高温超导电缆通道监测系统的物理场建模研究
Physical Field Modeling Research on the Monitoring System of High-Temperature Superconducting Cable Channels
摘要: 高温超导电缆作为新型电力传输技术的典型代表,其安全稳定运行在很大程度上依赖于其所在电缆通道的完好状态,因此实时监测电缆通道成为确保系统可靠运行的关键。然而,传统监测方法主要依赖于定期巡检和离线数据分析,存在响应延迟、数据采集不全面以及预警不及时等不足,难以满足现代电网对监测精度和实时性的严苛要求。为应对此挑战,文章基于物理场仿真技术,深入设计并构建了电缆监测系统的关键模块,重点开发了电缆通道多物理场仿真模型。通过与历史检测数据的对比分析,验证了所构建物理场仿真模型在电缆通道状态监测中的有效性。该研究为高温超导电缆的实时、智能监测提供了一种创新性解决方案,并为推动电网监测技术向更高智能化和数字化方向发展奠定了坚实的理论基础和工程实践依据。
Abstract: High-temperature superconducting cables, as a novel power transmission technology, largely depend on the intact condition of their cable conduits for safe and stable operation. Real-time monitoring of these channels is, therefore, key to ensuring reliable system performance. However, traditional monitoring methods, which mainly depend on periodic inspections and offline data analysis, suffer from delayed responses, incomplete data acquisition, and untimely warnings, making it difficult to meet the stringent requirements for monitoring accuracy and real-time performance in modern power grids. To address this challenge, this paper employs physical field simulation technology to design and construct the critical modules of a cable monitoring system, with a particular focus on developing a multi-physics simulation model for cable channels. Through comparative analysis with historical detection data, the effectiveness of the developed physical field simulation model for monitoring the status of cable channels has been validated. This study provides an innovative solution for the real-time, intelligent monitoring of high-temperature superconducting cables and lays a solid theoretical foundation and practical engineering basis for advancing power grid monitoring technology towards higher levels of intelligence and digitization.
文章引用:付赏, 周艳. 高温超导电缆通道监测系统的物理场建模研究[J]. 建模与仿真, 2025, 14(5): 879-886. https://doi.org/10.12677/mos.2025.145441

参考文献

[1] 莫佳辉, 张伟鑫. 带电检测技术在电力电缆状态评估中的应用与研究[J]. 电工技术, 2024(S2): 544-546.
[2] 罗智荣, 黄丰, 郭淳, 等. 基于多物理场仿真的油浸式变压器振动特性分析及影响因素研究[J]. 智慧电力, 2024, 52(11): 48-55.
[3] 龚培林, 魏敏, 严波, 等. 基于多物理场的输电线路在线监测装置内部温湿度控制方法研究[J]. 电气自动化, 2024, 46(6): 55-57.
[4] 黎庆柱, 朱林丰, 陈国峰, 等. 低压断路器双金属片残余应力的多物理场仿真研究[J]. 中国新技术新产品, 2025(2): 51-53.
[5] 黄泽平, 陈丽安, 王红艳, 等. 基于多物理场的大电流固体绝缘开关柜温升特性研究[J]. 高压电器, 2025, 61(3): 71-79.
[6] 柴鹏举. 基于流固耦合作用下薄壁玻璃钢内衬复合管振动响应分析[D]: [硕士学位论文]. 大庆: 东北石油大学, 2024.
[7] 杨殿勇. 振动荷载作用下公轨合建隧道及周围土层动力响应研究[D]: [硕士学位论文]. 济南: 济南大学, 2024.
[8] 龚辉. 某浅层地下建筑热环境实测与模拟分析[D]: [硕士学位论文]. 武汉: 武汉理工大学, 2020.
[9] 华永. 浅埋地下建筑室内温度计算模型及全年分布特征分析[D]: [硕士学位论文]. 武汉: 武汉理工大学, 2021.
[10] 张永超. 基于数字孪生技术的变压器温度预测及热寿命损失分析[D]: [硕士学位论文]. 沈阳: 沈阳工业大学, 2022.
[11] 张克琪. 油浸式电力变压器数字孪生建模与仿真[D]: [硕士学位论文]. 济南: 山东大学, 2023.
[12] 刘基雄. 动车组制动盘热-流-固多场耦合疲劳研究[D]: [硕士学位论文]. 兰州: 兰州交通大学, 2022.
[13] 张浩. 某乘用车油冷式永磁同步电机温度场分析[D]: [硕士学位论文]. 重庆: 重庆理工大学, 2023.
[14] 李坤璠. 基于三维热流耦合仿真的中大型SUV乘员舱热舒适性分析[D]: [硕士学位论文]. 重庆: 重庆理工大学, 2023.
[15] 贺渝港. 某驱动电机及控制器冷却系统热流耦合分析[D]: [硕士学位论文]. 重庆: 重庆理工大学, 2024.