專利名稱：輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸電技術(shù)，具體是一種用于110KV及以上架空輸電線路的輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
由于中國電力對(duì)DLR(動(dòng)態(tài)提高輸電線路輸送容量)技術(shù)的迫切要求，2003年美國 The Valley Group Inc.的CATl系統(tǒng)已經(jīng)在中國設(shè)立了代理公司，美國EPRI的DTCR由于技術(shù)原因還很難大面積推廣。中國也有一些小的私營公司進(jìn)入這個(gè)研究領(lǐng)域，但由于技術(shù)水平所限，他們很難開發(fā)出電力系統(tǒng)的實(shí)用的DLR系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需求的要求。我國史無前例的電力持續(xù)增長急需DLR技術(shù)， 社會(huì)需求是技術(shù)發(fā)展的最大因素。我國地域遼闊、氣候條件復(fù)雜，采用目前的靜態(tài)輸送容量方式存在明顯缺陷，在不增加較多投資的情況下，采用DLR技術(shù)的動(dòng)態(tài)方式是最經(jīng)濟(jì)的提
高輸送容量方案。在這種背景下，開發(fā)出一種利用實(shí)際氣象條件和對(duì)線路參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來確定線路動(dòng)態(tài)容量的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，允許設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行而不會(huì)帶來危害的技術(shù)具有重要理論和現(xiàn)
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)及方法，來提升電網(wǎng)輸送能力，提高原有線路的利用率，達(dá)到少建或緩建輸電線路的目的。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)于輸電線路上的數(shù)據(jù)采集終端、通過通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集終端相連的監(jiān)控主站、以及與監(jiān)控主站通信連接的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集終端至少包括導(dǎo)線張力傳感器、溫度傳感器和風(fēng)力傳感器。作為對(duì)上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本發(fā)明進(jìn)一步采取如下技術(shù)措施或是這些措施的任意組合所述的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)于輸電線路耐張桿塔上。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算方法，所述的監(jiān)控主站從數(shù)據(jù)采集終端獲得導(dǎo)線張力和環(huán)境溫度、風(fēng)力信息，從數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng)獲得導(dǎo)線實(shí)時(shí)負(fù)荷信息，然后計(jì)算線路的導(dǎo)線平均溫度、導(dǎo)線弧垂，進(jìn)而確定線路的容許輸送容量，并將結(jié)果返回給數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，顯示實(shí)時(shí)容許輸送容量。所述容許輸送容量的確定包括如下步驟1)數(shù)據(jù)采集終端的導(dǎo)線張力傳感器測(cè)得導(dǎo)線的張力，溫度傳感器測(cè)得導(dǎo)線的環(huán)境溫度，風(fēng)力傳感器測(cè)得風(fēng)速和風(fēng)向，監(jiān)控主站根據(jù)導(dǎo)線的張力、環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向計(jì)算導(dǎo)線的弧垂；2)建立導(dǎo)線的張力-弧垂-溫度曲線圖表，從而得到導(dǎo)線的平均溫度；3)當(dāng)導(dǎo)線的溫度高于環(huán)境溫度5攝氏度以上時(shí)，采用導(dǎo)線溫度模型根據(jù)環(huán)境溫度、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線電流及熱平衡方程計(jì)算輸送容量；當(dāng)導(dǎo)線的溫度高于環(huán)境溫度5攝氏度或5攝氏度以內(nèi)時(shí)，采用氣候模型根據(jù)環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向以及經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式來計(jì)算輸送容量。
DC2P-I計(jì)算弧垂時(shí)，根據(jù)公式弧垂β = ^~^"T (m)，其中，RS為耐張段架空線的代表
8σ0cos β
檔距，綜合比載g’= A2Hg^ ;ge為作用在電線單位長度上的風(fēng)荷比載，&為導(dǎo)線的自重比載，σ ^為與比載作用線相垂直的縱向應(yīng)力分量，β為耐張段各檔架空線懸掛點(diǎn)高差有益效果本發(fā)明能比較準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)確定線路最大容許輸送容量，能提升電網(wǎng)輸送能力，提高原有線路的利用率，達(dá)到少建或緩建輸電線路的目的。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明容許輸送容量的確定流程圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)例子的實(shí)時(shí)輸電容量圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)，由多個(gè)裝設(shè)在架空輸電線路耐張桿塔上的DLR數(shù)據(jù)采集終端(DTU)和設(shè)在調(diào)度中心的一個(gè)DLR監(jiān)控主站(DMS)構(gòu)成。DTU 與DMS之間通過公共移動(dòng)通信網(wǎng)利用GSM短消息或GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，DMS從DTU獲得導(dǎo)線張力和環(huán)境氣候狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng))獲得實(shí)時(shí)負(fù)荷信息，然后計(jì)算線路的導(dǎo)線平均溫度、導(dǎo)線弧垂，進(jìn)而確定線路的容許輸送容量，可以將結(jié)果返回給SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并將實(shí)時(shí)容量顯示在操作員控制平臺(tái)上。如圖2所示，本發(fā)明測(cè)算流程主要包括1)通過測(cè)量導(dǎo)線的張力得出導(dǎo)線的弧垂線路動(dòng)態(tài)容量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)帶有張力監(jiān)視，張力傳感器測(cè)量導(dǎo)線的張力，根據(jù)測(cè)得的氣候條件(如環(huán)溫、風(fēng)速、風(fēng)向等)來計(jì)算導(dǎo)線的弧垂。建立導(dǎo)線的力學(xué)數(shù)學(xué)模型，在風(fēng)偏平面內(nèi)計(jì)算導(dǎo)線的弧垂。2)求導(dǎo)線溫度根據(jù)測(cè)得的張力建立導(dǎo)線的張力-弧垂-溫度曲線圖表，從而得到導(dǎo)線的平均溫度。3)根據(jù)熱平衡方程來計(jì)算導(dǎo)線容量采用氣候模型(WM)、導(dǎo)線溫度模型(CTM)相結(jié)合的方法，來求出輸電線路容量。
計(jì)算弧垂時(shí)，根據(jù)公式弧垂D = ^^ (m)，其中，RS為耐張段架空線的代表
8σ0cos ρ
檔距，綜合比載g’=^、+沙2，ge為作用在電線單位長度上的風(fēng)荷比載，&為導(dǎo)線的自
重比載，σ ^為與比載作用線相垂直的縱向應(yīng)力分量，β為耐張段各檔架空線懸掛點(diǎn)高差角。導(dǎo)線溫度的計(jì)算也可采用下述方法起始條件下，一定氣候條件下的水平應(yīng)力可知。然后根據(jù)測(cè)得的張力，得出水平應(yīng)力，代入狀態(tài)方程，即可得出導(dǎo)線的溫度。架空線路導(dǎo)線的狀態(tài)方程式(無高差狀態(tài))
權(quán)利要求
1.輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)于輸電線路上的數(shù)據(jù)采集終端、通過通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集終端相連的監(jiān)控主站、以及與監(jiān)控主站通信連接的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集終端至少包括導(dǎo)線張力傳感器、溫度傳感器和風(fēng)力傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)于輸電線路耐張桿塔上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)的測(cè)算方法，其特征在于所述的監(jiān)控主站從數(shù)據(jù)采集終端獲得導(dǎo)線張力和環(huán)境溫度、風(fēng)力信息，從數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng)獲得導(dǎo)線實(shí)時(shí)負(fù)荷信息，然后計(jì)算線路的導(dǎo)線平均溫度、導(dǎo)線弧垂，進(jìn)而確定線路的容許輸送容量，并將結(jié)果返回給數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，顯示實(shí)時(shí)容許輸送容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算方法，其特征在于所述容許輸送容量的確定包括如下步驟1)數(shù)據(jù)采集終端的導(dǎo)線張力傳感器測(cè)得導(dǎo)線的張力，溫度傳感器測(cè)得導(dǎo)線的環(huán)境溫度，風(fēng)力傳感器測(cè)得風(fēng)速和風(fēng)向，監(jiān)控主站根據(jù)導(dǎo)線的張力、環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向計(jì)算導(dǎo)線的弧垂；2)建立導(dǎo)線的張力-弧垂-溫度曲線圖表，從而得到導(dǎo)線的平均溫度；3)當(dāng)導(dǎo)線的溫度高于環(huán)境溫度5攝氏度以上時(shí)，采用導(dǎo)線溫度模型根據(jù)環(huán)境溫度、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線電流及熱平衡方程計(jì)算輸送容量；當(dāng)導(dǎo)線的溫度高于環(huán)境溫度5攝氏度或5攝氏度以內(nèi)時(shí)，采用氣候模型根據(jù)環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向以及經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式來計(jì)算輸送容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算方法，其特征在于計(jì)算弧垂D θ2 (時(shí)，根據(jù)公式弧垂β 二^^ (m)，其中，RS為耐張段架空線的代表檔距，綜合比載8σ0 cos βg'=^g\+ge2，ge為作用在電線單位長度上的風(fēng)荷比載，知為導(dǎo)線的自重比載，。0為與比載作用線相垂直的縱向應(yīng)力分量，β為耐張段各檔架空線懸掛點(diǎn)高差角。
全文摘要
輸電線路輸送容量動(dòng)態(tài)測(cè)算系統(tǒng)及方法，涉及輸電技術(shù)。本發(fā)明包括包括設(shè)于輸電線路上的數(shù)據(jù)采集終端、通過通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集終端相連的監(jiān)控主站、以及與監(jiān)控主站通信連接的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制子系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集終端至少包括導(dǎo)線張力傳感器、溫度傳感器和風(fēng)力傳感器。能比較準(zhǔn)確地動(dòng)態(tài)確定線路最大容許輸送容量，能提升電網(wǎng)輸送能力，提高原有線路的利用率，達(dá)到少建或緩建輸電線路的目的。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102340139SQ20101023174
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者曾奕 申請(qǐng)人:上海產(chǎn)聯(lián)電氣科技有限公司