專利名稱：架空導(dǎo)線載流量檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)線載流量檢測技術(shù)，特別是涉及一種架空導(dǎo)線載流量檢測方法。
背景技術(shù)：
目前，我國輸電線路的最大允許載流量往往是靜態(tài)條件下確定的具有足夠甚至過度安全裕度的極限值。這種極限值是保守地基于最惡劣氣象條件(如晴天高溫、無風(fēng)等)，為維持線路對地安全距離而得出的。大部分國家按所處自然環(huán)境不同取用了不同的邊界條件，其中我國所規(guī)定的邊界條件最苛刻，因而無法充分發(fā)揮架空導(dǎo)線輸電能力?，F(xiàn)有增加架空導(dǎo)線輸電能力的技術(shù)，主要有動態(tài)增容技術(shù)，在不突破技術(shù)規(guī)程規(guī)定條件下，對導(dǎo)線各種狀態(tài)量和氣象條件進(jìn)行實時監(jiān)測，再根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)來計算導(dǎo)線最大允許載流量，這種技術(shù)的精確度雖然較高，但需要大量的在線監(jiān)測設(shè)備與通信設(shè)備，監(jiān) 測和數(shù)據(jù)處理過程復(fù)雜，這些設(shè)備的可靠性要求高，導(dǎo)致設(shè)備成本高，同時，對于數(shù)量巨大的配電網(wǎng)架空線路來說，要配置這些設(shè)備，需要極大的成本投入，特別是對于低壓的配電網(wǎng)架空線路來說，只需要估算出其最大允許電流，而不必進(jìn)行精確檢測，采用上述現(xiàn)有技術(shù)，則會導(dǎo)致資源浪費。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對上述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備成本高、資源浪費的問題，提供一種架空導(dǎo)線載流量檢測方法。一種架空導(dǎo)線載流量檢測方法，包括如下步驟對待測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，獲得至少兩組導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值；根據(jù)所述導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值以及所述待測架空導(dǎo)線的電流值，計算導(dǎo)線電流與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式；根據(jù)所述函數(shù)關(guān)系式計算出被測架空導(dǎo)線在設(shè)定溫度下的最大載流量。上述架空導(dǎo)線載流量檢測方法，通過檢測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度，根據(jù)架空導(dǎo)線與周圍環(huán)境的熱交換過程，推導(dǎo)出導(dǎo)線電流與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式，根據(jù)該函數(shù)關(guān)系式計算出在設(shè)定溫度下的最大載流量，需要檢測的數(shù)據(jù)和設(shè)備少、數(shù)據(jù)運算過程簡單，結(jié)果可靠性高，在保證檢測精度的同時極大地降低檢測成本，可以在負(fù)荷高峰期快速簡單地檢測出導(dǎo)線最大載流量，減少不必要的停電，提高架空導(dǎo)線的輸電能力，特別是對于低壓的配電網(wǎng)，具有普遍推廣使用的重要意義。


圖I為一個實施例的架空導(dǎo)線載流量檢測方法流程圖；圖2為一個實施例中用于驗證的實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為一個無日照實施例中實驗加載電流示意圖4為室內(nèi)無日照穩(wěn)定條件下的導(dǎo)線電流平方與導(dǎo)線溫升的擬合函數(shù)曲線圖；圖5為有較強日照條件下一個實例電流的加載方式；圖6為有較強日照條件下一個實例導(dǎo)線溫度以及環(huán)境溫度的變化規(guī)律示意圖；圖7為有較強日照條件下一個實例日照強度變化示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的架空導(dǎo)線載流量檢測方法的具體實施方式
作詳細(xì)描述。圖I示出了一個實施例的架空導(dǎo)線載流量檢測方法流程圖，主要包括如下步驟S100，對待測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，獲得至少兩組導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值； S200，根據(jù)所述導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值以及所述待測架空導(dǎo)線的電流值，計算導(dǎo)線電流與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式；S300，根據(jù)所述函數(shù)關(guān)系式計算出被測架空導(dǎo)線在設(shè)定溫度下的最大載流量。為了更加清晰本發(fā)明的技術(shù)方案，下面闡述架空導(dǎo)線載流量檢測方法實施過程中的較佳實施例。對于步驟S100，作為一個實施例，具體地，在待測架空導(dǎo)線加載電流中，獲得至少兩組對應(yīng)的導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值。其中，在應(yīng)用中導(dǎo)線溫度和環(huán)境溫度可以由巡線人員通過離線方式進(jìn)行檢測，或利用熱電偶進(jìn)行實時檢測，時間間隔可以設(shè)置較短時間內(nèi)，具體是實際架空線路情況而定。對于步驟S200，作為一個實施例，主要包括如下首先根據(jù)所述檢測獲得的導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值計算所述待測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫升Θ = Θ。- Θ e (I)式中，Θ為導(dǎo)線溫升，Θ。為導(dǎo)線溫度值，0^為環(huán)境溫度值。然后根據(jù)所述導(dǎo)線溫升和熱平衡方程式獲得函數(shù)關(guān)系式I2Rc = ffE-ffs+h Θ (2)式中，I為架空導(dǎo)線的電流值(A)，R。為架空導(dǎo)線的交流電阻(Ω/m)，WkS單位長度架空導(dǎo)線的輻射散熱功率(W/m)，h為架空導(dǎo)線對流換熱系數(shù)，Ws為單位長度架空導(dǎo)線的日照吸熱功率(W/m)。由于架空導(dǎo)線時刻與外界環(huán)境發(fā)生熱交換，架空導(dǎo)線基本穩(wěn)定時整個系統(tǒng)的熱量達(dá)到穩(wěn)態(tài)，上述電流與導(dǎo)線溫升算式描述了待測推導(dǎo)架空導(dǎo)線在當(dāng)前環(huán)境中與外界環(huán)境的熱交換情況。對于架空導(dǎo)線來說，其總散熱中80%_90%為對流散熱，其中，架空導(dǎo)線對流換熱系數(shù)h的取值與環(huán)境各種因素相關(guān)，在特定條件下環(huán)境的風(fēng)速、風(fēng)向、濕度等條件整體上可認(rèn)為變動不大，對于選定的架空線路，在設(shè)定時間范圍內(nèi)h可當(dāng)作常數(shù)。作為一個實施例，所述架空導(dǎo)線對流換熱系數(shù)h = O. 57 31 AfRe0 485λ f = 2. 42X 10_2+7 ( Θ e+ θ /2) X IO-5 (3)VDRe=-；----
1.32χ1(Γ5 + 9.6χ(^ + 6 /2)式中，AfS架空導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù)，V為氣象站實時監(jiān)測的風(fēng)速，D為架空導(dǎo)線的外徑。作為一個實施例，所述單位長度架空導(dǎo)線的日照吸熱功率Ws= a JsD (4)式中，Cis為架空導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)，Js為日光對架空導(dǎo)線的日照強度，D為架空導(dǎo)線的外徑。 由于架空導(dǎo)線吸熱系數(shù)是固定的，且在較短時間內(nèi)日照強度變化較小，同時架空導(dǎo)線吸熱量與導(dǎo)線溫度無關(guān)，從而Ws在較短時間范圍內(nèi)變動不大，即在較短時間內(nèi)架空導(dǎo)線日照吸熱量可認(rèn)為不變的。作為一個實施例，所述單位長度架空導(dǎo)線的輻射散熱功率ffE = Ji DE1S1 [ ( θ + Θ e+273)4-( Θ e+273)4] (5)式中，D為架空導(dǎo)線的外徑，E1為架空導(dǎo)線表面的輻射散熱系數(shù)，S1斯特凡·波爾茨曼常數(shù)，隨著溫升的增大輻射散熱功率Wk逐漸增大。通過上述公式(I廣公式(5)建立的函數(shù)關(guān)系式，根據(jù)計算的多組導(dǎo)體溫升數(shù)據(jù)以及在電力調(diào)度中心測定的電流值，對于在當(dāng)前環(huán)境中的各項受環(huán)境影響的參數(shù)進(jìn)行校正，獲得在當(dāng)前環(huán)境中更為準(zhǔn)確的參數(shù)，然后在步驟S300中，利用該函數(shù)關(guān)系式即可計算出被測架空導(dǎo)線在設(shè)定溫度下的最大載流量另外，考慮到架空導(dǎo)線的輻射散熱量僅占總散熱量較小的一部分，同時，日照吸熱功率在較短時間范圍內(nèi)平均值變動不大，輻射散熱量隨著導(dǎo)線溫度的升高逐漸升高，同時交流電阻Rc隨著導(dǎo)線溫度的升高而升高，所以在忽略部分產(chǎn)熱的同時可以忽略部分輻射散熱，可以進(jìn)一步地實現(xiàn)計算過程的簡單化，所以得到一種形式的架空導(dǎo)線電流值與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式I2 = a+b Θ (6)式中，a、b為常系數(shù)，a與架空導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)與散熱系數(shù)相關(guān)，b與架空導(dǎo)線對流換熱系數(shù)相關(guān)，a、b分別為在待測架空導(dǎo)線在當(dāng)前環(huán)境條件下，在忽略導(dǎo)線溫度升高交流電阻以及輻射散熱的變化量時的等效常系數(shù)，從而架空導(dǎo)線的電流值平方與導(dǎo)線溫升近似成一次函數(shù)關(guān)系。下面通過一個實施例驗證其公式(6)的準(zhǔn)確性，如圖2所示，用于驗證的實驗裝置主要由五部分構(gòu)成無功補償電容、調(diào)壓器、升流器、試驗線路(型號為LGJ-240/30)、自動氣象站；在室外、室內(nèi)裝設(shè)有導(dǎo)線溫度與導(dǎo)線環(huán)境溫度監(jiān)測點；其中LGJ-240/30實驗導(dǎo)線的基本參數(shù)如表I所示，其額定電流為445A。表1LJG-240/30導(dǎo)線基本參數(shù)標(biāo)稱截面計算截面比熱容
外徑直流電阻
鋁/鋼鋁/鋼鋼/鋁
(mm)( Ω/km )
(mm2) (mm2)(J/kg.K )
240/30 244.3/31.721 60 I! 8450/900為了充分驗證導(dǎo)線溫度加載一定電流后的變化規(guī)律，更準(zhǔn)確確定導(dǎo)線在不同狀態(tài)下的穩(wěn)定溫度，實驗中利用熱電偶實時監(jiān)測導(dǎo)線溫度值Θ。，環(huán)境溫度值Θ 自動氣象站實時監(jiān)測太陽輻射等局部氣象信息。 先在環(huán)境條件穩(wěn)定的室內(nèi)條件下，室內(nèi)環(huán)境溫度變化小于2° C，每60min增加電流40A，待導(dǎo)線溫度穩(wěn)定后，可分別測定每個狀態(tài)下導(dǎo)線溫升以及所加載電流值平方，加載電流方式如附圖3所示，所測得室內(nèi)無日照穩(wěn)定條件下導(dǎo)線電流平方與導(dǎo)線溫升的擬合函數(shù)曲線，如圖4所示，，所測數(shù)據(jù)通過線性擬合得到如下I2 = 5712. 3 Θ +10. 36 (7)由圖4擬合函數(shù)曲線可知，兩者的線性相關(guān)系數(shù)達(dá)O. 99，與建立的理論模型公式
(8)的線性函數(shù)形式完全一致。為進(jìn)一步驗證在有夏季有較強日照條件下該理論模型的正確性，導(dǎo)線加載電流方式，如圖5所示，實驗時間長度為3h，有較強日照條件下實驗階段的日照強度情況，如圖7所示，通過圖7可知，在較短時間范圍內(nèi)(3h)日照輻射整體趨勢變化不大。同時，通過實時監(jiān)測的加載三次階躍電流下的導(dǎo)線溫度以及環(huán)境溫度的變化規(guī)律，如圖6所示，環(huán)境溫度在3h內(nèi)變化范圍也很小，這與所建立理論模型公式(6)的線性函數(shù)一致。通過圖6所測得的在前兩次階躍電流下導(dǎo)線溫度及電流值，變可建立相對應(yīng)的電流平方與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系如下I2 = 8864. 3 Θ -124421 (8)由比公式(7)與公式(8)可知，在任何環(huán)境條件下，公式(6)的理論模型具有較高的準(zhǔn)確性，但在不同的環(huán)境中，a、b值不相同，所以通過檢測不同環(huán)境下的導(dǎo)線溫度和環(huán)境溫度，即可計算出公式(6)中的a、b值。當(dāng)導(dǎo)線溫度達(dá)到74° C，即導(dǎo)線溫升為41° C時，根據(jù)公式(6)計算出導(dǎo)線的最大載流量為498A，略大于實際電流，與實際加載電流相對誤差為4%。對于誤差分析I)在環(huán)境溫度較高、且負(fù)荷較大的增容階段，室外日照輻射變化幅度較小，整體趨勢基本穩(wěn)定；2)在現(xiàn)場運行中很難保證溫度的完全精確性，從而誤差會偏大，需要通過多次測量導(dǎo)線溫度取其平均值以減小誤差；3)在負(fù)荷高峰期，負(fù)荷電流并不完全穩(wěn)定，需要通過多次測溫時間內(nèi)的平均值來減小誤差。對于步驟S300，根據(jù)公式(6)所確定當(dāng)前環(huán)境條件下的a、b值，然后計算當(dāng)導(dǎo)線溫度θ=70° C時的最大允許載流量I。綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)不需要大量的監(jiān)測設(shè)備，即使在沒有任何在線監(jiān)測設(shè)備的條件下，也可以根據(jù)巡線人員現(xiàn)場離線監(jiān)測數(shù)據(jù)，快速確定架空導(dǎo)線的隱含容量，對于電網(wǎng)運行具有重要的現(xiàn)實意義，減少不必要的停電，提高架空導(dǎo)線的輸電能力。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 對待測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，獲得至少兩組導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值； 根據(jù)所述導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值以及所述待測架空導(dǎo)線的電流值，計算導(dǎo)線電流與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式； 根據(jù)所述函數(shù)關(guān)系式計算出被測架空導(dǎo)線在設(shè)定溫度下的最大載流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述對待測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度進(jìn)行檢測步驟包括 在待測架空導(dǎo)線加載電流中，采用溫度離線監(jiān)測設(shè)備，根據(jù)預(yù)設(shè)的時間間隔在待測線段的同一位置上對導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度進(jìn)行若干次檢測，獲得至少兩組對應(yīng)的導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值以及所述待測架空導(dǎo)線的電流值，計算導(dǎo)線電流與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式步驟包括 根據(jù)所述檢測獲得的至少兩組導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值計算所述待測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫升； 根據(jù)所述導(dǎo)線溫升和熱平衡方程電流與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述導(dǎo)線溫升Θ = Θ - Θc e 式中，θ為導(dǎo)線溫升，Θ。為導(dǎo)線溫度值，0^為環(huán)境溫度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述電流與導(dǎo)線溫升的關(guān)系算式 I2Rc = ffE-ffs+h Θ 式中，I為架空導(dǎo)線的電流值，R。為架空導(dǎo)線的交流電阻，Wk為單位長度架空導(dǎo)線的輻射散熱功率，h為架空導(dǎo)線對流換熱系數(shù)，Ws為單位長度架空導(dǎo)線的日照吸熱功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述架空導(dǎo)線對流換熱系數(shù)
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述日照吸熱功率 Ws=OjsD 式中，a s為架空導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)，Js為日光對架空導(dǎo)線的日照強度，D為架空導(dǎo)線的外徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述輻射散熱功率 Wk = 31 DE1S1 [( Θ + Θ e+273)4_( Θ e+273)4]式中，D為架空導(dǎo)線的外徑，E1為架空導(dǎo)線表面的輻射散熱系數(shù)，S1斯特凡·波爾茨曼常數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述電流與架空導(dǎo)線的關(guān)系算式I2 = a+b Θ 式中，a、b為常系數(shù)，a與架空導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)與散熱系數(shù)相關(guān)，b與架空導(dǎo)線對流換熱系數(shù)相關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的架空導(dǎo)線載流量檢測方法，其特征在于，所述設(shè)定溫度為70。。
全文摘要
本發(fā)明提供一種架空導(dǎo)線載流量檢測方法，包括以下步驟對待測架空導(dǎo)線的導(dǎo)線溫度、環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，獲得至少兩組導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值；根據(jù)所述導(dǎo)線溫度值、環(huán)境溫度值以及所述待測架空導(dǎo)線的電流值，計算導(dǎo)線電流與導(dǎo)線溫升的函數(shù)關(guān)系式；根據(jù)所述函數(shù)關(guān)系式計算出被測架空導(dǎo)線在設(shè)定溫度下的最大載流量。本發(fā)明的技術(shù)，需要檢測的數(shù)據(jù)和設(shè)備少、數(shù)據(jù)運算過程簡單，結(jié)果可靠性高，在保證檢測精度的同時極大地降低檢測成本，可以在負(fù)荷高峰期快速簡單地檢測出導(dǎo)線最大載流量，減少不必要的停電，提高架空導(dǎo)線的輸電能力，特別是對于低壓的配電網(wǎng)，具有普遍推廣使用的重要意義。
文檔編號G01R31/00GK102830314SQ20121031655
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者張鳴, 阮班義, 劉剛, 葉健威, 劉志陸, 林杰 申請人:廣東電網(wǎng)公司佛山供電局, 華南理工大學(xué)