本發(fā)明涉及確定關(guān)于架空電力線路的熱電力線路額定值(實(shí)時(shí)和預(yù)測)的方法和系統(tǒng)。

最大可允許電流額定值或載流量主要受限于需要在導(dǎo)電電纜的下垂懸掛/錨定的跨度周圍保持至少最小的安全間隙以防止電弧作用。如果在最大下垂之前達(dá)到，電力線路額定值也可能受到最大導(dǎo)體溫度的限制。

背景技術(shù)：

滿足使用導(dǎo)電電纜的特定電力線路的設(shè)計(jì)、安全性和安全標(biāo)準(zhǔn)(諸如電氣間隙)的最大可允許恒定電流額定值在術(shù)語“載流量”下是已知的，例如在2007年由國際電力系統(tǒng)國際理事會(huì)(cigre)研究委員會(huì)b2出版，作為cigre技術(shù)手冊第324號(hào)“架空線路的下垂張力計(jì)算方法”(sag-tensioncalculationmethodsforoverheadlines)。

電力線路額定值(即載流量)可使用智能傳感器動(dòng)態(tài)地估計(jì)?，F(xiàn)在以對世界各地電力網(wǎng)絡(luò)的每日運(yùn)行有極大興趣地考慮所謂的動(dòng)態(tài)線路額定值。載流量的預(yù)測價(jià)值也還用于目前的網(wǎng)絡(luò)管理，在網(wǎng)絡(luò)市場方法之前的幾天，而甚至更長期的方法可用于規(guī)劃。中長期，即大約四個(gè)小時(shí)以上，預(yù)測值基于預(yù)測的氣象數(shù)據(jù)，而實(shí)時(shí)和短時(shí)間的載流量預(yù)測是基于對作用于電力線路的實(shí)際條件的實(shí)時(shí)和可能的短暫分析，像時(shí)間序列。這些條件，包括風(fēng)速，風(fēng)向和環(huán)境溫度例如可在場上或場附近的實(shí)際觀測值進(jìn)行局部測量、計(jì)算或推斷。最普遍的情況是，測量、計(jì)算和實(shí)際觀測值可通過適當(dāng)?shù)碾S機(jī)工具進(jìn)行組合，以推斷預(yù)測的電力線路額定值。

基于各種數(shù)據(jù)來評(píng)估懸掛/錨定的電纜跨度的載流量的方法例如在以下文件中解釋：2000年由crc出版社出版的a.deb的“powerlineampacitysystem”；和來自國際組織的技術(shù)手冊，諸如分別在2002年和2012年出版的cigre技術(shù)手冊no.207(“thermalbehaviorofoverheadconductors”)和no.498(“guideforapplicationofdirectreal-timemonitoringsystems”)，以及上述cigre技術(shù)手冊no.324。這些文件中公開的方法使用按照以下文件中解釋的國際建議進(jìn)行本地測量或模擬，上述文件例如2006年出版的cigre技術(shù)手冊no.299(“guidefortheselectionofweatherparametersforbearoverheadconductorratings”)，或者ieee標(biāo)準(zhǔn)738-2006–2007年出版的用于計(jì)算裸露的架空導(dǎo)體的當(dāng)前溫度的ieee標(biāo)準(zhǔn)。

載流量計(jì)算還基于規(guī)則跨度概念，其允許將完整的多跨度部分替換為等效的所謂的“規(guī)則跨度”，其可在理論上接納所有個(gè)體跨度行為，但是該理論背后有很多假設(shè)(kiessling等，“overheadpowerlines”，springer2003，第548頁)。

因此，迄今為止所有現(xiàn)有的模型通常使用與狀態(tài)變化等式耦合的規(guī)則跨度概念(kissling等人，同上，第546頁)和包括氣象數(shù)據(jù)、導(dǎo)體數(shù)據(jù)、下垂?fàn)顩r等的熱等式。

如美國專利號(hào)8,184,015中所述，對電力線路，具體而言是高壓架空線路的連續(xù)監(jiān)測對于及時(shí)檢測可能導(dǎo)致停電的異常狀況至關(guān)重要。在連續(xù)的支撐之間的電力線路跨度的下垂的測量確定下垂是否大于最大值在一些國家已經(jīng)成為強(qiáng)制性要求。

美國專利號(hào)8,184,015公開了一種設(shè)備和方法，用于連續(xù)地監(jiān)測電力線路跨度上的下垂。這種方法允許僅通過感測在0到幾十赫茲的頻率范圍的機(jī)械振動(dòng)來進(jìn)行電力線路的機(jī)械動(dòng)態(tài)特性的確定。事實(shí)上，現(xiàn)場的電力線路總是受到運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)的影響，這可能非常小，但是可通過其在時(shí)域和頻域的加速度來檢測。

許多不同的測量懸掛/錨定的電纜跨度的下垂的方法也是已知的。試驗(yàn)性下垂測量的實(shí)例在于通過固定在電纜塔上的照相機(jī)對固定在被監(jiān)測的導(dǎo)體上的目標(biāo)進(jìn)行光學(xué)檢測，如美國專利號(hào)6,205,867所述。這種方法的其它實(shí)例包括導(dǎo)體溫度或?qū)w在跨度中的張力或傾斜度的測量。導(dǎo)體復(fù)制品有時(shí)附接到塔上以捕捉吸收的導(dǎo)體溫度無焦耳效應(yīng)。

除了這些方法僅允許對電力線路進(jìn)行部分監(jiān)測的事實(shí)之外，這種方法還存在其他缺點(diǎn)：光學(xué)技術(shù)對由氣象條件引起的可見度的降低敏感，而其他測量方法取決于可能不可用和/或不確定的不確定模型和/或數(shù)據(jù)，例如，風(fēng)速、拓?fù)鋽?shù)據(jù)、實(shí)際導(dǎo)體特性等。

美國專利號(hào)5,933,355公開了一種用于評(píng)估電力線路的載流量的軟件。它基于熱模型和規(guī)則跨度概念。

美國專利號(hào)6,205,867公開了一種基于傾斜測量的電力線路下垂監(jiān)測器。它基于熱模型和規(guī)則跨度概念。

國際公開號(hào)wo2010/054072涉及實(shí)時(shí)電力線路額定值。它聲稱關(guān)于風(fēng)速方向和速度的傳感器的存在，但并沒有公開這些傳感器如何構(gòu)成。它基于熱模型和規(guī)則跨度概念。

美國專利申請公開號(hào)2014/0180616與電力線路額定值相關(guān)，并且正在使用導(dǎo)體溫度傳感器來校準(zhǔn)ieee理論模型，基于lidar和導(dǎo)體溫度點(diǎn)測量的實(shí)際間隙觀察清。它通過線性回歸與這兩個(gè)值相關(guān)。它基于ieee模型校正，因此需要與ieee模型相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，包括導(dǎo)體數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和下垂數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的在于提供一種評(píng)估電力線路的載流量的方法，其不是基于像現(xiàn)有模型(基于規(guī)則跨度概念、狀態(tài)變化等式和熱平衡)的模型。

本發(fā)明的目的聚焦于基于一些傳感器輸出，例如下垂以及有效風(fēng)速知識(shí)(下文定義)和環(huán)境溫度(實(shí)時(shí)或預(yù)測)，計(jì)算電力線路額定值的方法，而不需要導(dǎo)體數(shù)據(jù)和電力線路數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)，除非非常少的細(xì)節(jié)，像導(dǎo)體直徑。作為實(shí)例，與最大下垂相關(guān)的電力線路額定值獲得(以及因此的間隙限制)將不會(huì)需要測量或計(jì)算導(dǎo)體溫度。

發(fā)明內(nèi)容

首先，在本公開中，有效風(fēng)速被定義為所考慮的跨度的風(fēng)速值，其代表，沿著跨度的導(dǎo)體平均溫度，沿著整個(gè)懸掛的電纜跨度的平均垂直風(fēng)速冷卻效應(yīng)。

現(xiàn)在，本發(fā)明的目的是僅使用來自傳感器的輸出，該傳感器給出電力線路部分的至少一個(gè)跨度的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)(如下垂)的循環(huán)訪問，與關(guān)于作用于同一跨度的有效風(fēng)速的(準(zhǔn))同時(shí)信息和流入線路的實(shí)際負(fù)載電流的知識(shí)耦合。這些傳感器允許在幾個(gè)月期間-通常是三個(gè)月-收集一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，在給定的有效風(fēng)速，例如下垂相對于電流(以安培為單位)，在相對短的時(shí)間間隔，通常是幾分鐘。那些在本公開中所討論的適當(dāng)處理的輸出足以永遠(yuǎn)地確定線路的載流量，不需要其他數(shù)據(jù)?？裳a(bǔ)充一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)視器，其實(shí)主要是一個(gè)如下所述的用于確定載流量的所謂的tan(α)，可安裝以便定期，例如每6個(gè)月或根據(jù)要求，檢查任何偏差，這是由于從初始值的異常線路數(shù)據(jù)或下垂變化。

因此，在至少一個(gè)說明性實(shí)施例中，該方法包括直接或間接監(jiān)測(即通過其他變量的方式，像攝像機(jī)、gps位置、超聲波測量等)一段時(shí)間間隔內(nèi)的所述懸掛/錨定的電纜跨度的至少一個(gè)點(diǎn)的下垂、張力、位置、溫度等變量的步驟。

可以例如使用上述美國專利號(hào)8,184,015中公開的方法測量下垂，其通過引用并入本專利申請中。

例如可使用上述國際公開wo2014/090416公開的方法來測量有效風(fēng)速分量，其通過引用并入本專利申請中。如果有效風(fēng)速不是傳感器的輸出，則必須通過適當(dāng)?shù)臏y量推導(dǎo)或從其他數(shù)據(jù)或輸入推斷。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，如果下垂是傳感器的輸出，則必須知道或測量所述懸掛/錨定的電纜跨度的最大可允許下垂。然后，“下垂余量”是從最大允許值減去現(xiàn)場測量的實(shí)際下垂。

如果測量其他變量，諸如張力、溫度、位置，則必要知道與該跨度/部分上的最小可允許間隙相關(guān)的最大值或最小值。因此，“張力余量”、“溫度余量”(或最高溫度)或“位置余量”可被定義的或任何其他表示相同間隙效果的變量。

在最大導(dǎo)體溫度是出現(xiàn)間隙限制之前的極限(用于材料劣化極限)的情況下，所使用的系統(tǒng)必須能夠正確地確定可用的導(dǎo)體溫度差數(shù)，以便將這種差數(shù)轉(zhuǎn)換為載流量，如本公開所詳述的。

因此，下垂的變化速率(或另一個(gè)測量的變量)相對于電流的平方(或非常接近2的指數(shù))進(jìn)行評(píng)估。隱含地，這樣的變化速率將所有材料、機(jī)械和氣象作用參數(shù)相結(jié)合。由于對于給定的實(shí)時(shí)下垂(或根據(jù)使用的傳感器的其他變量)，材料(導(dǎo)體數(shù)據(jù))和機(jī)械(下垂變化對單個(gè)或多個(gè)跨度的一部分的幾何靈敏度)參數(shù)是準(zhǔn)常數(shù)(大約數(shù)分鐘)，只有氣象參數(shù)影響下垂變化速率?？梢宰⒁獾?，環(huán)境溫度和太陽輻射雖然影響下垂值本身并不會(huì)顯著影響下垂的變化速率相對于電流的平方。

如果受到間隙問題的限制，電力線路熱額定值然后由“下垂余量”或其他“變量余量”的唯一知識(shí)推斷，所述其他“變量余量”如溫度余量、張力余量或位置余量，以及由下垂測量和其相對于電流平方的變化速率推斷，如在本發(fā)明的詳細(xì)描述中所解釋的。

在出現(xiàn)間隙限制之前受限于最大導(dǎo)體溫度(由于材料劣化)的電力線路熱額定值將需要一個(gè)進(jìn)一步的步驟，如稍后本發(fā)明的詳細(xì)描述中所解釋。本發(fā)明不需要任何導(dǎo)體溫度測量但可使用它如果確信可獲得。

因此，在至少一個(gè)實(shí)施例中，用于導(dǎo)電電纜的所述懸掛/錨定的跨度的最大可允許電流額定值出于該目的根據(jù)上述方法確定，并且通過所述電力線路的電流被限制在所述最大可允許額定電流或以下。如果電力線路包括多個(gè)連續(xù)的懸掛/錨定的電纜跨度，則可以針對這些懸掛/錨定的電纜跨度中的每一個(gè)來計(jì)算最大可允許的電流額定值，或者針對前面已經(jīng)被識(shí)別為關(guān)鍵¹的這些懸掛/錨定的電纜跨度的子集，并且通過所述電力線路的電流然后可能被限制在這些最大可允許電流額定值的最低值或以下。

本發(fā)明還涉及計(jì)算機(jī)程序和包含用于實(shí)現(xiàn)這些方法的計(jì)算機(jī)可讀指令集的存儲(chǔ)載體。

一些實(shí)例實(shí)施例的以上概述不旨在描述本發(fā)明的每個(gè)公開的實(shí)施例或每個(gè)實(shí)現(xiàn)。具體而言，在本說明書內(nèi)的任何說明性實(shí)施例的選定特征可并入另外的實(shí)施例中，除非另外明確說明。

1.多跨度部分的一個(gè)關(guān)鍵跨度是可能在其他跨度之前達(dá)到該跨度的最大可允許下垂的跨度。這可能是由于特定條件，如由于屏蔽效應(yīng)或取向引起的較低的垂直風(fēng)速，與沿線等其他情況相比，可能會(huì)更快速地生長的障礙物(例如樹木)。在一個(gè)部分中可能有幾個(gè)關(guān)鍵跨度，每個(gè)在外部天氣或當(dāng)?shù)乜紤]的不同情況下都是至關(guān)重要的。

附圖說明

考慮到以下結(jié)合附圖對實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以更全面地理解本發(fā)明，其中：

-圖1是具有多個(gè)懸掛/錨定的導(dǎo)電電纜的跨度的電力線路的示意圖，以及用于確定該跨度的最大可允許電流額定值的系統(tǒng)的實(shí)例；

-圖2是示出具有間隙風(fēng)險(xiǎn)證據(jù)的電力線路的示意圖，跨度的下垂s不能太大，使得導(dǎo)體以距離(或“間隙”)c接近障礙物，小于定義的最小值；

-圖3是示出使用ieee理論模型說明電力線路中的下垂值相對于電流流量的曲線圖。不同的曲線對應(yīng)不同的有效風(fēng)速；

-圖4是示出不同環(huán)境溫度和三種不同有效風(fēng)速下的電力線路中的下垂值相對于電流的平均值的曲線圖。這是為了顯示不同曲線之間的斜率相關(guān)性；

-圖5是示出了不同的太陽輻射值和三個(gè)不同的有效風(fēng)速下的電力線路中的下垂值相對于電流的平方的曲線圖。這是為了顯示不同曲線之間的斜率相關(guān)性；

-圖6是示出測量的下垂數(shù)據(jù)相對于環(huán)境溫度的的集合的曲線圖，以便獲得下垂溫度關(guān)系。這種關(guān)系可通過線性擬合點(diǎn)云的下限來獲得(黑點(diǎn)：混合的晝夜觀察；灰點(diǎn)：僅在夜間觀察)；

-圖7示出了在一段時(shí)間內(nèi)由傳感器在平面測量的下垂值(下垂，電流的平方)；在這種情況下，使用上述美國專利8,184,015給出下垂。不同的曲線對應(yīng)于有效風(fēng)速的不同范圍，這些風(fēng)速使用例如，pct專利申請pct/ep2013/055180評(píng)估。所有下垂已經(jīng)調(diào)整到參考環(huán)境溫度，該溫度被選擇為在現(xiàn)場在典型的年份觀察的環(huán)境溫度的中值，在這種情況下為10℃，使用圖6所示的擬合，以確定校正因素，并在夜間繪制，使太陽能入射輻射保持微不足道。直線是在給定有效風(fēng)速范圍內(nèi)的點(diǎn)上的線性擬合。

-圖8示出了相對于連續(xù)觀察的數(shù)目，確定下垂值(或另一個(gè)測量變量)的線性變化速率相對于電力線中電流的平方。具體而言，該圖顯示了對于給定范圍的有效風(fēng)速，例如在圖7示出的點(diǎn)的線性擬合的直線參數(shù)的角系數(shù)會(huì)聚；

-圖9顯示了變化速率，以10^-6m/a²的幅度，對應(yīng)于圖7所示的直線擬合的角度系數(shù)，相對于風(fēng)速。在一定量的時(shí)間期間(3個(gè)月)從觀察到的下垂推斷出的理論值和實(shí)驗(yàn)值都示出；

-圖10是示出對于給定但未知的環(huán)境溫度和太陽輻射以及給定和已知的有效風(fēng)速的載流量評(píng)估的實(shí)際情況的曲線圖。本公開的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例顯示了一側(cè)與下垂余量(df)相等的直角三角形，并且在其前方具有角度α2，示出了下垂的變化速率w.r.t.。給定的有效風(fēng)速的電流平方。額定值平方從(i)穿過測量點(diǎn)的直線，其斜率等于已知的有效風(fēng)速下的下垂的變化速率，與(ii)最大可允許下垂之間的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)推斷出；

-圖11示出了htls導(dǎo)體的情況，其具有由于根據(jù)導(dǎo)體溫度的變化的熱膨脹系數(shù)的非線性特性，在所謂拐點(diǎn)處的曲線斜率下垂導(dǎo)體溫度的變化，當(dāng)鋁線正在稍微壓縮，鋼或復(fù)合芯承載所有的張力。

(11.1)是下垂相對于導(dǎo)體溫度，曲線斜率低于等于α1的拐點(diǎn)。以與圖6相似的方式獲得；

(11.2)是導(dǎo)體跨度的下垂相對于電流的平方，曲線斜率低于等于α2的拐點(diǎn)，其與圖9所示的α2相同；

(11.3)是導(dǎo)體溫度相對于具有斜率參數(shù)λβ的電流的平方，其中，λβ＝tan(α2)/tan(α1)；

-圖12是示出最大可允許電流額定值的時(shí)間演化的曲線圖，根據(jù)本發(fā)明的方法計(jì)算，并與常規(guī)季節(jié)額定值比較；

-圖13是表示與ieee方法相比，根據(jù)本公開的方法(實(shí)線)計(jì)算出的超過一年的最大允許電流額定值的累積直方圖的曲線圖。

除非另有說明，否則所有前述附圖和觀察點(diǎn)僅出于說明的目的給出，并基于150kv線路上的實(shí)際測量或模擬，在多跨度段，所有鋁合金導(dǎo)體aaac445：直徑＝27.45mm；m＝1230kg/km。線路參數(shù)如下：規(guī)則跨度長度＝342.31m，監(jiān)控跨度長度＝369m，發(fā)射率＝0.9，吸收率＝0.7。

雖然本發(fā)明適用于各種修改和替代形式，但是其細(xì)節(jié)已經(jīng)通過附圖中的實(shí)例示出，并且將在下文中詳細(xì)描述。但是，應(yīng)當(dāng)理解，其意圖不是將本發(fā)明的方面限于描述的實(shí)施例。相反，其意圖是覆蓋本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。

具體實(shí)施方式

對于以下定義的術(shù)語，除非在權(quán)利要求書或本說明書的其他部分給出了不同的定義，否則應(yīng)適用這些定義。

這里假設(shè)所有數(shù)值都以術(shù)語“約”為前言，無論是否明確指出。術(shù)語“約”通常是指本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)為等同于所引用的值(即具有相同的功能或結(jié)果)的數(shù)量范圍。在許多情況下，術(shù)語“約”可指示為包括四舍五入到最近的有效數(shù)字的數(shù)字。

盡管公開了一些合適的關(guān)于各種組件、特征和/或規(guī)格的尺寸范圍和/或值，本公開的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解期望的尺寸、范圍和/或值可能偏離明確公開的那些。

如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式“a”，“an”和“the”包括復(fù)數(shù)指示物，除非內(nèi)容明確另有規(guī)定。如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語“或”通常在其意義上被使用，包括“和/或”，除非內(nèi)容明確另有規(guī)定。

應(yīng)參考附圖來閱讀以下詳細(xì)描述，其中在不同附圖中的類似元件被相同地編號(hào)。不一定按比例繪制的詳細(xì)描述和附圖描繪了說明性地實(shí)施例，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。所示出的說明性實(shí)施例僅僅是示例性的。任何說明性實(shí)施例的所選特征可被并入另外的實(shí)施例中，除非相反地明確指出。

本發(fā)明涉及測量關(guān)于懸掛/錨定的電纜跨度的電力線路熱額定值。這包括為這種懸掛/錨定的電纜跨度或包括這種懸掛/錨定的電纜跨度的電力線路提供最大可允許的電流額定值，也稱為“載流量”。

圖1示意性地示出了架空電力線路1，其包括由電纜塔3支撐的導(dǎo)電電纜的多個(gè)連續(xù)的懸掛/錨定的跨度2。在一些懸掛/錨定的電纜跨度2(關(guān)鍵的電纜²)被固定在自主設(shè)備4上，例如如在上述美國專利號(hào)8,184,015中所公開，包括加速度計(jì)組，適于監(jiān)測垂直于電纜的至少兩個(gè)軸上的運(yùn)動(dòng)；和發(fā)射器，用于將由該加速度計(jì)組獲得的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)射到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理單元5。自主設(shè)備4可由流過電力線路1的電流i感應(yīng)供電。所示系統(tǒng)還必須包括至少一個(gè)環(huán)境溫度傳感器6和一個(gè)電流傳感器7，其可以嵌入4或使用現(xiàn)有的遠(yuǎn)程安裝在變電站端的傳感器，并通過系統(tǒng)操作員的調(diào)度傳輸，也連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理單元5。所示系統(tǒng)還可包括一個(gè)能夠確定有效風(fēng)速分量的風(fēng)速傳感器，其可嵌入到4或使用現(xiàn)有的遠(yuǎn)程安裝的傳感器，也連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理單元5。

2.在腳注1中定義

每個(gè)跨度2具有隨著電纜的平均溫度tc而增加的下垂s，因?yàn)闊崤蛎浽黾恿诉B續(xù)的電纜塔3之間的電纜的長度。增加懸掛/錨定的電纜跨度的下垂總是減小電纜相對于地面或任何地上的障礙物，如樹木或建筑物的間隙c，如圖2示意地示出的。但是，通常需要保持至少一個(gè)臨界的最小間隙cmin，以防止架空高壓電力線路的懸掛/錨定的電纜跨度的電弧作用。

還需要將導(dǎo)體溫度保持在臨界最大值以下，以避免導(dǎo)體(和附件)劣化。

本技術(shù)人員可使用各種測量該下垂s的方法。例如，在上述美國專利號(hào)8,184,015中公開了一種通過分析由自主設(shè)備4感測到的運(yùn)動(dòng)來測量該下垂s的方法。

下垂s可相對于時(shí)間或電流或許多其它變量來繪制。

通用曲線是下垂相對于電流的平方，或者非常接近于2的指數(shù)?？筛鶕?jù)有效風(fēng)速、環(huán)境溫度和太陽輻射獲得不同的曲線，分別如圖3、圖4和圖5所示。

圖3顯示了對于不同的有效風(fēng)速典型的導(dǎo)體下垂相對于線路中電流流動(dòng)。ieee熱模型模擬：ta＝25℃；psun＝1000w/m²；有效風(fēng)速＝0.5(-)，2(--)，5(…)m/s；粗水平線描繪在75℃＝13.73m的下垂值。

圖4顯示了下垂相對于電流的平方。ieee模型：psun＝0w/m²。有效風(fēng)速(0.5(-)，2(--)，5(…)m/s)和環(huán)境溫度(5℃(三角形)和25℃)參數(shù)的混合影響。粗水平線描繪下垂值在75℃＝13.73m。在相同的有效風(fēng)速下，無論環(huán)境溫度如何，角度系數(shù)都是準(zhǔn)相同的。

圖5顯示下垂相對于電流的平方。ieee模型：ta＝25℃。有效風(fēng)速(0.5(-)，2(--)，5(…)m/s)和太陽輻射(0和1000(口)w/m²)參數(shù)的混合影響；粗水平線描繪下垂值在75℃＝13.73m。在相同的有效風(fēng)速下，無論太陽輻射如何，角度系數(shù)都是準(zhǔn)相同的。

太陽輻射的影響以及環(huán)境溫度的影響基本上是垂直位移(對于給定的有效風(fēng)速)，如果考慮下垂相對于i²，針對對應(yīng)于75℃的最大下垂計(jì)算的載流量上的典型誤差小于5％，如圖4和圖5所示。這意味著曲線的變化速率(如果橫坐標(biāo)被選為具有與r平方的匹配度的電流的平方，超過0.995，其基本上是直線)幾乎不取決于太陽輻射或環(huán)境溫度。

下垂和電流的平方之間的明顯的線性關(guān)系嚴(yán)格意義上是無效的。事實(shí)上，隨著電流的增加，導(dǎo)體的電阻率稍微增加，因?yàn)檫@改變了導(dǎo)體溫度。輻射熱損失也隨著電流增加而增加，因?yàn)檫@改變了導(dǎo)體溫度。另一個(gè)效果是下垂的幾何剛度隨著下垂本身而變化。最后但并非最不重要的是，導(dǎo)體與溫度的擴(kuò)展不是完全線性的，特別是對于htls³和acsr⁴導(dǎo)體以及“拐點(diǎn)”⁵，但是在本文檔中進(jìn)一步詳細(xì)介紹了這些情況的變通方法。但這些效應(yīng)非常有限的，存在補(bǔ)償因?yàn)橐恍┬?yīng)稍微增加下垂變化速率，而其他的則稍微降低該速率，而且一體化，總體效應(yīng)在載流量評(píng)估方面極其有限。

這里使用的方法是基于實(shí)際線路行為，而不是基于模型和(有時(shí)是不確定的)數(shù)據(jù)。因此對任何多跨度段構(gòu)造都是有效的，包括在線路段內(nèi)的(非常)不等跨度長度，(很多)不平的跨度等的存在。

3.htls＝高溫低下垂導(dǎo)體

4.acsr＝鋁導(dǎo)體鋼加固

5.拐點(diǎn)與一些導(dǎo)體的不同膨脹系數(shù)相關(guān)，當(dāng)它們是雙材料(如acsr中的鋁鋼或htls中的鋁復(fù)合芯)時(shí)。然后，下垂相對于導(dǎo)體溫度曲線在特定的導(dǎo)體溫度下顯示出這樣的拐點(diǎn)，在正常條件下，在幾天的時(shí)間跨度內(nèi)不會(huì)顯著地發(fā)生。除了導(dǎo)體溫度之外，下垂變化速率(相對于導(dǎo)體溫度)較低。

因此，在給定的下垂(或其他變量測量)值附近，下垂的變化速率(或其他被測量的變量)w.r.t.當(dāng)前負(fù)載流的平方幾乎完全取決于有效風(fēng)速。知道相對于電流平方的下垂變化速率允許計(jì)算載流量，如下文所述。

我們在傳感器安裝后需要幾個(gè)月的時(shí)間觀察，以建立全部引用的“變化速率”曲線，因?yàn)楸仨氂^察具有不同有效風(fēng)速和不同負(fù)載電流的不同事件。將安排這些斜率永久性的監(jiān)視器，以便檢測由于異常情況(固定的滑動(dòng)、斷線、塔架運(yùn)動(dòng)、雪，冰等的存在)發(fā)生任何異常變化。

事件由四元組定義：

-由傳感器測量的變量，

-電流，

-有效風(fēng)速，

-環(huán)境溫度。

側(cè)面變量(如果有的話)是太陽輻射。根據(jù)傳感器使用的采樣率，采樣速率約為1分鐘或稍長一些，但通常情況下，一個(gè)事件的范圍在小于約10分鐘的時(shí)間段內(nèi)。

我們將僅在這里詳細(xì)描述下垂是“傳感器測量的變量”的情況?？梢匀菀椎赝茢鄬θ魏纹渌信d趣的變量的適應(yīng)。例如，如果張力是來自傳感器的直接輸出，則可使用導(dǎo)體中的張力的倒數(shù)或?qū)w溫度來代替下垂。然后將使用相應(yīng)的載流量限制(最小張力或最大導(dǎo)體溫度)，而不是下垂余量。然而，這些輸出中的一些，如導(dǎo)體張力，將需要額外的數(shù)據(jù)和建模，如果下垂是傳感器的輸出，可能不是這種情況。具體而言，美國專利號(hào)8,184,015中描述的傳感器不需要任何外部數(shù)據(jù)來計(jì)算下垂。

該方法由三個(gè)主要連續(xù)階段組成：

1)僅基于伴隨的下垂和環(huán)境溫度的觀察確定下垂導(dǎo)體的溫度關(guān)系。使用該關(guān)系將所有“四元組”更新為“t三元組”：環(huán)境溫度和下垂可合并為“調(diào)整的跨度下垂”，這是在給定的恒定環(huán)境溫度下的下垂值；

2)確定調(diào)整后的跨度下垂相對于電流平方(或非常接近2的指數(shù))的變化速率。該變化速率化稱為tan(α)；

3)使用tan(α)和下垂余量計(jì)算載流量。

這三個(gè)階段在下面進(jìn)一步發(fā)展。

階段1

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)選地限于夜間觀察，因?yàn)樘栞椛涞挠绊懕蝗∠侨绻栞椛淇珊侠砹炕⑶宜械狞c(diǎn)校正以消除太陽，也可以使用白天的觀察。如圖6詳細(xì)描述的，通過捕獲觀察點(diǎn)(下垂，環(huán)境溫度)，可獲得下垂和環(huán)境溫度之間的關(guān)系，而不需要任何導(dǎo)體或段數(shù)據(jù)。事實(shí)上，測量的點(diǎn)(下垂，環(huán)境溫度)給出了具有立方(實(shí)際上是準(zhǔn)線性)下限曲線的云。該線上的任何點(diǎn)由于太陽能加熱和焦耳效應(yīng)與更大的下垂事件相關(guān)聯(lián)。任何低于該底部邊緣的罕見點(diǎn)反映這些調(diào)查不感興趣的單一行為。因此，下限曲線表示導(dǎo)體平均溫度等于環(huán)境溫度的點(diǎn)。圖。6給出了這樣一個(gè)典型的輸出。

更具體地說，圖6顯示了在數(shù)月期間下垂相對于與環(huán)境溫度(階段1)。圖6(o)還給出了下限立方擬合曲線(實(shí)線)。

在這種情況下，線性擬合參數(shù)對應(yīng)于：f＝a.x+b，其中f為下垂，x為環(huán)境溫度，a＝0.053[m/k]，b＝9.98[m]；a＝tan(α1)，如本公開中所討論的。該擬合也是場內(nèi)觀察狀態(tài)變化方程的圖像(如kiessling等人，同上，第14章，第546-553頁，詳細(xì)描述的)。

因此，下限上的立方(或準(zhǔn)線性)擬合實(shí)際上提供了所尋求的下垂導(dǎo)體溫度關(guān)系(至少在環(huán)境溫度范圍內(nèi)有效，本發(fā)明中使用的唯一的)。反過來，這給出將下垂值調(diào)整到相同預(yù)設(shè)參考環(huán)境溫度所需的校正因素。參考溫度可例如選為環(huán)境溫度的中值(例如10℃)數(shù)據(jù)集，以最小化平均絕對誤差，因此近似誤差。這允許從上面引用的初始四元祖轉(zhuǎn)變?yōu)槿?已調(diào)節(jié)的下垂、電流、有效風(fēng)速)，從而減小數(shù)據(jù)庫的大小。

如此獲得的三元祖優(yōu)選地按有效風(fēng)速的范圍分組。使用用于低有效風(fēng)速的小間隔來選擇這些范圍，因?yàn)檩d流量對低風(fēng)速范圍更敏感，例如0-0.5、0.5-1、1-1.5、1.5-2、2-3、3-5、5-7等(單位：m/s)。

階段2

圖7示出了在階段1中選擇和分組的這些數(shù)據(jù)的實(shí)例。然后通過線性回歸擬合對應(yīng)于有效風(fēng)速范圍的每個(gè)點(diǎn)集合。在圖7，顯示大約2年的數(shù)據(jù)。

更具體地說，圖7顯示了各種有效風(fēng)速下的已調(diào)整跨度下垂相對于電流。

在這種情況下的線性擬合為：f＝a.x+b，其中f是已調(diào)整的跨度下垂，x是電流平方，并且發(fā)現(xiàn)的參數(shù)‘a(chǎn)’實(shí)際上是追求那種風(fēng)速的tan(α2)的值[m/a2]。

在圖7.1中，為了調(diào)整跨度下垂，所有的下垂值都被移動(dòng)到相同的環(huán)境溫度10℃，選擇為環(huán)境溫度的中值數(shù)據(jù)集。由于在階段1確定并在圖6示出的立方(準(zhǔn)線性)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)下垂轉(zhuǎn)移。

在圖7.2中，顯示了有效風(fēng)速的最低范圍(0.5至1m/s)的細(xì)節(jié)。

一般來說，幾個(gè)月的記錄是足夠的。具體而言，考慮特征是平均電流事件超過季節(jié)額定值1.5％的連續(xù)三個(gè)月，在測試的樣品期間獲得滿意的tan(α2)值。只有夜間樣本被考慮。

圖8示出了向階段2(參見圖7.2)中描述的最終tan(α2)的值的會(huì)聚或線性擬合參數(shù)的最終值的會(huì)聚，相對于風(fēng)級(jí)的樣本數(shù)(0.5至1m/s)。參數(shù)‘a(chǎn)’是追求的tan(α2)值，30個(gè)月后獲得的最終值示出(實(shí)線水平直線)，最終會(huì)聚值(虛線)附近的±15％范圍。這個(gè)例子描述了風(fēng)級(jí)(0.5至1m/s)連續(xù)三個(gè)月的會(huì)聚。三個(gè)月也是實(shí)現(xiàn)所有風(fēng)級(jí)滿意會(huì)聚所需的典型持續(xù)時(shí)間，考慮到在夜間有足夠高電流(>30％i_nominal)的事件(>1.5％)。

圍繞線性擬合的數(shù)據(jù)的散射(限于約+/-10cm)包括除了組寬本身之外的瞬變和測量誤差。所有這些線性擬合線橫穿接近相同的值的縱坐標(biāo)軸，這顯然是在所選參考環(huán)境溫度下的無負(fù)載下垂，沒有來自太陽的入射輻射。

直線擬合的角度系數(shù)是下垂速度變化速率(相對于電流的平方)，對于風(fēng)速值采取為有效風(fēng)速等級(jí)范圍的中值。風(fēng)速越低，變化速率越高。圖9示出了在上述美國專利號(hào)8,184,015和國際公開號(hào)wo2014/090416中描述的傳感器的領(lǐng)域中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上擬合的曲線。一旦該曲線已經(jīng)針對每個(gè)被監(jiān)測的跨度被實(shí)驗(yàn)地獲得，只要相應(yīng)的數(shù)據(jù)三元組可用，在任何時(shí)刻，可針對任何被監(jiān)測的跨度輕松計(jì)算載流量。

這樣的變化速率相對于有效風(fēng)速可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，直到足夠的點(diǎn)可用于產(chǎn)生變化速率相對于有效風(fēng)速的曲線擬合(如圖9所示)。

如圖9所示，變化速率的特征可以是直線的角度系數(shù)(tan(α))。角度系數(shù)實(shí)際上包括對下垂演化的機(jī)械靈敏度的多跨度效應(yīng)、導(dǎo)體和線數(shù)據(jù)效應(yīng)以及氣象效應(yīng)。多合一！

我們通過添加一些理論考慮來驗(yàn)證下面的概念。

在圖9中繪出了由tan(α)給出的典型變化速率，相對于有效風(fēng)速。從ieee模型獲得的理論曲線(如在ieee標(biāo)準(zhǔn)738-2006-計(jì)算裸露架空導(dǎo)體的電流溫度的ieee標(biāo)準(zhǔn)，ieee電力工程協(xié)會(huì)，2007，中詳細(xì)描述的)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線一起繪制(最小二乘法)。這在實(shí)踐中很少能夠畫出這樣的與線路實(shí)際數(shù)據(jù)有直接關(guān)系的曲線，但由于在現(xiàn)場的仔細(xì)分析和測量已經(jīng)在此獲得。本公開不需要理論曲線，因?yàn)樗枋龅姆椒ú皇腔诶碚撉€的定量方面(替代地，可能使用一些定性方面)，而是實(shí)際測量的數(shù)據(jù)。出于本公開中描述的方法的信息和驗(yàn)證目的，已經(jīng)繪制了理論曲線。

然后通過最小二乘擬合推導(dǎo)測量的tan(α)曲線相對于有效風(fēng)速?；陂L期實(shí)證觀察的ieee分析實(shí)際上已經(jīng)將風(fēng)速的指數(shù)(在風(fēng)冷卻效應(yīng)項(xiàng)中)固定為對于“低風(fēng)速”的0.52(ieee標(biāo)準(zhǔn)738-2006-ieee“計(jì)算裸露架空導(dǎo)體的電流溫度的ieee標(biāo)準(zhǔn)。ieee電力工程協(xié)會(huì)，2006，第8頁，方程式3a)和對于“高風(fēng)速”的0.6。

曲線的非線性擬合可使用遵照c＝0.52的等式(1)的指數(shù)來完成。也可用“c”作為未知但在接近0.52(范圍通常接近0.4至0.7)的范圍來評(píng)估擬合：

其中a和b是正系數(shù)，“a”通常在10^-6至5×10^-6之間；“b”通常為0.10至約0.17。如果v以其他單位表示，而不是以m/s表示，則可能容易發(fā)現(xiàn)其他范圍。圖9顯示了從連續(xù)三個(gè)月的“現(xiàn)場”測量的觀察推斷出的曲線的實(shí)例，

圖9顯示了在理論上和“現(xiàn)場觀察”中的tan(α2)，其15％的界限在理論曲線周圍。如上所述，通過應(yīng)用等式的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)(0)的加權(quán)參數(shù)擬合來獲得現(xiàn)場曲線。這些點(diǎn)是在階段2針對每個(gè)級(jí)別的有效風(fēng)速獲得的tan(α2)值。這里找到的參數(shù)如下：a＝2.349×10^-6和b＝0.159，c＝0.52(c已經(jīng)預(yù)先設(shè)置)。

階段3

然后可從任何實(shí)時(shí)測量中容易地計(jì)算出載流量：讓我們考慮特征為用于已知的有效風(fēng)速的組合(下垂，電流)的一個(gè)測量值。如圖10所示，p是由該組合(下垂，電流平方)在平面上(下垂，電流的平方)定義的點(diǎn)，在已經(jīng)在橫坐標(biāo)中選擇電流的平方的情況下。我們首先從之前在階段2建立的通用曲線(圖9)。

然后可繪制圖10所示的直角三角形。直角三角形斜邊由通過p斜率為tan(α2)的直線定義，該直線與最大可允許下垂在點(diǎn)m相交。對于該測量，m的橫坐標(biāo)對應(yīng)于載流平方(a²)。通過計(jì)算該橫坐標(biāo)的平方根(下面的公式2)簡單地獲得載流量。

更詳細(xì)地，圖10是基于最大可允許下垂(或者，以等同的方式，最小可允許間隙)的對于給定但未知的環(huán)境溫度和太陽輻射以及給定和已知的有效風(fēng)速(在此為2m/s)的載流量評(píng)估的實(shí)際案例的說明。這是應(yīng)用本公開的實(shí)例，其示出了一側(cè)與下垂余量(df)相等的直角三角形，以及與其相對的角度α2，說明了給定的有效風(fēng)速的下垂的變化速率w.r.t.電流平方。載流量平方從(i)通過測量點(diǎn)(點(diǎn)p)的直線(實(shí)心直線)，其斜率在已知的有效風(fēng)速下等于下垂的變化速率tan(α2)，與(ii)最大可允許下垂之間的相交點(diǎn)的橫坐標(biāo)的推導(dǎo)出來。還示出了一個(gè)可能的理論曲線(虛線：ta＝20℃，psun＝600w/m²，veff＝2m/s)。

這對于任何太陽輻射、任何環(huán)境溫度(不需要知道它們的值)都是有效的，因?yàn)橄麓沟淖兓俾蕩缀醪蝗Q于這些值。

使用實(shí)際的下垂余量(df)、線路中的實(shí)際電流(i)，并且對于實(shí)際有效風(fēng)速tan(α)，線路的實(shí)際載流量為：

當(dāng)然，使用一致的單位系統(tǒng)，例如以安培作為電流和載流量的單位，以米作為下垂和下垂余量的單位。tan(α2)可以由α2代替，因?yàn)棣练浅Ｐ?在10^-6m/a²的量級(jí))。

順便說一下，可從公式(2)中容易地推斷載流量確定的最大誤差，其中變量被認(rèn)為是獨(dú)立的(我們忽略電流的誤差，并將tan(α)代入α)：

δa/a＝1/2(δα/α+相對凹陷誤差)(3)

其中，α項(xiàng)的相對誤差可使用公式(1)表示為相對于有效風(fēng)速：

作為實(shí)例，如果我們可能由于傳感器靈敏度而在下垂時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤為約2％，那么載流量的誤差5％將與變化速率α(使用公式3)的誤差或接近1m/s的風(fēng)速的可允許的相對誤差18％相關(guān)(使用公式4)。

特殊情況

考慮首先通過最大導(dǎo)體溫度而不是最大下垂來確定載流量的情況，具體而言是對于高溫低下垂(htls)導(dǎo)體。

有時(shí)，對于htls導(dǎo)體，載流量不再是必須與最大下垂耦合(盡管器必須在稍后詳細(xì)檢查)，而是與最大可允許導(dǎo)體溫度耦合，這將需要進(jìn)一步考慮，如下所述。

以下實(shí)施例基于傳感器可用的下垂值。在張力測量傳感器的情況下，可從張力推斷下垂，下面詳細(xì)描述的方法不變。在導(dǎo)體溫度傳感器的情況下，程序可簡化為直接獲得β因素(詳見下面的程序)并且所述程序的一些步驟可跳過。

在這種情況下，需要另外兩個(gè)導(dǎo)體數(shù)據(jù)：在給定參考溫度t0處的每單位長度r0的導(dǎo)體ac歐姆電阻，和k，電阻的溫度系數(shù)。

變化速率λ.β(在圖11.3中定義)是初始導(dǎo)體溫度變化速率相對于電流的平方(或非常接近2的指數(shù))。它取決于有效風(fēng)速，如圖11.3所示。對于給定的風(fēng)速，這個(gè)變化速率沿著顯著的導(dǎo)體溫度范圍(根據(jù)導(dǎo)體類型從環(huán)境溫度開始到約75℃)幾乎是恒定，因?yàn)樵谠撟畲罂稍试S導(dǎo)體溫度的下方，通常沒有拐點(diǎn)在該曲線中被觀察到。然而，在較高的溫度下，有兩個(gè)矛盾的效應(yīng)影響導(dǎo)體溫度：導(dǎo)體輻射定律(t⁴的函數(shù)，t在開爾文中)顯著偏離其線性近似，以有助于導(dǎo)體在較高導(dǎo)體溫度下的冷卻，而導(dǎo)體電阻率(通常隨溫度升高)的變化導(dǎo)致更多的導(dǎo)體加熱。兩種效應(yīng)可在一定范圍的導(dǎo)體溫度上相互補(bǔ)償，但是在給定的值之上，電阻率的增加會(huì)更大。這兩種影響都會(huì)引起稍微逐漸變大的變化速率，可通過以下公式近似：

導(dǎo)體溫度變化速率＝λ.β+2.λ.β².k.i²(5)

λ.β是線性部分的變化速率的初始值(β被評(píng)估為稍后詳述，并且取決于有效風(fēng)速)，其中“k”是電阻的溫度系數(shù)(對于鋁線通常為0.0036至0.004/℃)，λ是與參考溫度t0(通常為20℃)相關(guān)聯(lián)的校正因素，用于ac歐姆電阻(由公式7給出)。

換句話說，導(dǎo)體溫度相對于電流的平方可寫成如下：

tc-tc0＝λ.β.i²+λ.β².k.(i²)²(6)

tc0是無電負(fù)載時(shí)的初始導(dǎo)體溫度。

λ＝(1+k(tc0-t0))(7)

近似值(5)和(6)有效直到約150℃(圖11.3)。超過這個(gè)值，我們建議使用相同的方程式保持，因?yàn)橄鄳?yīng)的評(píng)估總是基于最大導(dǎo)體溫度對于載流量確定是保守的。

圖11示出了htls或acsr導(dǎo)體的特殊情況，特征是具有下垂的拐點(diǎn)行為。在這個(gè)實(shí)例中拐點(diǎn)已經(jīng)設(shè)定在100℃。示出了基于最大可允許導(dǎo)體溫度(tmax)的載流量評(píng)估(a)的實(shí)例，a也在本公開中由等式(9)給出。

圖11.1是下垂相對于導(dǎo)體溫度，其曲線斜率低于等于α1的拐點(diǎn)。其以與圖6相似的方式獲得。在這種情況下，tan(α1)＝0.039[m/k]。

11.2是導(dǎo)體跨度的下垂相對于電流的平方，取決于有效風(fēng)速v，曲線斜率低于等于tan(α2)≈α2的拐點(diǎn)，該α2與圖9所示的α2相同。

圖11.3是導(dǎo)體溫度相對于電流，其斜率參數(shù)為λβ，取決于有效風(fēng)速v，λβ＝tan(α2)/tan(α1)。

虛線曲線是ieee計(jì)算的。實(shí)線曲線是使用α1和α2的近似值。通過使用本公開的公式(6)計(jì)算tc0。accr導(dǎo)體(hawk477)與基本情況下具有相同的線路參數(shù)。拐點(diǎn)定義在100℃。最大允許導(dǎo)體溫度設(shè)定在120℃；ta＝25℃；psun＝0w/m²；有效的風(fēng)速分別等于0.5，2.5m/s。

不同范圍的有效風(fēng)速的典型的導(dǎo)體溫度升高(超過初始值)在圖11.3中示出。等式6也示于同一圖上，并被繪制到150℃。在同一圖上，ieee模型也被用于比較和驗(yàn)證提出的方法。

如果使用導(dǎo)體復(fù)制品，則tc0已知沒有任何其他需要。如果不使用，可應(yīng)用以下程序來捕捉它。

在夜間，空載時(shí)的初始導(dǎo)體溫度(tc0)是環(huán)境溫度ta(如果忽略反射率)。在有陽光的日子里，必須根據(jù)太陽輻射和風(fēng)速進(jìn)行校正。如果沒有關(guān)于實(shí)際太陽輻射的信息，可使用理論值，因?yàn)樗鼘⒒谧畲髮?dǎo)體溫度給出載流量的保守值。因此，空載時(shí)對應(yīng)的初始導(dǎo)體溫度計(jì)算如下：

tc0＝ta+(β.αs.sun.d)/r0(8)

其中“sun”以w/m²表示，是該地點(diǎn)的太陽輻射。如果未知，理論最大值可使用2006年出版的于計(jì)算裸露架空導(dǎo)體的電流溫度的ieee標(biāo)準(zhǔn)738-2006，第9頁，公式8和9中詳述的公式計(jì)算。如果需要反射率包括在內(nèi)，必須插在這里；ta是環(huán)境溫度(℃)；d是導(dǎo)體外徑(m)；αs是導(dǎo)體吸收率(取0.9，根據(jù)2006年出版的cigre技術(shù)手冊第299號(hào)，第22頁-“用于裸露的架空導(dǎo)體額定值的天氣參數(shù)選擇指南”)；r0是網(wǎng)絡(luò)頻率上(50或60hz)每單位長度ac導(dǎo)體歐姆電阻(ω/m)。其在參考溫度t0下給出(最通常t0為＝20℃)，并且β是下面詳述的初始導(dǎo)體溫度變化速率的主要部分。這取決于有效的風(fēng)速。

導(dǎo)體溫度變化速率w.r.t.電流的平方(公式5)不受拐點(diǎn)影響。實(shí)際上它由鋁層加熱引導(dǎo)。圖11.3所示的初始變化速率λ.β是兩個(gè)其他變化速率之間的比率λ.β＝tan(α2)/tan(α1)，這從本公開已知：

(1)tan(α1)是下垂的變化速率相對于對導(dǎo)體溫度(圖6所示的線性擬合)，在到達(dá)拐點(diǎn)(如果有的話)之前(圖11.1)；

(2)tan(α2)是下垂的變化速率w.r.t.電流的平方(圖7和9)。這最后的值在達(dá)到拐點(diǎn)(如果有的話)之前也被選擇。(圖11.2)。

對于tan(α2)，使用公式(1)，λ可以以分析方式表示，僅取決于有效風(fēng)速，對于該程序。

在零電流處，導(dǎo)體溫度曲線的起點(diǎn)被指定為tc0，接近于環(huán)境，但在有陽光的日子中不一樣，如上面通過公式(8)詳細(xì)描述的。

基于最大導(dǎo)體溫度的載流量的計(jì)算

知道最大可用導(dǎo)體溫度tmax由導(dǎo)體制造商固定，具有可接受的差數(shù)，或由法律固定，或電力線路所有者固定，則容易獲得與該值相關(guān)聯(lián)的載流量，如圖11.3所示，用電流“i”作為未知數(shù)且tc＝tmax求解方程(6)。這取決于有效風(fēng)速，因?yàn)棣氯Q于它。因此：

其中k的單位為℃^-1，β的單位為℃/a²，載流量的單位為安培。

在專利美國專利號(hào)8,184,015的情況下可獲得冗余的安全信息，其具有獨(dú)立的下垂警報(bào)。

(特殊情況結(jié)束)。

圖12表示本公開和ieee理論模型在一整天內(nèi)與實(shí)際電流i相比的載流量的時(shí)間演變。圖13表示使用本公開和ieee理論模型的一年的靜態(tài)或季節(jié)額定值的累積分布。兩個(gè)圖都說明了最大可允許電流額定值imax的演變或在相同的時(shí)間段通過相同的懸掛/錨定的電纜跨度2使用本公開計(jì)算的載流量的演變。如這些圖所示，該方法在整個(gè)24小時(shí)時(shí)段提供顯著高于靜態(tài)額定值的動(dòng)態(tài)電流額定值。這可以，例如，有助于電網(wǎng)中高度可變電源的集成，具體而言諸如風(fēng)電的可再生電源。

具體而言，圖12示出根據(jù)本公開的方法計(jì)算的最大可允許電流額定值的時(shí)間演變(實(shí)線曲線)，與常規(guī)季節(jié)額定值(虛線直線)相比較，以ieee方法，使用下垂值、有效風(fēng)速、測量的環(huán)境溫度和推導(dǎo)的太陽輻照(虛線)。

具體而言，圖13示出了根據(jù)本公開的方法計(jì)算的超過一年的最大可允許電流額定值的累積直方圖(實(shí)線曲線)，與ieee方法相比，使用下垂值、有效風(fēng)速、測量的環(huán)境溫度和推導(dǎo)的太陽輻照(虛線曲線)。通常，本公開的方法提供比ieee方法更保守的最大可允許電流額定值。

最大可允許電流額定值imax可至少針對電力線路1的每個(gè)關(guān)鍵懸掛/錨定的電纜跨度2計(jì)算。這些單獨(dú)懸掛/錨定的電纜跨度2的最大可允許電流額定值imax組的最小值指出了電力線路1中最受約束的鏈路。因此，該值是整個(gè)電力線路1的最大可允許電流額定值，這將用于限制通過電力線路1提供的電流。

一旦對于電力線路獲得了變化速率相對于有效風(fēng)速，則可用相同的方法來計(jì)算長期預(yù)測的載流量。在這種情況下，在需要的時(shí)間段需要預(yù)測的有效速度。生產(chǎn)這種預(yù)測的有效風(fēng)速和其他所需氣象數(shù)據(jù)的方式不包括在本公開中。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理單元5可以是運(yùn)行執(zhí)行這些方法的計(jì)算機(jī)程序的常規(guī)可編程計(jì)算機(jī)。

該計(jì)算機(jī)程序可以是存儲(chǔ)在存儲(chǔ)載體中的一組指令的形式。在當(dāng)前的情境下，“存儲(chǔ)載體”應(yīng)該理解為意指任何能夠包含可由讀取設(shè)備在至少一定時(shí)間段讀取的數(shù)據(jù)的物理介質(zhì)。這種存儲(chǔ)載體的實(shí)例是磁帶和盤、光盤(只讀和可記錄或可重寫)、邏輯電路存儲(chǔ)器，諸如只讀存儲(chǔ)器芯片、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器芯片和閃存芯片，甚至更外來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如化學(xué)、生化或機(jī)械存儲(chǔ)器。

盡管在所示實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理單元5遠(yuǎn)離自主設(shè)備4，但是它也可以是完全的或部分地集成到一個(gè)這樣的自主設(shè)備4中，使這些方法的至少一些計(jì)算步驟在自主裝置4本身內(nèi)進(jìn)行。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以以除了本文所描述和考慮的具體實(shí)施例之外的各種形式來表現(xiàn)。因此，在不脫離如所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍的情況下，可進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的偏離。