專利名稱：高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓輸電 線路輸送容量測量領(lǐng)域，具體涉及一種采用參考導(dǎo)線來測量輸電導(dǎo)線所能承載的最大載流容量的方法。
背景技術(shù)：
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、浙江等沿海地區(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(dǎo)線溫度問題和弧垂問題。當提高導(dǎo)線輸送容量之后，導(dǎo)線溫度升高，機械強度會略有下降；導(dǎo)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，現(xiàn)有的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?qū)Ь€潛力，提高輸送功率。目前，高壓架空輸電線路的最大載流容量是根據(jù)導(dǎo)線的穩(wěn)態(tài)熱平衡方程計算出來的。導(dǎo)線和外界環(huán)境時時刻刻都在發(fā)生著熱量的交換，當輸電導(dǎo)線的溫度穩(wěn)定在一定數(shù)值時，系統(tǒng)便達到了穩(wěn)態(tài)平衡，穩(wěn)態(tài)熱平衡方程表示為I2R (Tc)+Qs = Qc+Qr(I)其中I2R(Te)是輸電導(dǎo)線承載電流I時的焦耳熱，R(Tc)為單位長度輸電導(dǎo)線在溫度為Tc條件下的電阻，Qs是單位長度導(dǎo)線吸收的日照輻射熱量，Qc是單位長度導(dǎo)線的對流散熱，Qr是單位長度導(dǎo)線的輻射散熱，Tc是輸電導(dǎo)線的溫度。目前我國規(guī)定一般情況下輸電導(dǎo)線的最高允許溫度為70°C。在導(dǎo)線溫度達到70° C，風(fēng)速0. 5m/s,日照強度為lOOOw/m2的條件下利用公式(I)計算得到的電流I就是輸電導(dǎo)線的最大載流容量?，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(dǎo)線溫度模型。在氣候模型中，公式(I)中各物理量有具體的計算公式，參見IEEE2006-738或我國的《電力工程電氣設(shè)計手冊》里的公式。在導(dǎo)線溫度模型里，公式(I)演變?yōu)楣?2)。I2R (Tc)+Qs = h(t) (Tc-Ta) +Qr(2)其中h(t)為熱傳遞系數(shù)，Ta是輸電導(dǎo)線所處位置的環(huán)境溫度，其他物理量的意義不變。在氣候模型和溫度模型中，需要對導(dǎo)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(dǎo)線所處的地理位置、海拔高度和大氣的透明度等來按照現(xiàn)有公式(參見IEEE2006-738或我國的《電力工程電氣設(shè)計手冊》里的公式)來計算，該方法成本低，不需要采集任何現(xiàn)場數(shù)據(jù)；但由于只考慮了晴天的情況，當出現(xiàn)多云或者下雨等天氣時，計算得出的日照輻射量會偏大，影響輸電線路動態(tài)容量計算的準確性。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去較準確地應(yīng)用到導(dǎo)線溫度模型中計算實時允許載流量。但該方法對日照輻射傳感器有著極大的依賴，在實際應(yīng)用中經(jīng)常會因為灰塵或者外物把日照輻射傳感器遮擋住，使測量結(jié)果出現(xiàn)很多誤差。有人還提出了通過參考導(dǎo)線計算輸電導(dǎo)線最大載流容量的方法。參考導(dǎo)線上不通電流，僅體現(xiàn)日照吸熱、對流散熱和熱輻射之間的平衡。所采用的參考導(dǎo)線的直徑和表面狀況與被測導(dǎo)線一致，通過聯(lián)立輸電導(dǎo)線的穩(wěn)態(tài)熱平衡方程(3)和參考導(dǎo)線的穩(wěn)態(tài)熱平衡方程(4)，消去了對日照輻射量和環(huán)境溫度的測量要求，可以求得當前溫度下熱傳遞系數(shù)h(t)見公式(5)，以及環(huán)境溫度和日照加熱綜合量Qs+h(t)Ta見公式(6)，然后借助于當前溫度下熱傳遞系數(shù)h(t)近似等于導(dǎo)線在70°C時的熱傳遞系數(shù)h7(l見公式(7)，代入輸電導(dǎo)線的公式(3)，計算輸電導(dǎo)線在溫度達到70°C時的電流(根據(jù)GB50545-2010《llOkv 750kv架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，一般情況下，輸電導(dǎo)線的最高運行溫度為70°C，也就是說，只要不超出70°C，導(dǎo)線的弧垂都會在安全范圍內(nèi)。)。當輸電導(dǎo)線到達70°C時，其電流值即為輸電導(dǎo)線的實時最大載流容量見公式(8)。但是，當輸電線路的負載較輕時，參考導(dǎo)線的溫度I；和導(dǎo)線溫度T。非常接近，考慮到溫度傳感器存在測量誤差，公式(5)的計算誤差將很大，從而導(dǎo)致公式(8)的計算誤差很大。此外，公式(7)本身會引入39^5%的誤差。I2R (Tc) +Qs = h(t) (Tc-Ta) +Qc(3)Qs = h(t) (Tr-Ta)+Qrr(4)Tr是參考導(dǎo)線的溫度，Qrr單位長度參考導(dǎo)線的輻射散熱；h(t) = (I2R (Tc)-Qc+Qrr)/(Tc-Tr) (5)Qs+h (t) Ta = h (t) Tr+Qrr(6)h70(t) ^ h(t)(7)
權(quán)利要求
1.一種高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，包括如下步驟 S-1)在所述輸電導(dǎo)線附近架設(shè)一根參考導(dǎo)線，要求參考導(dǎo)線與輸電導(dǎo)線平行設(shè)置且間隔一定距離，所述參考導(dǎo)線的直徑和表面狀況與輸電導(dǎo)線保持一致，并使兩者受到同樣的日照輻射； S-2)在參考導(dǎo)線上加載電流使其發(fā)熱并測量溫度達到70° C時的電流值Ij，將所述電流值L傳回變電站； S-3)變電站的主機接收上述電流值L并根據(jù)輸電導(dǎo)線和參考導(dǎo)線間的電流比例關(guān)系計算輸電導(dǎo)線的實時最大載流容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，上述步驟S-2)中，所述參考導(dǎo)線上加載的電流為通過感應(yīng)裝置從輸電導(dǎo)線上獲取的感應(yīng)電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，上述步驟S-2)中電流值Ij通過無線傳感模塊傳回變電站。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，所述參考導(dǎo)線長度為0. 3nT0. 5m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項所述的高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，所述步驟S-1)中的參考導(dǎo)線和輸電導(dǎo)線之間的距離在6 15cm的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，所述參考導(dǎo)線的比熱容小于所述輸電導(dǎo)線，為輸電導(dǎo)線的0. I倍以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，單位長度所述參考導(dǎo)線的電阻大于所述輸電導(dǎo)線，為輸電導(dǎo)線的10000倍1000000倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，其特征在于，所述步驟S-3)中所述輸電導(dǎo)線和參考導(dǎo)線間的電流比例關(guān)系通過如下步驟確定 a)得到參考導(dǎo)線和輸電導(dǎo)線的熱平衡方程 參考導(dǎo)線被加熱到70° C時，其熱平衡方程表示為 Qj+Qs-QcjTO+QrjTO( 9 ) 其中Qf 1/ (Te7tl)為參考導(dǎo)線承載電流L時的焦耳熱，Rj(Tc70)是70° C時單位長度參考導(dǎo)線的電阻，Qsj為單位長度參考導(dǎo)線吸收的日照輻射熱量，Qcj70為70° C時單位長度參考導(dǎo)線的對流散熱，Qrj70為70° C時單位長度參考導(dǎo)線的輻射散熱； 輸電導(dǎo)線被加熱到70° C時，其熱平衡方程表示為 I2R (Tc70) +Qs = Qc70+Qr70(10) 其中I2R(Te7tl)是輸電導(dǎo)線承載電流I時的焦耳熱，R CU)是70° C時單位長度輸電導(dǎo)線的電阻，Qs是單位長度輸電導(dǎo)線吸收的日照輻射熱量，Q。 是70° C時單位長度輸電導(dǎo)線的對流散熱，Qr70是70° C時單位長度輸電導(dǎo)線的輻射散熱； b)計算輸電導(dǎo)線和參考導(dǎo)線的電流比例關(guān)系 70° C時參考導(dǎo)線的各發(fā)熱量和散熱量應(yīng)與輸電導(dǎo)線達到70° C時的一致，聯(lián)立公式(9)和(10)，可得輸電導(dǎo)線和參考導(dǎo)線的電流比例關(guān)系為
全文摘要
一種高壓輸電線路輸電導(dǎo)線最大載流容量檢測方法，包括如下步驟S-1)在所述輸電導(dǎo)線附近架設(shè)一根參考導(dǎo)線，要求參考導(dǎo)線與輸電導(dǎo)線平行設(shè)置且間隔一定距離，所述參考導(dǎo)線的直徑和表面狀況與輸電導(dǎo)線保持一致，并使兩者受到同樣的日照輻射；S-2)在參考導(dǎo)線上加載電流使其發(fā)熱并測量溫度達到70oC時的電流值Ij，將所述電流值Ij傳回變電站；S-3)變電站的主機接收上述電流值Ij并根據(jù)輸電導(dǎo)線和參考導(dǎo)線間的電流比例關(guān)系計算輸電導(dǎo)線的實時最大載流容量。本發(fā)明的方法不需測量環(huán)境溫度和日照強度，不存在公式(5)和公式(7)產(chǎn)生的誤差，因此計算結(jié)果的準確度較高；本發(fā)明計算輸電導(dǎo)線70oC時的最大載流量，保證輸電導(dǎo)線的弧垂在安全范圍內(nèi)。
文檔編號G01R31/00GK102778619SQ20121024126
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者孔健良, 戴沅, 李鵬云, 梁永純, 程養(yǎng)春, 詹花茂, 齊波 申請人:華北電力大學(xué), 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院