專利名稱：一種高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓輸電線路環(huán)境溫度的測(cè)量方法，尤其是涉及一種高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，用電量的持續(xù)增加，輸電能力瓶頸問(wèn)題非常突出，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，如華東地區(qū)的蘇南、上海、浙江沿海地區(qū)。如何提高輸電線路輸送能力是擺在電力部門(mén)面前的一個(gè)必須解決的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)如何提高輸電線路輸送能力的研究較多，與提高輸電線路電壓等級(jí)、增加輸電線路回?cái)?shù)、采用新型耐熱導(dǎo)線等措施相比，適當(dāng)提高現(xiàn)有導(dǎo)線的輸送容量是最為經(jīng)濟(jì)的方式，而且特別適用于用夏季電高峰時(shí)期的調(diào)峰以及設(shè)備檢修狀態(tài)下的應(yīng)急。所謂動(dòng)態(tài)增容，就是根據(jù)實(shí)際氣象條件， 挖掘?qū)Ь€潛力，提高輸送功率。當(dāng)導(dǎo)線的允許溫度一定時(shí)，導(dǎo)線的載流容量受日照強(qiáng)度、風(fēng)速大小和風(fēng)速方向、導(dǎo)線本身的特性和導(dǎo)線所在處的環(huán)境溫度等因素的影響。對(duì)于環(huán)境溫度，以LGJ-400/35為例說(shuō)明導(dǎo)線溫度70°C時(shí)，環(huán)境溫度從20°C增加到40°C，導(dǎo)線載流量從大約520A減小到310A。可見(jiàn)環(huán)境溫度是高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容中一個(gè)重要的監(jiān)測(cè)量。目前國(guó)內(nèi)外在實(shí)測(cè)環(huán)境溫度(即輸電線路所在處的環(huán)境溫度)時(shí)主要采取了在變電站或桿塔上設(shè)置測(cè)溫裝置。而這兩種方法均不能正確反映輸電線路所在處的環(huán)境溫度。首先，變電站遠(yuǎn)離輸電線路，線路中由于地域的變化，天氣也會(huì)發(fā)生變化，單單用變電站所處的環(huán)境溫度代表全線各處的環(huán)境溫度明顯不妥。同理，設(shè)置在桿塔上的測(cè)溫裝置由于與線路所處地點(diǎn)不同也不能代表線路所在處的環(huán)境溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法，本發(fā)明可以準(zhǔn)確測(cè)量線路所在處的環(huán)境溫度。解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法，包括以下步驟SI均勻安裝至少4個(gè)環(huán)境溫度傳感器于高壓輸電線路導(dǎo)線橫截面上的周?chē)?，所述各環(huán)境溫度傳感器與高壓輸電線路導(dǎo)線保持距離在10cnTl5Cm范圍內(nèi)；S2在所述的各環(huán)境溫度傳感器外罩上防輻射罩；S3所述的各環(huán)境溫度傳感器同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度，比較各環(huán)境溫度傳感器測(cè)量結(jié)果的大小并選取最小者作為高壓輸電線路導(dǎo)線所在處的動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量值。所述各環(huán)境溫度傳感器的測(cè)量結(jié)果通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)回變電站。所述的防輻射罩為輕型百葉箱。本發(fā)明將環(huán)境溫度傳感器安裝在輸電線路導(dǎo)線橫截面上的周?chē)?，而環(huán)境溫度傳感器與輸電導(dǎo)線之間的距離非常重要，距離過(guò)小，則環(huán)境溫度傳感器處于輸電導(dǎo)線的溫度場(chǎng)之中，導(dǎo)線溫度場(chǎng)對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)量結(jié)果影響過(guò)大；距離過(guò)大，則環(huán)境溫度傳感器所處位置的環(huán)境溫度與輸電導(dǎo)線所處的環(huán)境溫度差異可能較大，所測(cè)到的環(huán)境溫度與輸電線路動(dòng)態(tài)增容所需的輸電導(dǎo)線所處環(huán)境溫度差異過(guò)大。為了確定傳感器與導(dǎo)線間的距離，需要進(jìn)行導(dǎo)線周?chē)鷾囟葓?chǎng)的計(jì)算。由于架空線路直接暴露在空氣中，它的散熱主要以熱對(duì)流和熱輻射為主。由于自然條件下的風(fēng)速較低(遠(yuǎn)低于音速)，故可將空氣視為不可壓縮、常物性流體，同時(shí)，可忽略粘性耗散產(chǎn)生的耗散熱。因此架空輸電導(dǎo)線導(dǎo)線的溫度場(chǎng)問(wèn)題可以簡(jiǎn)化為二維、穩(wěn)態(tài)、無(wú)內(nèi)熱源的對(duì)流傳熱問(wèn)題。本發(fā)明采用多物理場(chǎng)有限元軟件COMSOL中的流體和傳熱模塊進(jìn)行耦合來(lái)計(jì)算不同風(fēng)速下的溫度場(chǎng)。幾何模型如圖I所示，幾何體中圓形區(qū)域?yàn)閷?dǎo)線，其他為空氣，所設(shè)立的邊 界條件對(duì)導(dǎo)線周?chē)諝獾臏囟确植疾划a(chǎn)生影響，所以此可以滿足大空間下的自然對(duì)流的條件。模型中輸電導(dǎo)線外徑取28mm，空氣邊界邊長(zhǎng)2m。導(dǎo)線溫度為343K，環(huán)境溫度293K。其中u2，V2為流體場(chǎng)對(duì)應(yīng)的x、y軸流速。由于對(duì)稱性，本文只研究水平方向，即X-流速。流體模塊邊界條件導(dǎo)線邊界流速為0，空氣邊界X軸方向流速為U，無(wú)窮遠(yuǎn)邊界的風(fēng)速不受導(dǎo)線的影響，為恒定值。仿真結(jié)果表明，在風(fēng)力作用下，導(dǎo)線周?chē)臒釄?chǎng)偏向風(fēng)向；風(fēng)速越高，散熱越快。例如附圖2顯示了風(fēng)速為O. 5m/s時(shí)導(dǎo)線周?chē)臏囟葓?chǎng)，導(dǎo)線左側(cè)(迎風(fēng)側(cè))熱場(chǎng)分布范圍非常有限，距導(dǎo)線3cm處的溫度已經(jīng)非常接近環(huán)境溫度；而導(dǎo)線右側(cè)熱場(chǎng)分布范圍較廣，距導(dǎo)線60cm處的溫度才非常接近環(huán)境溫度。附圖3顯示了風(fēng)速為5m/s時(shí)導(dǎo)線周?chē)臏囟葓?chǎng)，導(dǎo)線左側(cè)(迎風(fēng)偵彳)熱場(chǎng)分布范圍非常有限，距導(dǎo)線3mm處的溫度已經(jīng)非常接近環(huán)境溫度；導(dǎo)線右側(cè)熱場(chǎng)也非常有限，距導(dǎo)線3cm處的溫度已非常接近環(huán)境溫度。附圖4顯示了不同風(fēng)速下，沿導(dǎo)線X軸線溫度的變化情況，在無(wú)風(fēng)情況下，導(dǎo)線周?chē)鷾囟葓?chǎng)均勻分布，距導(dǎo)線IOcm處的溫度達(dá)到305k，據(jù)導(dǎo)線15cm處的溫度達(dá)到297k，與真正的環(huán)境溫度293k相比誤差分別是4. 1%和1.4%。在有風(fēng)的情況下，隨風(fēng)速的增大，X軸上的溫度降為環(huán)境溫度的位置與導(dǎo)線的距離呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。目前，一般情況下輸電導(dǎo)線的最高允許溫度是343k。因此，當(dāng)要求環(huán)境溫度測(cè)量誤差為4. 19Γ1. 4%時(shí)，在無(wú)風(fēng)的情況下，環(huán)境溫度傳感器距離導(dǎo)線應(yīng)在10cnTl5Cm。在有風(fēng)的情況下，環(huán)境溫度傳感器只有安裝在導(dǎo)線的迎風(fēng)側(cè)才能在保證測(cè)量準(zhǔn)確度的條件下距導(dǎo)線最近。由于實(shí)際情況下，風(fēng)速和風(fēng)向均是未知的，因此，本發(fā)明提出在導(dǎo)線橫截面上的周?chē)鶆蚍植级鄠€(gè)環(huán)境溫度傳感器的方法，其中必定有I只傳感器處于導(dǎo)線的迎風(fēng)側(cè)，或者接近處于導(dǎo)線的迎風(fēng)側(cè)，從而它的測(cè)量結(jié)果比其他傳感器的測(cè)量結(jié)果小，并且最接近真實(shí)的環(huán)境溫度。為了保證環(huán)境溫度傳感器本身的測(cè)量準(zhǔn)確度，溫度傳感器應(yīng)該采用氣象部門(mén)常用的百葉窗，防止外來(lái)的熱輻射、雨水等影響測(cè)量準(zhǔn)確度。因此，本項(xiàng)發(fā)明的具體內(nèi)容是一種高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法，其特征是在于多個(gè)環(huán)境溫度傳感器安裝于輸電導(dǎo)線橫截面上的周?chē)?，并且與輸電導(dǎo)線保持一定距離；同時(shí)使用這些環(huán)境溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度，通過(guò)比較這幾個(gè)環(huán)境溫度傳感器測(cè)量結(jié)果的大小并選取最小者作為導(dǎo)線所在處的環(huán)境溫度測(cè)量值，從而避開(kāi)輸電導(dǎo)線的溫度場(chǎng)對(duì)環(huán)境溫度測(cè)量結(jié)果的影響。環(huán)境溫度傳感器與輸電導(dǎo)線之間的距離為10cnTl5cm,使得輸電導(dǎo)線的溫度場(chǎng)對(duì)環(huán)境溫度的影響小于49 Γ . 4%。環(huán)境溫度傳感器不少于四個(gè)，均勻分布在輸電導(dǎo)線橫截面上的周?chē)?，選用其中最小測(cè)量結(jié)果，則可以消除任何方向風(fēng)力造成的變形了的輸電導(dǎo)線溫度場(chǎng)對(duì)環(huán)境溫度測(cè)量結(jié)果的影響。環(huán)境溫度傳感器外罩采用防輻射罩(輕型百葉箱)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于創(chuàng)造性地將多個(gè)環(huán)境測(cè)溫裝置安裝于輸電線路導(dǎo)線橫截面上的周?chē)⑼ㄟ^(guò)比較傳感器輸出求取最小值來(lái)獲得環(huán)境溫度測(cè)量值，不但與導(dǎo)線溫度測(cè)量點(diǎn)同處一個(gè)環(huán)境，而且避開(kāi)了導(dǎo)線溫度的影響，這樣可使得測(cè)量誤差小于1.4%。
本發(fā)明不涉及現(xiàn)有技術(shù)的取能部分和無(wú)限通訊模塊的具體設(shè)計(jì)。


圖I為仿真計(jì)算的幾何模型；圖2為風(fēng)速為O. 5m/s時(shí),導(dǎo)線橫截面周?chē)鷾囟葓?chǎng)不意圖；圖3為風(fēng)速為5m/s時(shí),導(dǎo)線周?chē)鷾囟葓?chǎng)不意圖；圖4為不同風(fēng)速下，沿導(dǎo)線X軸的溫度分布；圖5為本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的高壓輸電線路動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法實(shí)施例，包括以下步驟SI均勻安裝4個(gè)DS18B20環(huán)境溫度傳感器于輸電導(dǎo)線橫截面上的周?chē)?各環(huán)境溫度傳感器與輸電導(dǎo)線保持距離在10cnTl5cm范圍內(nèi)；S2在所述的各環(huán)境溫度傳感器外罩上輕型百葉箱；S3各環(huán)境溫度傳感器同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度，比較各環(huán)境溫度傳感器測(cè)量結(jié)果的大小并選取最小者作為高壓輸電線路導(dǎo)線所在處的環(huán)境溫度測(cè)量值。專用于本發(fā)明的一種裝置的具體結(jié)構(gòu)如附圖5所示，測(cè)溫裝置由相同的環(huán)境溫度傳感器2-1、2-2、2-3、2-4和取能部分3、無(wú)線傳輸模塊4組成。環(huán)境溫度傳感器由防止外來(lái)熱輻射的百葉窗6和溫度探頭7組成。測(cè)溫裝置通過(guò)取能部分3固定在輸電導(dǎo)線5上。取能部分3和無(wú)線傳輸模塊4可采用現(xiàn)有技術(shù)，分別用于向測(cè)溫裝置提供電能、將測(cè)量結(jié)果傳回變電站。同時(shí)獲取環(huán)境溫度傳感器2-1、2-2、2_3和2_4測(cè)量得到溫度！\、T2, T3、T4,比較四者的數(shù)值，取最小者為導(dǎo)線所在處的環(huán)境溫度值。
權(quán)利要求
1.一種高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法，包括以下步驟 SI均勻安裝至少4個(gè)環(huán)境溫度傳感器于高壓輸電線路橫截面上的周?chē)?，所述各環(huán)境溫度傳感器與高壓輸電線路保持距離在10cnTl5Cm范圍內(nèi)； S2在所述的各環(huán)境溫度傳感器外罩上防福射罩； S3所述的各環(huán)境溫度傳感器同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度，比較各環(huán)境溫度傳感器測(cè)量結(jié)果的大小并選取最小者作為高壓輸電線路所在處的動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓輸電線路動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法，其特征是所述各環(huán)境溫度傳感器的測(cè)量結(jié)果通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)回變電站，所述的防輻射罩為輕型百葉箱。
全文摘要
一種高壓輸電線路導(dǎo)線動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量方法，包括以下步驟S1均勻安裝至少4個(gè)環(huán)境溫度傳感器于高壓輸電線路導(dǎo)線橫截面上的周?chē)?，所述各環(huán)境溫度傳感器與高壓輸電線路導(dǎo)線保持距離在10cm~15cm范圍內(nèi)；S2在所述的各環(huán)境溫度傳感器外罩上防輻射罩；S3所述的各環(huán)境溫度傳感器同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度，比較各環(huán)境溫度傳感器測(cè)量結(jié)果的大小并選取最小者作為高壓輸電線路導(dǎo)線所在處的動(dòng)態(tài)增容用環(huán)境溫度測(cè)量值。本發(fā)明創(chuàng)造性地將多個(gè)環(huán)境測(cè)溫裝置安裝于輸電線路導(dǎo)線上并通過(guò)比較傳感器輸出求取最小值來(lái)獲得環(huán)境溫度測(cè)量值，不但與導(dǎo)線溫度測(cè)量點(diǎn)同處一個(gè)環(huán)境，而且避開(kāi)了導(dǎo)線溫度的影響。
文檔編號(hào)G01K1/08GK102818643SQ201210239690
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者戴沅, 程養(yǎng)春, 聶銘, 鄭重, 鐘萬(wàn)里, 詹花茂, 李順華, 齊波, 張鈺寧 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)