CN101644714A

CN101644714A - 基于输电线路远程监测的风速等值测量装置

Info

Publication number: CN101644714A
Application number: CN200910164262A
Authority: CN
Inventors: 张云; 朱轲; 曹永兴
Original assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2010-02-10

Abstract

一种基于输电线路远程监测的风速等值测量装置，通过环境温度传感器、导线表面温度传感器以及日照光线强度传感器将采集的环境温度信号，导线表面温度信号以及日照光线强度信号传输至单片机处理系统，单片机处理系统再结合相关已知参数，并根据特定公式，计算得到监测点的风速等效值。可以在保证电网安全前提下提高输电线路的输送能力，减少电网建设投资，具有巨大的经济效益。

Description

基于输电线路远程监测的风速等值测量装置

技术领域

本发明涉及电力输电线路运行状态远程监测的气象参数测量装置，尤其是电力输电线路远程监测的风速测量装置。

背景技术

在电网的输电线路运行状况参数中，风速是一个重要参数，它影响到电力线的散热和温升，并进而影响到电力线的热稳定参数。为了保证电力输电线路的按照允许，在DL/T5092-1999《110～500kV架空送电线路设计技术规程》中，对于如何计算电力线的温升和热稳定裕度，有相关的公式进行说明。对于风速的测量手段，都是采用安装小型气象站的方式，利用风速仪获得安装点的实际风速。但在实际应用中，由于整条电力线路所处的地理环境不同，各个地理位置的气象条件差异极大，因此电力线的实际温升和输送能力，都只能按经验公式进行估算，因而存在测试精度较低的问题。其次利用风速仪测量风速，通过无线通讯网络将气象数据传输到监测中心，这种方法的特点是必须加装电源，通常采用太阳能电池和蓄电池供电，并且不能提供输电线路的实际温升。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于输电线路远程监测的风速等值测量装置，旨在根据实时采集监测点的环境温度、导线表面温度、光照强度参数值，通过计算得到监测点风速等效值，从而实现对输电线路的运行状况进行远程实测。

本发明的目的是这样实现的：一种基于输电线路远程监测的风速等值测量装置，包括远程通讯系统，还具有，

环境温度传感器：测试输电线路导线所处周围环境温度，将环境温度信号θ_a传输至单片机处理系统；

导线表面温度传感器：设置在导线表面，将测试所得的导线表面温度信号传输至单片机处理系统；

日照光线强度传感器：设置在导线上，将测试所得的日照光线强度J_s信号传输至单片机处理系统；

单片机处理系统：接收环境温度传感器和导线表面温度传感器以及日照强度传感器来的信号，完成A/D转换并通过GPRS模块与所述远程系统连接。

检测点等值风速算法模块：

a)、根据实测导线表面温度和环境温度，计算一般时间内导线表面的平均温升θ，单位：℃；

b)、根据输电线路的导线直径D，单位：米；导线表面空气层的运动粘度ν，单位：m²/s；导线表面空气层的传热系数λ_f，单位：W/m²；导线允许截流量I，单位：A；允许温度时导线的交流电阻R′_r，单位：Ω/m；导线表面的吸热系数，导线表面的辐射散热系数，斯特凡-包尔茨曼常数，按照以下公式计算得出监测点的等效风速，

V＝D/Reν，(1)

式(1)中，

Re = e^{(\frac{\ln \frac{I^{2} R_{r}^{'} + W_{S} - W_{R}}{0.57 π λ_{f} θ}}{0.485})} - - - (2)

式(2)中，W_S＝a_SJ_SD (3)

W_R＝πDE₁S₁[(θ+θ_a+273)⁴-(θ_a+273)⁴]

本发明的有益效果是：

本发明的风速测量装置，是利用安装在输电线路的导线上的球型监测装置，实时采集监测点的环境温度、日照光线强度、电力线的实际温度，并通过SCADA系统单向获取电力线的实际电流值，根据导线的理论温升与实际温升，得到监测点的风速等效值。球型监测装置利用输电线路的电流产生的感应电压供电，不需要额外的电源，同时也不需要安装风速仪。

电网的输电线路参数设计，依据的是DL/T5092-1999《110～500kV架空送电线路设计技术规程》，根据电力线路的传输功率、地理环境等数据，计算出导线的允许温升，并进而选定导线的规格。实际运行中，受输电线路的电流、环境温度、日照光线强度、风速、导线表面状况等诸多因素的影响，导线在不同地理位置的温度是不一样的。通过对输电线路的运行状况进行远程实测，可以在保证电网安全的前提下提高输电线路的输送能力，减少电网建设的投资，具有巨大的经济效益。

附图说明

图1是本发明装置的结构框图；

图2是本发明装置的远程传输示意图。

具体实施方式

图1示出，一种基于输电线路远程监测的风速等值测量装置，包括，远程通讯系统，其特征是：采用球型构件，直接安装在输电线路导线。还具有，

日照光线强度传感器：型号为HD2021，设置在球型构件的顶部，将测试所得的日照强度J_s信号传输至单片机处理系统；

单片机处理系统：接收环境温度传感器和导线表面温度传感器以及日照光线强度传感器来的信号，完成A/D转换，并与所述远程系统连接；

检测点等值风速算法模块：

a)、根据实测导线表面温度，计算一般时间内导线表面的平均温升θ，单位：℃；

b)、根据键盘输入的以下参数值：导线直径D，单位：米；导线表面空气层的运动粘度ν，单位：m²/s；导线表面空气层的传热系数λ_f，单位：W/m²；导线允许截流量I，单位：A；允许温度时导线的交流电阻R′_r，单位：Ω/m；导线表面的吸热系数a_s，导线表面的辐射散热系数E₁，斯特凡-包尔茨曼常数S₁，按照以下公式计算得出监测点的等效风速，

V＝D/Reν (1)

(1)式中

D-导线外径，单位：m

ν-导线表面空气层的运动粘度，单位：m²/s

其计算公式如下：

ν＝1.32×10^-5+9.6(θ_a+θ/2)×10^-8 (2)

(2)式中，

θ-导线表面的平均温升，单位：℃。

θ_a-环境温度，单位：℃。

在(1)式中

Re为雷诺数，其计算式为

Re = e^{(\frac{\ln \frac{I^{2} R_{r}^{'} + W_{s} - W_{R}}{0.57 π λ_{f} θ}}{0.485})} - - - (3)

(3)式中，

θ-导线表面的平均温升，单位：℃。

λ_f-导线表面空气层的传热系数，单位：W/m℃。

I-允许载流量，单位：A。

R′_r-允许温度时导线的交流电阻，单位：Ω/m。

W_s为单位长度导线的日照吸热功率，单位：W/m，其计算方法为

W_s＝a_sJ_sD (4)

(4)式中，

a_s-导线表面的吸热系数(光亮的新线为0.35~0.46；旧线或涂黑色防腐剂的线为0.9~0.95)。

J_s-日光对导线的日照强度，单位：W/m²，由日照光线强度传感器HD2021经A/D转换直接测量获得。

D-导线外径，单位：m

W_R为单位长度导线的辐射散热功率，单位：W/m，其计算方法为

W_R＝πDE₁S₁[(θ+θ_a+273)⁴-(θ_a+273)⁴] (5)

(5)式中，

D-导线外径，单位：m

E₁-导线表面的辐射散热系数，(光亮的新线为0.35~0.46；旧线或涂黑色防腐剂的线为0.9~0.95)。

S₁-斯特凡-包尔茨曼常数，为5.67×10^-8，单位：W/m，。θ-导线表面的平均温升，单位：℃。

θ_a-环境温度，单位：℃。

图2中，移动GSM网络发射端1将在线移动监测装置测得的信号发射至GPRS网络，由移动GSM网络接收端2接收，再经交换机3、数据服务器/应用服务器4以及交换机5传输至监测客户端6。

Claims

1、一种基于输电线路远程监测的风速等值测量装置，包括，远程通讯系统，其特征是：球型监测装置直接安装在输电线路的导线上，还具有，

日照光线强度传感器：设置在导线上，将测试所得的日照强度J_s信号传输至单片机处理系统；

单片机处理系统：接收环境温度传感器和导线表面温度传感器以及日照光线强度传感器来的信号，完成A/D转换并与所述远程通讯系统连接；

检测点等数风速算法模块：

b)、根据键盘输入的以下参数值：导线直径D，单位：米；导线表面空气层的运动粘度v，单位：m²/s；导线表面空气层的传热系数λ_f，单位：W/m²；导线允许截流量I，单位：A；允许温度时导线的交流电阻R_r，单位：Ω/m；导线表面的吸热系数a_s，导线表面的辐射散热系数E₁，斯特凡-包尔茨曼常数S₁，按照以下公式计算得出监测点的等效风速，

V＝D/Rev，(1)

式(1)中，

Re = e^{(\frac{\ln \frac{I^{2} R_{r}^{'} + W_{S} - W_{R}}{0.57 π λ_{f} θ}}{0.485}) - - - (2)}

式(2)中，W_s＝a_sJ_sD (3)

W_R＝πDE₁S₁[(θ+θ_a+273)⁴-(θ_a+273)⁴]。