括：引入松弛变量对所述最优超平面求解约束进行优化，计算公式如下：引入拉格朗日乘子对优化后的最优超平面求解约束进行二次优化，列出对偶约束，计算公式如下：若对偶约束
L
的极值存在，则对偶约束
L
对超平面系数以及松弛变量的偏导数均为0，具体表达式如下：体表达式如下：其中，
C
表示惩罚系数，
ξ
i
以及均表示松弛变量，
w
表示输入向量
x
的调整系数，
L
表示对偶约束，
α
i
、
μ
i
以及均为第
i
个反演样本对应的拉格朗日乘子
。6.
根据权利要求5所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，所述采用核函数映射至
高维空间的方式，获得与所述对偶约束等效的等效对偶约束，包括：在所述对偶约束的基础上，引入核函数映射至高维空间，获得等效对偶约束，具体表达式如下：其中，表示核函数，
(*)
T
表示矩阵的转置，
maxW(
α
,
α
*
)
表示取等效对偶约束下的函数最大值，
α
j
、
均为第
j
个反演样本对应的拉格朗日乘子；进一步地，所述核函数为径向基核函数，所述径向基核函数表达式如下：
K(x
i
,x
j
)
＝
exp(
－
γ
||x
i
－
x
j
||2),
γ
＞0其中，
exp
表示以
e
为底的指数函数，
γ
表示核函数参数，核函数参数
γ
与惩罚系数
C
用于表征基于支持向量回归机的温度反演模型的泛化能力
。7.
根据权利要求6所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，所述对所述等效对偶约束进行求解，获得所述最优超平面求解约束对应的最优超平面，包括：对所述等效对偶约束进行求解，当第
i
个反演样本对应的拉格朗日乘子
α
i
、
不为0时，所述第
i
个反演样本为支持向量，且满足如下支持向量等式约束：结合所述支持向量等式约束求解最优超平面，获得所述最优超平面的表达式如下：其中，
K(x
i
,x)
表示当第
i
个反演样本为支持向量时的径向基核函数
。8.
根据权利要求7所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，所述根据各个所述输出内部热点温度以及各个所述输出反演温度，列出适应度函数，包括：根据各个所述输出内部热点温度以及各个所述输出反演温度，通过如下公式列出适应度函数：其中，
e
MSE
表示适应度函数，即均方误差，
Ai
表示第
i
个反演样本的试验值，即输出内部热点温度，
P
i
表示第
i
个反演样本的反演值，即输出反演温度，
N
为反演样本的个数
。
9.
根据权利要求1至8任一项所述的电缆接头温度反演方法，其特征在于，在所述构建基于支持向量回归机的温度反演模型之前，所述方法还包括：搭建电缆接头的温度场仿真模型，并获取所述电缆接头的截面温度分布数据；基于所述截面温度分布数据，采用所述温度场仿真模型进行温度场分析，确定所述电缆接头的表皮测温点位置，所述表皮测温点位置表示测量电缆接头表皮温度时所对应的位置
。10.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟平，李新海，张志强，刘文平，梅龙军，冯宝，王学宗，朱余林，曾令诚，梁智康，陈清江，冯振亮，周恒，罗海鑫，王振刚，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司中山供电局，
类型：发明
国别省市：