專利名稱：高壓輸電線路動態(tài)輸送容量測算系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高壓輸電線路輸送容量計算領域，涉及一種采用參考導線和溫度傳感器來測量并計算高壓輸電線路的允許載流量的測算系統(tǒng)，本實用新型還涉及利用上述系統(tǒng)的測算方法。
背景技術：
近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，用電量的持續(xù)增加，輸電能力瓶頸問題非常突出，尤其是在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，如華東地區(qū)的蘇南、上海、浙江沿海地區(qū)，伴隨著電源容量、用電需求的急劇增長以及資源能源的日益緊張和環(huán)境保護的迫切要求，需要大量新建電網(wǎng)輸送線路或改造已有的線路，大幅度提高電網(wǎng)的輸電能力。目前，國內(nèi)外對如何提高輸電線路輸送能力的研究較多。制約高壓架空輸電線路最大載流容量的根本問題是導線溫度問題和弧垂問題。當提高導線輸送容量之后，導線溫度升高，機械強度會略有下降；導線溫度升高之后，長度增加，弧垂增大，絕緣安全裕度下降。由于用于計算線路最大載流量的氣象條件比較嚴格，在實際運行中出現(xiàn)這樣嚴酷的氣象條件的概率很小，因此，輸電線路的最大載流量非常保守。 所謂動態(tài)增容，就是根據(jù)實際氣象條件，挖掘導線潛力，提高輸送功率?，F(xiàn)時常用的計算輸電線路動態(tài)容量的模型有氣候模型和導線溫度模型等。在導線溫度模型里，需要對導線的溫度、日照輻射和環(huán)境溫度等幾個參數(shù)進行計算或測量。目前的日照輻射可以通過幾種方法來計算測量，一種是通過季節(jié)時刻、導線所處的地理位置、海拔高度和大氣的透明度等來按照公式(IEEE2006-738或我國的《電力工程電氣設計手冊》里的公式)來計算，該方法雖然成本小，只通過計算即可，不需要采集任何現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)；但是只考慮晴天的情況，當出現(xiàn)多云或者下雨等不良天氣時，計算得出的日照輻射量偏大，會不符合實際，從而影響輸電線路動態(tài)容量計算的準確性，使得允許載流量的值出現(xiàn)偏差。另一種方法是，通過傳感器來計算測量日照輻射，市面上已經(jīng)有很多種類的日照輻射傳感器或者傳感裝置，其測量范圍以及精度足夠較準確地應用到導線溫度模型中計算實時允許載流量。但由于其傳感模塊是獨立的，因此會占用整個測量設備的空間以及加大功率的消耗；當遇到低功耗、空間小的情況下，其實現(xiàn)的難度就會增大。還有，該方法對日照輻射傳感器有著極大的依賴，當有外物把日照輻射傳感器遮擋起來的時候，它所測得到得值就會不符合實際的情況，從而導致整個計算結果的偏差。更甚的是，當遇到雷擊損壞、 元件故障的情況時，其測量就會立刻停止，影響整個允許載流量的計算。而在故障損壞發(fā)生之后，就有必要到現(xiàn)場更換日照輻射傳感器，增大了其維護的成本。另外，用導線所在的地理位置以及季節(jié)時間等信息來計算太陽輻射，當遇到雨天的情況的時候，其測量的結果不準確，從而影響后續(xù)的允許載流量計算。用獨立的日照輻射傳感器來測量，由于一整條輸電線路所跨越的距離很大，如果只在一個地方安裝日照輻射傳感器，那會對日照輻射信息的判定會過于武斷；而在每個桿塔都安裝日照輻射傳感器，那可能會造成成本的問題，且當其受到遮擋，甚至是雷擊損壞、元件故障的時候，就需要去維修更換，增加成本。因此有必要采用一種新的系統(tǒng)，來對日照輻射信息進行計算測量并計算允許載流量。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種高壓輸電線路動態(tài)輸送容量測算系統(tǒng)，其無需日照輻射傳感器來計算測量日照輻射，可降低成本，且測量計算結果準確，不影響后續(xù)的允許載流量計算。解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下一種高壓輸電線路動態(tài)輸送容量測算系統(tǒng)，其特征是包括一段設在桿塔內(nèi)部或在輸電線路附近安裝的參考導線，所述的參考導線型號與輸電線路一致、方向與輸電線路的方向平行，并且處于能受到與輸電線路同樣的日照輻射之處；所述的輸電線路設有輸電線路溫度傳感器，所述的輸電線路溫度傳感器連接有輸電線路無線發(fā)送模塊；所述的參考導線設有參考導線溫度傳感器，所述的參考導線溫度傳感器連接有參考導線無線發(fā)送模塊；所述的各溫度傳感器以一定的時間間隔測量參考導線和輸電線路的溫度，所述的各無線發(fā)送模塊隨即將參考導線和輸電線路的溫度發(fā)出；一附設有無線接受模塊的計算機，接受所述的無線發(fā)送模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)并進行計算，得出導線的實時允許載流量。所述的溫度傳感器精度需要控制在士0. 1°C以內(nèi)。利用上述系統(tǒng)來測算高壓輸電線路動態(tài)輸送容量的測算方法，步驟如下1)在桿塔內(nèi)部或輸電線路附近安裝參考導線，要求參考導線的方向與輸電線路的方向平行，并且能受到與輸電線路同樣的日照輻射；2)利用溫度傳感裝置以一定的時間間隔測量參考導線和輸電線路的溫度；3)將測量得到的溫度數(shù)據(jù)利用無線傳感模塊進行傳輸，計算機得到數(shù)據(jù)并進行計算，得出導線的實時允許載流量對于輸電線路，根據(jù)暫態(tài)熱平衡公式有MCpl d^- = I2R(Tcl) + Qs-Qrl-nDh(t)(Tcl -Ta)
at對于參考導線有MCp2 ^ = Qs-Qr2-nDh(t)(Tc2 - Ta)
at式中MCp是導線的比熱容，Τ。是導線的溫度，t是時間，I是輸電線路的運行載流量 (參考導線的I為零)，R(T。)是輸電線路在溫度為T。時的交流電阻值，Ta是環(huán)境溫度，Qs是導線的日照輻射吸熱量(由于參考導線裝設于輸電線路附近，方向相同，因此認為儀的值相等)，仏是導線的輻射散熱量，JiDh(t)是導線的對流散熱量，D是導線的外徑，h(t)表示環(huán)境溫度和風速、風向的綜合影響(由于參考導線與輸電線路處于同一位置，因此其h(t) 的值相等)；[0026]利用溫度傳感器測得不同時間t的Tcl和T。2，再聯(lián)立上述的兩個公式進行求解得出傳熱系數(shù)h(t)，進而利用穩(wěn)態(tài)熱平衡公式計算出輸電線路在t時刻的允許載流量。有益效果本實用新型的優(yōu)點是不需要運用日照輻射傳感器去測量線路所在環(huán)境的實際日照輻射信息，通過溫度的測量以及計算去獲取實際的日照信息，免去了獨立的日照輻射傳感器的安裝以及故障損壞后維修的可能性，減少了系統(tǒng)對日照輻射傳感器模塊測量的依賴性，當該模塊出現(xiàn)故障的時候，也能繼續(xù)正常工作，計算導線允許載流量。與通過季節(jié)時刻、導線所處的地理位置、海拔高度和大氣的透明度等來按照公式得出的日照輻射相比，由于利用了當?shù)貙嶋H的溫度參數(shù)來計算，結合了當?shù)貙嶋H的環(huán)境，更加準確。本實用新型不涉及參考導線的具體放置位置。參考導線可以放置在桿塔上，也可以放置在與輸電線路平行的位置上，只要其位置合適即可。本實用新型不涉及溫度傳感器的具體設計。常用的熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器等均可按照實際的情況用于本實用新型。本實用新型不涉及無線發(fā)送模塊的具體設計。能進行長距離和短距離傳輸?shù)臒o線發(fā)送模塊等均可用于本實用新型。

附圖是本實用新型的測算系統(tǒng)具體實施例示意圖。圖中1-輸電線路，2-參考導線，3-輸電線路溫度傳感器，4-輸電線路無線發(fā)送模塊，5-參考導線溫度傳感器，6-參考導線無線發(fā)送模塊，7-計算機。
具體實施方式
如附圖所示，本實用新型的高壓輸電線路動態(tài)輸送容量測算系統(tǒng)實施例，包括一段設在桿塔內(nèi)部或在輸電線路1附近安裝的參考導線2，參考導線2的型號與輸電線路1 一致、方向與輸電線路的方向平行，并且處于能受到與輸電線路同樣的日照輻射之處。輸電線路1上設有輸電線路溫度傳感器3，輸電線路溫度傳感器3以數(shù)據(jù)線連接有輸電線路無線發(fā)送模塊4 ；參考導線2上同樣設有參考導線溫度傳感器5，參考導線溫度傳感器5以數(shù)據(jù)線連接有參考導線無線發(fā)送模塊6。各溫度傳感器3、5以一定的時間間隔測量參考導線2和輸電線路1的溫度，各無線發(fā)送模塊4、6隨即將參考導線和輸電線路的溫度發(fā)出；一附設有無線接受模塊的計算機7，接受無線發(fā)送模塊4、6發(fā)出的數(shù)據(jù)并進行計算，得出導線的實時允許載流量。先將參考導線安裝在適當?shù)奈恢?，然后將溫度傳感器和無線發(fā)送模塊安裝在參考導線和輸電線路上，不斷地對參考導線和輸電線路的溫度進行檢測，并通過無線發(fā)送模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到計算計算機上。計算機在得到參考導線和輸電線路的各個時刻的溫度信息之后，先計算參考導線與輸電線路的輻射散熱量，Qrl = JiD ε σ [(Tcl+273)4-(Ta+273)4]Qr2= JiD ε σ [ (Tc2+273)4-(Ta+273)4]ε是導線的輻射系數(shù)，它取決于導線金屬的型號及其老化和氧化的程度，光亮新線為0. 23 0. 43，舊線或涂黑色防腐劑的導線為0. 90 0. 95 ； ο為斯蒂芬-包爾茲曼常數(shù)，σ =5. 67 X IO"8 (W · πΓ2 · Γ4)。對參考導線和輸電線路利用暫態(tài)熱平衡公式進行方程組得MCp2^f = Qs-Qr2-nDh(t)(Tc2 - Ta)
atMCpl d^- = I1RiTcl) + Qs-Qrl-7rDh(t)(Tcl -Ta)
at聯(lián)立得MCpl - MCp2 = I2R(Tcl) - (0rl -Qr2)-TdMtH -Tc2)--------①
atat通過測量兩個時間點的T。2和Tcl (時間間隔合適)和環(huán)境溫度Ta，利用歐拉方法
來求解，近似地認為^ = ^ = ^ H是與輸電線路和參考導線的溫度相關
dt At dt At
的，MCP1、MCp2和D都只是導線的參數(shù)，通過查詢導線的數(shù)據(jù)手冊可以知道它們值的大?。划斏鲜龅膮?shù)都通過測量、計算和查表得出之后，再代入到①中計算，最后得到在某個時刻的熱傳遞系數(shù)h(t)。之后利用參考導線的暫態(tài)熱平衡公式來求取日照輻射量吸熱Qs，Qs = MCp2 + Qr2+ πΟΠ( )(Τα2 - Ta)
dt最后，根據(jù)計算得出的傳熱系數(shù)h(t)、日照輻射吸熱量以及輸電線路的溫度和環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)，利用穩(wěn)態(tài)熱平衡公式 I2R (T70) = Qs-Qr70- π Dh (t) (70_Ta)計算出在某個時刻的允許載流量I。Qr70為導線溫度為70°C時的輻射散熱量。上述測算方法對溫度傳感器無特殊要求，其精度需要控制在士0. 1°C以內(nèi)。
權利要求1.一種高壓輸電線路動態(tài)輸送容量測算系統(tǒng)，其特征是包括一段設在桿塔內(nèi)部或輸電線路附近的參考導線，其型號與輸電線路一致、方向與輸電線路平行，且處于能受到與輸電線路同樣的日照輻射之處；所述的參考導線設有參考導線溫度傳感器，所述的參考導線溫度傳感器連接有參考導線無線發(fā)送模塊；所述的輸電線路設有輸電線路溫度傳感器，所述的輸電線路溫度傳感器連接有輸電線路無線發(fā)送模塊；所述的各溫度傳感器以一定的時間間隔測量參考導線和輸電線路的溫度，所述的各無線發(fā)送模塊隨即將參考導線和輸電線路的溫度發(fā)出；一附設有無線接收模塊的計算機，接受所述的無線發(fā)送模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)并進行計算。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓輸電線路動態(tài)輸送容量測算系統(tǒng)，其特征是所述的各溫度傳感器精度控制在小于或等于士0. 1°C。
專利摘要一種高壓輸電線路動態(tài)輸送容量測算系統(tǒng)，包括一段設在輸電線路附近的參考導線，其方向與輸電線路平行；參考導線和輸電線路都各設有自己的溫度傳感器連接有參考導線無線發(fā)送模塊，各溫度傳感器以一定的時間間隔測量參考導線和輸電線路的溫度，各無線發(fā)送模塊隨即將溫度發(fā)出；一計算機，接受數(shù)據(jù)并進行計算，得出導線的實時允許載流量。本實用新型能在不利用日照輻射傳感器的情況下對日照輻射量進行代換而計算輸電線路的允許載流量。它利用暫態(tài)熱平衡公式方程組來求解熱傳遞系數(shù)，并在此基礎上利用穩(wěn)態(tài)熱平衡公式計算輸電線路的實時允許載流量。本實用新型操作簡便，勞動強度小，能夠省去日照輻射傳感器的使用，有利于成本的降低。
文檔編號G01R31/00GK202204878SQ201120278529
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權日2011年8月2日
發(fā)明者孔健良, 戴沅, 李成榕, 王偉, 程養(yǎng)春, 聶銘, 詹花茂, 鐘萬里, 齊波 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院