CN108695806A - 嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法 - Google Patents

Abstract

嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法。在自融冰导线在线监测设备上进行在线防冰控制。输电线路自融冰导体的内导体与外导体通过开关连接到融冰电源，通过控制开关的闭合与断开，控制嵌入在内导体与外导体之间制热材料的制热功率。输电线路开关的闭合与断开频率与在线监测设备的闭合与断开频率相同。通过模拟自制热导线与输电线路温差占空比、模拟自制热导线保温占空比来控制输电线路的制热功率。同时利用控制修正因子a，在线控制偏差系数b对自融冰导线在线防冰精准控制。本发明利用在线监测设备，对输电线路实时在线防冰进行深层次的精准控制，大幅提高在线防冰效果，防冰能源消耗低，有利于架空输电线路在线防冰技术的提高和推广。

Description

嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法

(一)技术领域

本发明属电力输电线的在线融冰范畴，特别涉及一种嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法。

(二)背景技术

随着社会经济的发展，在不断增加电力负荷应用的环境下，对裸露在外的电力线路要求愈来愈高。而在寒冷的冬季，不少地区的线路都会结冰，造成线路的损坏。当结冰超过线路的承受力时，就会发生断线等严重事故。所以，冬季的电力输电线除冰是必不可少，十分重要的。在现有技术中，融冰技术在不断提高。申请号CN201610867150.1《一种自融冰导体以及融冰设备》和申请号CN201810370549.8《嵌入绝缘导热材料的自制热导体和制热设备及其实现方法》公开了两种不同类型的输电线路在线融冰方法，且融冰效果较以前有大幅度提高。申请号CN201810886319.7《基于自制热导线的输电线路在线防冰融冰热量计算方法》公开了自制热导线在防冰、融冰中升温、融冰、保温过程中的热量计算方法。但是，在输电线路防冰融冰过程中，需要对输电线路的运行情况进行监控，为输电线路控制与预测提供参考。由本发明人申请的申请号为201810952699.X《嵌入制热材料自融冰导线在线监测设备与监测方法》和申请号201810952697.0《嵌入绝缘材料自制热导线在线监测设备与检测方法》提供了通过模拟装置模拟输电导线制热和控制过程的设备，对自制热导线的防冰融冰控制进行预判与分析。而要想实现输电线路防冰融冰的精准控制，还需要有很好的控制方法。

本发明提出了嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法。利用在线监测设备，对嵌入制热材料自融冰导线实现更为精准的在线防冰控制

(三)发明内容

本发明的目的是对专利CN201610867150.1的《一种自融冰导体以及融冰设备》所公示的嵌入制热材料自融冰导线，采用申请号为201810952699.X《嵌入制热材料自融冰导线在线监测设备与方法》公示的监测设备进行在线防冰精准控制。

本发明的目的是这样达到的：

一种嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法,架空输电线路的防冰控制通过自融冰导线在线监测设备的模拟控制导线的模拟控制进行，所述在线监测设备含现场导线传感装置和模拟导线监测系统，模拟导线监测系统中含有模拟自制热导线、模拟导线微处理器和程控开关。其特征在于：

自融冰导线在线监测设备的所有模拟自制热导线和架空输电线路采用的自制热导线都是相同型号的嵌入制热材料自融冰导线；

架空输电线路的自融冰导线的内导体与外导体通过开关连接到融冰电源上，通过控制开关的闭合与断开，控制嵌入在内导体与外导体之间制热材料的制热功率；架空输电线路开关的周期性闭合与断开频率与自融冰导线在线监测设备中程控开关的周期性闭合与断开频率相同；

通过控制架空输电线路开关的占空比来控制架空输电线路的自融冰导线的制热功率，包括，测量自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线和架空输电线路的自融冰导线之间的温差占空比，测量自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线保温占空比；同时利用控制修正因子a以及防冰开关占空比计算流程，在线控制偏差系数b计算方法对架空输电线路的自融冰导线在线防冰进行精准控制；自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线和架空输电线路的自融冰导线之间的温差占空比简称为温差占空比；架空输电线路的自融冰导线防冰控制的占空比根据如下方法确定：

温差占空比通过采集自融冰导线在线监测设备温差占空比数据完成，自融冰导线在线监测设备测量温差占空比的模拟自制热导线称为模拟温差导线，模拟温差导线上温差占空比用Kc表示；

采用一根自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线测量保温占空比，自融冰导线在线监测设备测量保温占空比的模拟自制热导线为模拟保温导线，保温占空比用Kb表示；Kb测量由自融冰导线在线监测设备模拟导线微处理器编程实现；

设防冰时，要求导线保持温度为Tf；

控制修正因子a以及架空输电线路的防冰开关占空比计算：由自融冰导线在线监测设备使用一根模拟自制热导线，由模拟导线微处理器编程计算完成；用于测量控制修正因子a以及架空输电线路的防冰开关占空比模拟自制热导线称为模拟控制导线；

在线控制偏差系数b计算方法：由模拟导线微处理器编程计算；所述应用自融冰导线在线监测设备模拟保温导线测量保温占空比Kb的模拟导线微处理器程序流程如下：

设防冰时，要求导线保持温度为Tf；

第一步：Kb＝0；

第二步：读取模拟保温导线温度Tm；

第三步：判断Tf是否大于Tm，是，令Kb＝Kb+0.01，运行第二步；否，运行第四步；

第四步：判断Tf是否等于Tm，是：运行第二步；否，令Kb＝Kb-0.01，运行第二步。

所述应用自融冰导线在线监测设备模拟控制导线，模拟导线微处理器编程计算控制修正因子a以及架空输电线路的防冰开关占空比计算流程：

设最大控制温度误差Emax,最大误差偏差为Dmax，模拟占空比延时时间Ttd，控制偏差延时时间Ttb，要求导线保持温度为Tf；用Tl表示上一次模拟导线温度测量值；

第一步Tl＝Tf；模拟控制导线占空比Km：Km＝Kb；输电线路防冰占空比Kf：Kf＝Kb+Kc；

设置：Ttd，Ttb，Emax，Dmax；

第二步读取模拟控制导线温度Tm；

第三步计算误差值e,e＝Tf-Tm；误差变化值de,de＝Tl-Tm；

第四步：Tl＝Tm；

第五步：计算误差模糊量Me,误差变化模糊量Md

第六步：取整运算：

整形误差模糊量Ze为Me除以2的四舍五入整数，

整形误差变化模糊量Zd为Md除以2的四舍五入整数；

第七步：计算控制修正因子a：

第八步：模拟控制导线占空比：Km＝Km(1+a/30)；

架空输电线路防冰占空比：Kf＝Kf(1+a/30)(1+b)；

控制相应模拟控制导线开关占空比为Km；控制架空输电线路电源开关占空比为Kf；

第九步：等待Ttd秒钟，进入第二步。

所述由模拟导线微处理器编程计算在线控制偏差系数b计算方法流程是：

第一步：b＝0；

第二步：通过无线通信方式读取输电线路在线温度数据Ton；

第三步：读取模拟控制导线温度Tm；

第四步：判断Ton是否大于Tm，是，令b＝b-0.01，运行第六步；否，运行第五步；

第五步：判断Ton是否等于Tm，是：运行第六步；否，令b＝b+0.01，运行第六步；

第六步：等待Ttb秒，运行第二步。

本发明的积极效果是：

1、本发明对CN201610867150.1的《一种自融冰导体以及融冰设备》和所提供的嵌入制热材料自融冰导线的在线防冰工作进行精准防冰控制。充分利用申请号为201810952699.X《嵌入制热材料自融冰导线在线监测设备与方法》所提供的先进在线监测设备，对在线融冰进行深层次的精准控制，大幅提高在线防冰效果。

2、本发明对自融冰导线有针对性进行在线防冰精准控制，防冰效果好，能源消耗低，有利防冰技术的提高和推广。

(四)附图说明

图1是本发明的测量保温占空比Kb的程序流程图。

图2是本发明的模拟导线微处理器编程计算控制修正因子a以及防冰开关占空比计算流程图。

图3是本发明的模拟导线微处理器编程计算在线控制偏差系数b计算方法流程。

(五)具体实施方式

本实施例中，自融冰导线在线监测设备的所有模拟自制热导线和架空输电线路采用的自制热导线都是采用发明专利CN201610867150.1《一种自融冰导体以及融冰设备》公开的自融冰导体。并且采用相同的结构。

架空输电线路的自融冰导线的内导体与外导体通过开关连接到融冰电源上，通过控制开关的闭合与断开，控制嵌入在内导体与外导体之间制热材料的制热功率；架空输电线路开关的闭合与断开频率与专利号201810952699.X《嵌入制热材料自融冰导线在线监测设备与方法》中模拟导线监测系统中程控开关的周期性闭合与断开频率相同。本实施例中，输电线路开关的闭合与断开频率与《嵌入制热材料自融冰导线在线监测设备与方法》中程控开关的开关周期均采用0.1HZ-10HZ。

设防冰时，要求架空输电线路的自融冰导线保持温度为Tf。Tf根据现场环境和导线结构实验和仿真确定。

通过控制架空输电线路开关的占空比来控制架空输电线路的自融冰导线的制热功率，包括，测量自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线和架空输电线路的自融冰导线之间的温差占空比，测量自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线保温占空比；同时利用控制修正因子a以及防冰开关占空比计算流程，在线控制偏差系数b计算方法对架空输电线路的自融冰导线在线防冰进行精准控制；

架空输电线路的自融冰导线防冰控制的占空比根据如下方法确定。

温差占空比通过采集自融冰导线在线监测设备温差占空比数据完成，自融冰导线在线监测设备测量温差占空比的模拟自制热导线称为模拟温差导线，模拟温差导线上温差占空比用Kc表示。

采用一根自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线测量保温占空比，自融冰导线在线监测设备测量保温占空比的模拟自制热导线为模拟保温导线，保温占空比用Kb表示。Kb测量由自融冰导线在线监测设备模拟导线微处理器编程实现；

测量保温占空比Kb的程序流程如下：

设防冰时，要求导线保持温度为Tf；Tf根据现场环境和导线结构由实验和仿真确定；

第一步：Kb＝0；

第二步：读取模拟保温导线温度Tm；

第三步：判断Tf是否大于Tm，是，令Kb＝Kb+0.01，运行第二步；否，运行第四步；

第四步：判断Tf是否等于Tm，是：运行第二步；否，令Kb＝Kb-0.01，运行第二步。

控制修正因子a以及架空输电线路的防冰开关占空比计算：由模拟导线微处理器编程计算完成；

设置最大控制温度误差Emax,最大误差偏差为Dmax；Emax和Dmax根据现场环境和导线结构由实验和仿真确定；模拟占空比延时时间Ttd，控制偏差延时时间Ttb根据现场环境和导线结构由实验和仿真确定。

自融冰导线在线监测设备模拟导线微处理器编程计算控制修正因子a以及防冰开关占空比计算流程：

设最大控制温度误差Emax,最大误差偏差为Dmax，控制偏差延时时间Ttd，控制偏差延时时间Ttb，要求导线保持温度为Tf；用Tl表示上一次模拟导线温度测量值；

第一步Tl＝Tf；模拟控制导线占空比：Km＝Kb；输电线路防冰占空比：Kf＝Kb+Kc；

设置：Ttd，Ttb，Emax，Dmax；

第二步读取模拟控制导线温度Tm；

第三步计算误差值e,e＝Tf-Tm；误差变化值de,de＝Tl-Tm；

第四步：Tl＝Tm；

第五步：计算误差模糊量Me,误差变化模糊量Md

第六步：取整运算：

整形误差模糊量Ze为Me除以2的四舍五入整数，

整形误差变化模糊量Zd为Md除以2的四舍五入整数；

第七步：计算控制修正因子a：

第八步：模拟控制导线占空比：Km＝Km(1+a/30)；

架空输电线路防冰占空比：Kf＝Kf(1+a/30)(1+b)；

控制相应模拟架空导线开关占空比为Km；控制架空输电线路电源开关占空比为Kf；

第九步：等待Ttd秒钟，进入第二步。

在线控制偏差系数b计算方法：由模拟导线微处理器编程计算；

设置最大控制温度误差Emax,最大误差偏差为Dmax；Emax和Dmax根据现场环境和导线结构由实验和仿真确定；模拟占空比延时时间Ttd，控制偏差延时时间Ttb根据现场环境和导线结构由实验和仿真确定；

模拟导线微处理器编程计算在线控制偏差系数b计算方法流程如下：

第一步：b＝0；

第二步：通过无线通信方式读取输电线路在线温度数据Ton；

第三步：读取模拟控制导线温度Tm；

第四步：判断Ton是否大于Tm，是，令b＝b-0.01，运行第六步；否，运行第五步；

第五步：判断Ton是否等于Tm，是：运行第六步；否，令b＝b+0.01，运行第六步；

第六步：等待Ttb秒，运行第二步。

本发明有针对性进行在线防冰精准控制，防冰效果好，能源消耗低，有利防冰技术的提高和推广。

Claims (4)

1.一种嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法,架空输电线路的防冰控制通过自融冰导线在线监测设备的模拟控制导线的模拟控制进行，所述在线监测设备含现场导线传感装置和模拟导线监测系统，模拟导线监测系统中含有模拟自制热导线、模拟导线微处理器和程控开关；其特征在于：

自融冰导线在线监测设备的所有模拟自制热导线和架空输电线路采用的自制热导线都是相同型号的嵌入制热材料自融冰导线；

架空输电线路的自融冰导线的内导体与外导体通过开关连接到融冰电源上，通过控制开关的闭合与断开，控制嵌入在内导体与外导体之间制热材料的制热功率；架空输电线路开关的周期性闭合与断开频率与自融冰导线在线监测设备中程控开关的周期性闭合与断开频率相同；

通过控制架空输电线路开关的占空比来控制架空输电线路的自融冰导线的制热功率，包括，测量自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线和架空输电线路的自融冰导线之间的温差占空比，测量自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线保温占空比；同时利用控制修正因子a以及防冰开关占空比计算流程，在线控制偏差系数b计算方法对架空输电线路的自融冰导线在线防冰进行精准控制；自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线和架空输电线路的自融冰导线之间的温差占空比简称为温差占空比；

架空输电线路的自融冰导线防冰控制的占空比根据如下方法确定：

温差占空比通过采集自融冰导线在线监测设备温差占空比数据完成，自融冰导线在线监测设备测量温差占空比的模拟自制热导线称为模拟温差导线，模拟温差导线上温差占空比用Kc表示；

采用一根自融冰导线在线监测设备模拟自制热导线测量保温占空比，自融冰导线在线监测设备测量保温占空比的模拟自制热导线为模拟保温导线，保温占空比用Kb表示；Kb测量由自融冰导线在线监测设备模拟导线微处理器编程实现；

设防冰时，要求导线保持温度为Tf；

控制修正因子a以及架空输电线路的防冰开关占空比计算：由自融冰导线在线监测设备使用一根模拟自制热导线，由模拟导线微处理器编程计算完成；用于测量控制修正因子a以及架空输电线路的防冰开关占空比模拟自制热导线称为模拟控制导线；

在线控制偏差系数b计算方法：由模拟导线微处理器编程计算。

2.如权利要求1所述的嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法,其特征在于：所述应用自融冰导线在线监测设备模拟保温导线测量保温占空比Kb的模拟导线微处理器程序流程如下：

设防冰时，要求导线保持温度为Tf；

第一步：Kb＝0；

第二步：读取模拟保温导线温度Tm；

第三步：判断Tf是否大于Tm，是，令Kb＝Kb+0.01，运行第二步；否，运行第四步；

第四步：判断Tf是否等于Tm，是：运行第二步；否，令Kb＝Kb-0.01，运行第二步。

3.如权利要求1所述的嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法,其特征在于：

所述应用自融冰导线在线监测设备模拟控制导线，模拟导线微处理器编程计算控制修正因子a以及架空输电线路的防冰开关占空比计算流程：

设最大控制温度误差Emax,最大误差偏差为Dmax，模拟占空比延时时间Ttd，控制偏差延时时间Ttb，要求导线保持温度为Tf；用Tl表示上一次模拟导线温度测量值；

第一步Tl＝Tf；模拟控制导线占空比Km：Km＝Kb；输电线路防冰占空比Kf：Kf＝Kb+Kc；

设置：Ttd，Ttb，Emax，Dmax；

第二步读取模拟控制导线温度Tm；

第三步计算误差值e,e＝Tf-Tm；误差变化值de,de＝Tl-Tm；

第四步：Tl＝Tm；

第五步：计算误差模糊量Me,误差变化模糊量Md

第六步：取整运算：

整形误差模糊量Ze为Me除以2的四舍五入整数，

整形误差变化模糊量Zd为Md除以2的四舍五入整数；

第七步：计算控制修正因子a：

第八步：模拟控制导线占空比：Km＝Km(1+a/30)；

架空输电线路防冰占空比：Kf＝Kf(1+a/30)(1+b)；

控制相应模拟控制导线开关占空比为Km；控制架空输电线路电源开关占空比为Kf；

第九步：等待Ttd秒钟，进入第二步。

4.如权利要求1所述的嵌入制热材料自融冰导线在线防冰控制方法,其特征在于：所述由模拟导线微处理器编程计算在线控制偏差系数b计算方法流程是：

第一步：b＝0；

第二步：通过无线通信方式读取输电线路在线温度数据Ton；

第三步：读取模拟控制导线温度Tm；

第四步：判断Ton是否大于Tm，是，令b＝b-0.01，运行第六步；否，运行第五步；

第五步：判断Ton是否等于Tm，是：运行第六步；否，令b＝b+0.01，运行第六步；

第六步：等待Ttb秒，运行第二步。