CN111239486A

CN111239486A - 一种电能监测方法及系统

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Publication number: CN111239486A
Application number: CN202010081342.6A
Authority: CN
Inventors: 张军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明提供一种电能监测方法和系统，本发明充分考虑电缆由于所处环境温度变化而使输电线缆电阻变化，通过对输电线缆进行多次温度变化测试得到输电线缆电阻值与环境温度的关系，并基于此准确确定输电线缆电阻值和电缆发热所产生的损耗，从而实现对有效输送的电能准确监测，为实现精准的计划用电提供有力的保证。

Description

一种电能监测方法及系统

技术领域

本申请涉及电力系统领域，特别是涉及一种电能监测方法及系统。

背景技术

计划用电是当前电力能源管理中常见的做法，可以确保电力能源的精准使用，避免出现不必要的能源浪费。计划用电过程中，根据已知的电能源输送初始值和电能输送过程中的损耗值即可准确预判出输送到用电设备的有效电能，因此准确确定电能输送过程中的损耗值则是精准计划用电的关键环节。输电线缆作为电力输送的主要路径提供者，在电力输送过程中存在由于自身发热而产生的电力损耗，该电力损耗是计划用电中必须考虑的环节之一，由此为了实现准确的用电计划，则必须精准的确定出电力输送过程中由于电缆发热而产生的损耗。

电缆发热所产生的损耗与电缆输送的电流、电缆电阻以及输送时间密切相关，其中电缆输送的电流和输送时间通常为一固定值，或者为一提前设定值，而电缆电阻则由于电缆所处环境温度的影响发生“热胀冷缩”效果，导致电缆电阻值发生变化，即在实际的电力输送过程中，电缆电阻值并不是一个确定值，而是随环境温度而变化的变化值，由此准确确定电缆电阻值则是准确确定电缆发热损耗的关键环节，也是实现精准计划用电的关键环节。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电能监测方法，该方法充分考虑电缆由于所处环境温度变化而使输电线缆电阻变化，通过对输电线缆进行多次温度变化测试得到输电线缆电阻值与环境温度的关系，并基于此准确确定输电线缆电阻值和电缆发热所产生的损耗，从而实现对有效输送的电能准确监测。

本发明提供的一种电能监测方法，具体包括如下步骤：

S1、选取一条输电线缆作为基础测试输电线缆；

S2、将所述基础测试输电线缆置于温度为T₁的环境中；

S3、测量温度T₁时该条输电线缆的长度L(T₁)和截面积为S(T₁)；

S4、基于步骤S3中获取的基础测试输电线缆的长度L(T₁)和截面积为S(T₁)计算温度T₁时该条输电线缆对应的电阻R(T₁)；

S5、调节所述环境温度T₁的取值分别为T₂……T_n，n为大于等于10的整数，重复步骤S3-S4得到n组环境温度T_n、输电线缆长度L(T_n)、截面积为S(T_n)及对应的电阻R(T_n)的数值，由此基于数值拟合的方法得到输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积为S的关系式：R＝f(T、L、S)；

S6、确定实际电力输送线路上输电线缆的长度L₀以及所用线缆的截面积S₀，并实时监测电力输送过程中输电线缆所处环境温度T₀；

S7、基于步骤S5获取的输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积为S的关系式和步骤S6中获取的实际输电线缆的长度L₀、所用线缆的截面积S₀以及输电线缆所处环境温度T₀确定实际输电线缆的电阻R₀＝f(T₀、L₀、S₀)；

S8、基于所获取的实际输电线缆的电阻R₀计算实际输电过程中输电线缆所产生的电能损耗值Q；

S9、根据输电线缆输入端的电能初始输入值W和所获取的实际输电过程中输电线缆所产生的电能损耗值Q计算得到输电线缆终端实际有效的输送电能E。

进一步的，所述步骤S1中选取的基础测试输电线缆与步骤S6中确定的实际电力输送线路上输电线缆的型号相同。

进一步的，所述步骤S5中所采用的数值拟合方法具体为多项式拟合、曲线拟合等方法。

进一步的，所述步骤S8中的电能损耗值Q具体计算公式为：Q＝I²R₀t，其中I为实际输电线缆中的工作电流，t为电力输送时间。

进一步的，所述步骤S9输电线缆输入端的电能初始输入值W和所获取的实际输电过程中输电线缆所产生的电能损耗值Q计算得到输电线缆终端实际有效的输送电能E，具体计算公式为：E＝W-Q。

进一步的，所述输电线缆输入端的电能初始输入值W为预设值。

本发明带来的有益效果：本发明通过确定输电线缆的电阻取值与环境温度之间的关系，在准确确定输电线缆电缆的基础上，可以有效避免由于温度变化导致电缆发生形变而无法准确确定或判断电力能源在输送过程中由电缆发热产生的损耗，从而可以实现对电力能源输送过程中的有效输送电量准确监测。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为基础测试输电线缆示意图，图(a)为线缆长度示意图，图(b)为线缆截面示意图；

图2为实际输电线缆输送电能示意图；

图3为本发明提供的一种电能监测系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例一：

参见附图1、2，本发明提供的一种电能监测方法，具体包括如下步骤：

S1、选取一条输电线缆作为基础测试输电线缆。

S2、将所述基础测试输电线缆置于温度为T₁的环境中。

S3、测量温度T₁时该条输电线缆的长度L(T₁)和截面积为S(T₁)。

S4、基于步骤S3中获取的基础测试输电线缆的长度L(T₁)和截面积为S(T₁)计算温度T₁时该条输电线缆对应的电阻R(T₁)。

电阻R(T₁)的取值既可以使用电阻测试设备进行测试，也可以根据电阻计算公式计算所得，其中电阻计算公式为：R＝ρL/S，ρ为所用线缆电阻率，L为线缆长度，S为线缆截面积。

S5、调节所述环境温度T₁的取值分别为T₂……T_n，,n为大于等于10的整数，重复步骤S3-S4得到n组环境温度Tn、输电线缆长度L(Tn)、截面积为S(Tn)及对应的电阻R(Tn)的数值，由此基于数值拟合的方法得到输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积为S的关系式：R＝f(T、L、S)。

具体方法为，通过改变温度T的取值为T₁、T₂……T_n，以及测量得到的对应温度下的电线缆的长度L(T₁)、L(T₂)……L(T_n)和截面积为S(T₁)、S(T₂)……S(T_n)计算温度T时该条输电线缆对应的电阻R(T₁)、R(T₂)……R(T_n)，并将相应数据填入下表中。

R	T	L	S
				R(T<sub>1</sub>)	T<sub>1</sub>	L(T<sub>1</sub>)	S(T<sub>1</sub>)
R(T<sub>2</sub>)	T<sub>2</sub>	L(T<sub>2</sub>)	S(T<sub>2</sub>)
				……	……	……	……
R(T<sub>n</sub>)	T<sub>n</sub>	L(T<sub>n</sub>)	S(T<sub>n</sub>)

根据上述表格中获取的数据，并采用数值拟合的方法得到线缆电阻R的具体计算公式为：R＝f(T、L、S)。

S6、确定实际电力输送线路上输电线缆的长度L₀以及所用线缆的截面积S₀，并实时监测电力输送过程中输电线缆所处环境温度T₀。

S7、基于步骤S5获取的输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积为S的关系式和步骤S6中获取的实际输电线缆的长度L₀以及所用线缆的截面积S₀，并实时监测电力输送过程中输电线缆所处环境温度T₀确定实际输电线缆的电阻R₀＝f(T₀、L₀、S₀)。

S8、基于所获取的实际输电线缆的电阻R₀计算实际输电过程中输电线缆所产生的电能损耗值Q。

进一步的，所述步骤S9根据输电线缆输入端的电能初始输入值W和所获取的实际输电过程中输电线缆所产生的电能损耗值Q计算得到输电线缆实际有效的输送电能E，具体计算公式为：E＝W-Q。

实施例二：

如图3所示，本发明还提供的一种电能监测系统，包括输入单元、温度监测模块、输电线缆电阻确定模块、电流传感器、时间模块、处理器，所述输入单元分别与输电线缆电阻确定模块、处理器连接，所述温度监测模块与所述输电线缆电阻确定模块连接，所述输电线缆电阻确定模块、电流传感器、时间模块分别与处理器连接。

进一步的，所述输入单元用于输入电力输送源输出的电量W、输电线缆的长度L₀和截面积S₀，并将电力输送源输出的电量值W发送至处理器，将输电线缆的长度L₀和截面积S₀发送至处理器输电线缆电阻确定模块。

进一步的，所述温度监测模块用于获取输电线缆所处环境温度T₀，并将其监测结果发送至所述输电线缆电阻确定模块。

进一步的，所述输电线缆电阻确定模块根据前述步骤S5中计算得到的输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积S的关系式，并基于所获取的环境温度T₀、输电线缆长度L₀、截面积S₀得到输电线缆的电阻值。

进一步的，所述电流传感器、时间模块分别用于获取输电线缆中的工作电流值I和电力输送所用时间t。

进一步的，所述输电线缆电阻确定模块、电流传感器、时间模块分别将得到的输电线缆电阻值、工作电流值和工作时间发送至处理器中，所述处理器基于获取的输电线缆电阻值、工作电流值和工作时间确定电力输送过程中的电能损耗Q，并根据电力输送源输入至输电线缆的初始电能值W和所获取的输电过程所产生的电能损耗值Q计算得到输电线缆终端实际有效的输送电能值E。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种电能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选取一条输电线缆作为基础测试输电线缆；

S2、将所述基础测试输电线缆置于温度为T₁的环境中；

S3、测量温度T₁时该条输电线缆的长度L（T₁）和截面积为S（T₁）；

S4、基于步骤S3中获取的基础测试输电线缆的长度L（T₁）和截面积为S（T₁）计算温度T₁时该条输电线缆对应的电阻R（T₁）；

S5、调节所述环境温度T₁的取值分别为T₂……T_n，重复步骤S3-S4得到n组环境温度T_n、输电线缆长度L（T_n）、截面积为S（T_n）及对应的电阻R（T_n）的数值，由此基于数值拟合的方法得到输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积为S的关系式：R=f（T、L、S）；

S7、基于步骤S5获取的输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积为S的关系式和步骤S6中获取的实际输电线缆的长度L₀、所用线缆的截面积S₀以及输电线缆所处环境温度T₀确定实际输电线缆的电阻R₀= f（T₀、L₀、S₀）；

2.根据权利要求1所述的一种电能监测方法，其特征在于，所述步骤S1中选取的基础测试输电线缆与步骤S6中确定的实际电力输送线路上输电线缆的型号相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种电能监测方法，其特征在于，所述步骤S5中所采用的数值拟合方法具体为多项式拟合、曲线拟合等方法。

4.根据权利要求1所述的一种电能监测方法，其特征在于，所述步骤S8中的电能损耗值Q具体计算公式为：Q=I²R₀t，其中I为实际输电线缆中的工作电流，t为电力输送时间。

5.根据权利要求1所述的一种电能监测方法，其特征在于，所述步骤S9输电线缆输入端的电能初始输入值W和所获取的实际输电过程中输电线缆所产生的电能损耗值Q计算得到输电线缆终端实际有效的输送电能E，具体计算公式为：E=W-Q。

6.根据权利要求5所述的一种电能监测方法，其特征在于，所述输电线缆输入端的电能初始输入值W为预设值。

7.一种电能监测系统，包括输入单元、温度监测模块、输电线缆电阻确定模块、电流传感器、时间模块、处理器，所述输入单元分别与输电线缆电阻确定模块、处理器连接，所述温度监测模块与所述输电线缆电阻确定模块连接，所述输电线缆电阻确定模块、电流传感器、时间模块分别与处理器连接；其特征在于，所述输入单元用于输入电力输送源输出的电量W、输电线缆的长度L₀和截面积S₀，并将电力输送源输出的电量值W发送至处理器，将输电线缆的长度L₀和截面积S₀发送至处理器输电线缆电阻确定模块；所述温度监测模块用于获取输电线缆所处环境温度T₀，并将其监测结果发送至所述输电线缆电阻确定模块；所述输电线缆电阻确定模块根据前述权利要求1中步骤S5中计算得到的输电线缆电阻R与环境温度T、输电线缆长度L、截面积S的关系式，并基于所获取的环境温度T₀、输电线缆长度L₀、截面积S₀得到输电线缆的电阻值。

8.根据权利要求7所述的一种电能监测系统，其特征在于，所述电流传感器、时间模块分别用于获取输电线缆中的工作电流值I和电力输送所用时间t。

9.根据权利要求7所述的一种电能监测系统，其特征在于，所述输电线缆电阻确定模块、电流传感器、时间模块分别将得到的输电线缆电阻值、工作电流值和工作时间发送至处理器中。

10.根据权利要求9所述的一种电能监测系统，其特征在于，所述处理器基于获取的输电线缆电阻值、工作电流值和工作时间确定电力输送过程中的电能损耗Q，并根据电力输送源输入至输电线缆的初始电能值W和所获取的输电过程所产生的电能损耗值Q计算得到输电线缆终端实际有效的输送电能值E。