【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电缆，特别涉及一种电力电缆排管载流量的快速计算方法。
技术介绍
1、在现有的电缆载流量计算方法中，iec 60287不能给出电缆间距离较短时电缆损耗准确的计算公式，从而使得电缆载流量存在一定的误差。传统的基于电-热-流耦合模型的载流量计算结果比iec 60287准确度更高。然而，数值方法(有限元法、有限差分法等)计算多物理场的基本原理是通过一定的数学处理，将连续域偏微分方程的定解问题转化为离散的大型代数方程组进行求解。由于复杂三维多物理场问题的代数方程组的阶数十分巨大，其分析、计算需要占用庞大的存储空间和计算机cpu。因此，一般很难直接应用数值计算方法有效解决工程多物理场的分析和计算，尤其是任意电缆参数下的多物理场计算。
2、表面响应模型(rsm)是将数理统计知识用于建立系统(装置)输入-输出关系的一种方法。表面响应模型法的基本原理是：首先将决策变量空间离散为一系列采样点，并利用数值计算方法计算出目标/约束函数在这些采样点的函数值；然后根据目标/约束函数在这些采样点的函数值，利用一定的表面响应模型重构目标/约束函数。
3、表面响应模型法的核心是根据系统在一系列采样点上的响应，利用一定的基函数构造输入-输出关系的解析解，因此，构造rsm模型需要解决的关键问题是确定合适的基函数以构造输出变量与输入变量的关系。目前在计算电磁学中rsm模型最常用的基函数是径向基函数(radial basis function，rbf)。rbf的优点是：所构造的插值函数对于任意维的离散采样点的处理非常简单，且不需要太
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种电力电缆排管载流量的快速计算方法。本专利技术可以快速计算出任意电缆参数下的载流量，在保证计算结果准确性的同时，还能大大减少计算时间，降低计算成本。
2、本专利技术的技术方案：一种电力电缆排管载流量的快速计算方法，包括如下步骤：
3、步骤1、确定电缆排管的参数及每个参数的取值范围；
4、步骤2、在参数可行区间内进行参数采样；
5、步骤3、计算采样点处的电缆载流量；
6、步骤4、根据步骤1至步骤3所获得数据构建基于支持向量机的表面响应模型；
7、步骤5、利用构建的表面响应模型快速计算任意电缆排管参数下的电缆载流量。
8、上述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，所述电缆排管的参数包括电缆排管外径长度和左右土壤边界到排管中心距离，两者的取值范围分别如下：
9、x1∈[280,300]；
10、x2∈[1800,2000]；
11、其中，单位均为毫米。
12、前述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，步骤2中，采用均匀采样，采用点数为100个。
13、前述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，所述计算采样点处的电缆载流量是采用磁-热-流多物理场耦合模型来计算采样点处电缆的温度场，然后通过迭代程序来计算电缆的载流能力。
14、前述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，所述磁-热-流多物理场耦合模型包括涡流场、温度场、流体场和边界条件；
15、对于涡流场，库伦规范下的矢量磁势控制方程为：
16、
17、式中：是电流密度，是矢量磁位，σ是电导率；为拉普拉斯算子，μ为磁导率；j为复数单位；ω为角频率；
18、对于温度场，其控制方程为：
19、
20、式中：ρ是材料的密度，cp是恒压下的固体热容，u是流体的速度矢量，k是热导率，qe是固体中的生热量，q是热流密度，e是电场强度；为梯度；t为温度；j为电流密度矢量；
21、对于流体场，其遵循三个基本守恒定律：
22、
23、式中：i是单位矩阵，η是动力粘度，f是考虑密度变化引起的浮升力；
24、对于边界条件，其处理如下：
25、将深层土壤边界作为第一类边界，在距离排管左右两侧较远的边界作为第二类边界；地表与上方空气分界面作为第三类边界。
26、前述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，所述磁-热-流多物理场耦合模型的求解先设定温度初始值，然后计算当前温度下的电导率，再求解电磁场方程，得到电磁损耗，接着求解热流耦合场方程，得到温度值，然后判断温差是否满足要求，如不满足则回到电导率计算过程，重复计算直至温差满足要求，满足后则输出温度场计算结果。
27、前述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，采用弦截法求解电缆载流能力，当电缆导体的最高温度达到90摄氏度时，将这一瞬间的电流定义为电缆的载流能力，通过求解温度场计算出相应的导体温度，采用弦截法计算电缆载流量；在迭代计算中，当|tk-90|的数值小于0.01℃时，认为电缆导体温度稳定在最高允许温度，此时流经电缆的电流为电缆载流量。
28、前述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，所述基于支持向量机的表面响应模型表示如下：
29、
30、式中：m为支持向量的个数，x表示电缆排管参数；αi和为lagrange乘子，k(xi,x)表示核函数，b为系数。
31、与现有技术相比，本专利技术首先确定电缆排管的设计参数，并在此基础上建立电缆排管参数的可行区间；其次，在参数可行区间内均匀采样，然后计算采样点处的电缆载流量；最后利用支持向量机的表面响应模型重构电缆排管参数与电缆载流量之间的输入输出关系；从而可以利用构建的表面响应模型快速计算任意电缆排管参数下的电缆载流量。进一步地，本专利技术中采用的参数均匀采样确保了本专利技术适用于参数可行区间的任意参数下的载流量计算；电磁-热-流多场耦合模型并结合弦截法保证了采样点处载流量计算结果的准确性；鉴于支持向量机强大的函数重构能力，保证了重构函数与原函数的数值匹配精度。综上，对于参数可行区间内的任意参数，本专利技术都具有良好的数值精度。本专利技术不仅克服了现有方法无法计算任意电缆排管参数下的电缆载流量的缺点；而且相比现有的电缆载流量计算方法，本专利技术在保证载流量计算结果准确性的同时，还能大大减少计算时间，降低计算成本。
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1.一种电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述电缆排管的参数包括电缆排管外径长度和左右土壤边界到排管中心距离，两者的取值范围分别如下：
3.根据权利要求1所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：步骤2中，采用均匀采样，采用点数为100个。
4.根据权利要求1所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述计算采样点处的电缆载流量是采用磁-热-流多物理场耦合模型来计算采样点处电缆的温度场，然后通过迭代程序来计算电缆的载流能力。
5.根据权利要求4所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述磁-热-流多物理场耦合模型包括涡流场、温度场、流体场和边界条件；
6.根据权利要求5所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述磁-热-流多物理场耦合模型的求解先设定温度初始值，然后计算当前温度下的电导率，再求解电磁场方程，得到电磁损耗，接着求解热流耦合场方程，得到温度值，然后判断温差是否满足要求，
7.根据权利要求6所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：采用弦截法求解电缆载流能力，当电缆导体的最高温度达到90摄氏度时，将这一瞬间的电流定义为电缆的载流能力，通过求解温度场计算出相应的导体温度，采用弦截法计算电缆载流量；在迭代计算中，当|Tk-90|的数值小于0.01℃时，认为电缆导体温度稳定在最高允许温度，此时流经电缆的电流为电缆载流量。
8.根据权利要求1所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述基于支持向量机的表面响应模型表示如下：
...【技术特征摘要】
1.一种电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述电缆排管的参数包括电缆排管外径长度和左右土壤边界到排管中心距离，两者的取值范围分别如下：
3.根据权利要求1所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：步骤2中，采用均匀采样，采用点数为100个。
4.根据权利要求1所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述计算采样点处的电缆载流量是采用磁-热-流多物理场耦合模型来计算采样点处电缆的温度场，然后通过迭代程序来计算电缆的载流能力。
5.根据权利要求4所述的电力电缆排管载流量的快速计算方法，其特征在于：所述磁-热-流多物理场耦合模型包括涡流场、温度场、流体场和边界条件；
6.根据权利要求5所述的电力电缆排管载流...
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