CN111614378B - 一种载流量控制调度决策方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种载流量控制调度决策方法及装置，涉及电网运行技术领域；方法包括S1至S6的步骤；装置包括输电线路信息模块、导线信息获取模块、气象信息获取模块、载流量确定模块、输电线路电流信息获取模块和载流量控制决策模块，载流量确定模块，用于根据每个设定时刻对应的所述气象组合数据、输电线路信息和所述导线型号信息确定该时刻输电线路载流量，输电线路电流信息获取模块，用于获取所述输电线路设定时刻的电流数据；其通过输电线路信息模块、导线信息获取模块、气象信息获取模块、载流量确定模块、输电线路电流信息获取模块和载流量控制决策模块等，实现了及时控制调度载流量。
Description
技术领域
本发明涉及电网运行技术领域，尤其涉及一种载流量控制调度决策方法及装置。
背景技术
架空输电线路载流量，即某一条件下架空输电线线路的导线所能稳定承载的最大电流，是确保架空输电线路安全稳定运行的重要参数，是电网调度控制部门校核电网安全稳定、安排电网运行方式的重要指导参数。
高压、超高压和特高压输电线路的导线，除少数在大城市城区使用电力电缆外，大多选用裸导线。架空裸导线载流量主要取决于导线材料特性、环境气象条件和线路运行状态。其中，线路运行状态，只有对地或交跨距离不足、导线断股、子导线分裂间距不足等异常状态才可能影响载流量，对于正常运行维护且无异常状态的输电线路而言，在其运行寿命周期内，可以视为不影响载流量的稳定参数；导线材料特性除导线表面积污因素导致导线表面吸热系数和辐射散热系数有变化外，导线自身其它参数在其运行寿命周期内均无变化，且积污因素对载流量的影响在5％以内；而环境气象条件则取决于所处区域的实际气候情况，且环境温度、风速和太阳辐射功率密度的变化，对载流量均有较大影响。
对于环境气象条件的取值，国家标准《110kV～750kV架空输电线路设计规施》(GB50545-2010)中规定：验算导线允许载流量时，环境气温宜采用最热月平均最高温度，风速采用0.5m/s(大跨越采用0.6m/s)，太阳辐射功率密度采用0.1W/cm2(即1000W/m2)，国内实际执行中，通常采用环境气温40℃，风速0.5m/s，太阳辐射功率密度1000W/m2来计算夏季导线允许载流量。对于大多数区域而言，该环境气象条件组合是极端严苛的，以河北区域为例，经统计分析各自动气象站建站以来的气象资料，发现从未出现过如此极端的气象条件。不合理的环境气象条件取值导致计算得到的导线允许载流量偏小，无法充分发挥线路的输送能力，电网调度控制部门安全稳定校核中也经常发现线路输送能力“过载”“卡脖子”问题。
目前，关于载流量的研究大多是为了解决导线载流量取值偏小的问题，主要有两类解决方案，一类是动态增容技术，即通过在输电线路上安装微气象监测、导线温度/弧垂/张力监测等在线监测装置，动态监测载流量相关的环境和导线参数，实时计算导线载流量，动态管控导线通流能力，但该类方法需安装大量在线监测装置，投资巨大，且国内十余年来的运行经验表明，由于输电线路在线监测装置工作环境恶劣，精密的在线监测装置故障率极高，此类方案实用性不强；另一类是静态增容技术，即将现行国家标准规定的导线允许运行温度参数由70℃提高至80℃甚至90℃，但此类方法需要以现场实测数据和弧垂计算来重新校核原本按标准要求以导线温度70℃设计的弧垂，在更高导线温度下弧垂变大后，线路对地和交跨距离是否仍满足要求，否则存在线路对地和交跨距离不足的安全风险，实际操作中某一省级运维区域的输电线路，动辄数千条回路、数十万基杆塔，校核工作量巨大。此外，还有将环境温度、风速等气象资料假定为各自服从某一统计概率分布分别进行统计分析，再按照人为设定风险系数进行环境温度、风速某一概率取值后的组合参数来确定载流量的方法，但由此确定的载流量未考虑各参数实际组合出现的概率且天然自带风险，无法为偏好安全的调度控制部门所接受。
现有技术问题及思考：
如何在不增加运维工作量和安全风险的前提下，解决广域巨量输电线路及时控制调度载流量的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种载流量控制调度决策方法及装置，其通过输电线路信息模块、导线信息获取模块、气象信息获取模块、载流量确定模块、输电线路电流信息获取模块和载流量控制决策模块等，实现了及时控制调度载流量。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种载流量控制调度决策方法包括以下步骤，
步骤S3：基于输电线路分段杆塔地理位置信息和气象监测站点的地理位置信息进行两者之间的距离分析，在数据库中对每一分段的邻域气象监测站点字段标记满足邻域条件的气象监测站点编号；
步骤S4：按设定的时间间隔获取气象监测站点的气象监测数据；
步骤S5：对输电线路每一分段，获取导线型号信息后，使用考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法计算基于邻域气象监测站点实时气象监测数据的载流量数值，将输电线路每一分段的载流量最小值作为该输电线路的实时额定载流量。
进一步的技术方案在于：还包括在步骤S3之前的步骤S1和步骤S2以及在步骤S5之后的步骤S6，
步骤S1：获取输电线路运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息和分段信息；
步骤S2：获取气象监测站点的编号和地理位置信息；
步骤S6：获取输电线路的电流数据，根据输电线路运行编号进行匹配，计算输电线路实时电流数据与载流量计算值之比，根据比值大小将输电线路分别标记为无风险线路、重载线路或者过载线路，对重载线路发布预警信息，对过载线路发布负荷控制告警信息。
进一步的技术方案在于：获取输电线路运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息和分段信息，其中，分段的方法为，将输电线路按相导线分裂根数和相导线型号差异划分区段，该区段内的杆塔地理位置信息按杆塔运行编号连接形成的线即为分段地理位置信息。
进一步的技术方案在于：基于输电线路分段地理位置信息和气象监测站点的地理坐标信息进行两者之间的距离分析；对于存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将距离不大于邻域阈值的气象监测站点标记为邻域气象监测站；对于不存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将距离最近的气象监测站点均标记为邻域气象监测站；在数据库中对每一分段的邻域气象监测站点字段标记满足邻域条件的气象监测站点编号。
进一步的技术方案在于：按设定的时间间隔获取同一时刻所有气象监测站点的实时气象监测数据和所有输电线路的实时电流数据，气象监测站点的实时气象监测数据包括观测时刻气温、自记10分钟平均风速和所在地该时刻理论最大太阳辐射功率密度，输电线路的实时电流数据包括交流A、B和C三相电流，或者包括直流正极和负极电流。
进一步的技术方案在于：对所有输电线路每一分段，获取导线型号信息后，使用考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法计算基于邻域气象监测站点实时气象监测数据的载流量数值，将输电线路每一分段的载流量最小值作为该输电线路的实时额定载流量，包括：
对于交流电阻计算，判断所述导线中铝线层数是否满足预设铝线层数，在所述铝线层数满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、导线内金属芯直径和金属芯截面积确定导线交流电阻；在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线直流电阻、铝线的截面积和导线内金属芯直径确定导线交流电阻；
考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法如下，以导线最高允许运行温度下的直流电阻为初始值代入导线载流量热平衡方程计算载流量初始值，然后使用载流量初始值计算交直流电阻比，得到导线交流电阻初始值，再将导线交流电阻初始值代入导线载流量热平衡方程计算载流量，以计算得到的载流量再计算导线交流电阻，依次类推，迭代计算直至载流量数值与上一轮迭代计算结果小于设定数值，则将该载流量计算值作为载流量的最终计算结果；
对于导线载流量热平衡方程，即每一时刻对应的所述导线表面辐射散热量、所述导线对流散热量、所述导体表面吸收热量和所述导线交流电阻确定预设导线载流量保持导线发热与散热平衡；
对于一个分段而言，利用其一邻域气象监测站点的环境参数可以计算得到一个载流量计算值，存在两个及以上邻域气象监测站点的分段，取其中的最小值作为该分段载流量计算值；
对于一条输电线路而言，则取所有分段的载流量计算值最小值作为该输电线路的额定载流量。
一种载流量控制调度决策装置包括输电线路信息模块、导线信息获取模块、气象信息获取模块、载流量确定模块、输电线路电流信息获取模块和载流量控制决策模块，
气象信息获取模块，用于存储和获取气象观测数据，得到气象数据组合库，所述气象数据组合库包括与每个观测时刻对应的气象组合数据；
载流量确定模块，用于根据每个设定时刻对应的所述气象组合数据、输电线路信息和所述导线型号信息确定该时刻输电线路载流量；
输电线路电流信息获取模块，用于获取所述输电线路设定时刻的电流数据。
进一步的技术方案在于：输电线路信息模块，用于存储和获取所述输电线路的运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息和分段信息，得到输电线路数据库；
导线信息获取模块，用于存储和获取所述导线的型号信息，得到导线型号信息库，根据所述型号信息确定导线交流电阻；
载流量控制决策模块，用于比较所述输电线路设定时刻的电流数据和所述输电线路载流量，并输出载流量控制决策信息。
一种终端设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
其通过S1至S6的步骤等，实现了及时控制调度载流量。
其通过输电线路信息模块、导线信息获取模块、气象信息获取模块、载流量确定模块、输电线路电流信息获取模块和载流量控制决策模块等，实现了及时控制调度载流量。
详见具体实施方式部分描述。
附图说明
图1是本发明中载流量控制调度决策方法的流程图；
图2是本发明中S501～S504步骤的流程图；
图3是本发明中S505～S513步骤的流程图；
图4是本发明中载流量控制调度决策装置的原理框图；
图5是本发明中终端设备的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1：
如图1～图3所示，本发明公开了一种载流量控制调度决策方法包括如下步骤：
步骤S1，获取输电线路运行编号、导线型号、杆塔坐标、分段信息等，得到输电线路信息数据库。
具体的，获取输电线路运行编号、名称、导线型号、全线杆塔坐标、按相导线分裂根数和导线型号不同而进行分段的分段信息。
一个实施例中，某220kV线路运行编号为xx站231间隔至xx站253间隔，全线导线型号包括2×LGJ-300、2×LGJ-240和LGJ-400，全线杆塔50基，杆塔坐标经度117.203E至117.227E，纬度38.355N至38.551N，按相导线分裂根数和导线型号不同而进行分段如表1所示：
表1：
| 分段 | 导线 | 杆塔范围 | 坐标经度范围 | 坐标纬度范围 |
| FD1 | 2×LGJ-240 | #1至#10 | 117.203E至117.212E | 38.355N至38.404N |
| FD2 | 2×LGJ-300 | #10至#23 | 117.212E至117.218E | 38.404N至38.462N |
| FD3 | LGJ-400 | #23至#47 | 117.218E至117.226E | 38.462N至38.549N |
| FD4 | 2×LGJ-300 | #47至#50 | 117.226E至117.227E | 38.549N至38.551N |
步骤S2，获取气象监测站点的编号、地理位置信息。
步骤S3，基于所有输电线路分段杆塔地理位置信息和气象监测站点的地理位置信息进行两者之间的距离分析，在数据库中对各分段的邻域气象监测站点字段标记满足邻域条件的气象监测站点编号。
具体的，分析分段地理位置与气象监测站点之间的距离，对于距离满足邻域条件的气象监测站点就确定为该分段的邻域气象监测站点。邻域条件可以根据气象地理特征和气象监测站点密度进行设置。
对于存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将所有距离不大于邻域阈值的气象监测站点均标记为邻域气象监测站；对于不存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将距离最近的气象监测站点均标记为邻域气象监测站。
一个实施例中，某一广域内气象地理特征基本一致且60％以上的地域在30公里网格内至少有一个气象监测站点，将距离30公里作为邻域条件。对于某一分段FD1与气象监测站点距离分析中分别为距离25.3公里的站点ZD1、距离14.9公里的站点ZD2、距离为22.8公里的ZD3满足邻域条件，将ZD1、ZD2、ZD3标记为FD1的邻域气象监测站点。对于某一分段FD5，最近的气象监测站点为距离51.2公里的气象监测站点ZD5，只将ZD5标记为FD5的邻域气象站点。
步骤S4，按设定的时间间隔获取所有气象监测站点的实时气象监测数据。
具体的，获取气象监测站点的编号、地理经纬度坐标、海拔高度、气温、10分钟平均风速，计算得到该纬度的太阳辐射功率密度，所述气温、10分钟平均风速、太阳辐射功率密度组合成气象环境数据库。
一个实施例中，根据所述纬度确定对应观测时刻的太阳辐射功率密度，包括：
通过
Qse＝Ksolar·Qs
确定对应观测时刻的太阳辐射功率密度Qse；其中Qs为太阳辐射功率，Ksolar为海拔高度修正系数。
具体的，可以通过
Ksolar＝1+1.148·10-4·He-1.108·10-8·He 2
确定海拔高度修正系数Ksolar。其中，He为海拔高度。
具体的，可以通过
Qs＝A+B·Hc+C·Hc 2+D·Hc 3+E·Hc 4+F·Hc 5+G·Hc 6
确定太阳辐射功率Qs。其中，Hc为太阳高度角；A、B、C、D、E、F、G为空气质量相关的常数，依IEEE 738-2012标准，各参数取值如表2所示：
表2：
| 系数 | 空气无污染 | 空气污染时 |
| A | –42.2391 | 53.1821 |
| B | 63.8044 | 14.2110 |
| C | –1.9220 | 6.6138×10–1 |
| D | 3.46921×10–2 | –3.1658×10–2 |
| E | –3.61118×10–4 | +5.4654×10–4 |
| F | 1.94318×10–6 | –4.3446×10–6 |
| G | –4.07608×10–9 | +1.3236×10–8 |
具体的，可以通过
Hc＝arcsin[cos(Lat)·cos(δ)·cos(ω)+sin(Lat)·sin(δ)]
确定太阳高度角Hc。其中，Lat为所述纬度，ω为时间角，δ为太阳赤纬角。
具体的，可以通过
ω＝15·(time-12)
确定时间角ω。其中，time为观测时刻，可以为整点时刻观测，也可以为非整点观测时刻，time从凌晨0点开始，按24小时制取值，例如下午1点为13点，time＝13，例如，中午12:00的ω为0°，上午11:00的ω为-15°，下午14:00的ω为30°；time为非整点观测时刻时，将分钟和秒数均折算为小时制，例如，观测时刻为14:30:45，time＝14+(30+45/60)/60＝14.5125。
具体的，可以通过
确定太阳赤纬角δ。其中，N为观测时刻对应的当前天数，一年中1月1日为第1天，依次到第N天，夏至N＝172，冬至N＝355。太阳赤纬角δ的范围一般为-23.45°至+23.45°，北半球夏至日太阳赤纬角δ为-23.45°。
步骤S5对所有输电线路各分段，获取导线型号信息后，使用考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法计算基于邻域气象监测站点实时气象监测数据的各分段载流量数值，同时将输电线路各分段的载流量最小值作为该输电线路的实时额定载流量。
首先计算某一输电线路某一分段对应导线的交流电阻。
具体的，步骤S501，获取导线型号信息，包括导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、导线中铝线层数、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、铝线的截面积、导线内金属芯直径和金属芯截面积，得到导线信息数据库。
一个实施例中，双分裂导线分裂间距400mm，其它相关信息如表3所示：
表3：
步骤S502判断所述导线中铝线层数是否满足预设铝线层数。
步骤S503在所述铝线层数满足预设铝线层数时，确定导线交流电阻计算方法为根据所述导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、导线内金属芯直径和金属芯截面积计算。
步骤S504在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，确定导线交流电阻计算方法为根据所述导线外径、导线直流电阻、铝线的截面积和导线内金属芯直径计算。
一个实施例中，所述导线的型号信息可以包括导线的交直流电阻比和直流电阻。对于铁磁芯导线，导线交流电阻一般用直流电阻乘以交直流电阻比来确定，具体为：
通过
RacT＝β·RdT
确定所述导线交流电阻RacT。其中，RacT是基准气温为T时导线的交流电阻，RdT是基准气温为T时导线的直流电阻，β是导线的交直流电阻比。
具体的，直流电阻RdT与基准气温之间是线性关系。可以通过
RdT＝Rd20[1+α·(T-20)]
确定直流电阻RdT。其中，α为导体的温度系数。
对于钢芯铝导线或铝包钢芯铝导线，计算导线的交流电阻需要同时考虑集肤和邻近效应以及钢芯的磁滞和涡流损耗。
集肤效应是指：导线处于交变电磁场中时，由于电磁感应，使得电流或磁通在导体中分布不均匀，越靠近导线表面处其电流密度或磁通密度越大；邻近效应是指：当两根导线平行并联流过同方向的电流时，由于电磁感应，两根导线相邻侧的电流密度小、相反侧的电流密度大。
另外，钢芯铝导线中间的钢芯材料为铁磁物质，铁磁物质是由许多叫做磁畴的天然磁化区域组成。铁磁物质在反复磁化过程中，磁畴反复转向要消耗一部分能量来克服磁畴间的摩擦，从而产生磁滞损耗。此外，当导体处于变化磁场中，就会在其中产生感应电动势，这个电动势在导体中会形成旋涡形状的感应电流，由于导体的电阻很小，涡流可能达到很大的强度，从而产生很大的热效应，即涡流损耗。
一个实施例中，所述导线型号信息包括导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、导线中铝线层数、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、铝线的截面积、导线内金属芯直径和金属芯截面积。其中，导线直流电阻可以由上述实施例中的方法得到。
如图2所示，根据所述型号信息确定导线交流电阻算法的具体实现流程包括：
步骤S502，判断所述导线中铝线层数是否满足预设铝线层数。
步骤S503，在所述铝线层数满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、导线内金属芯直径和金属芯截面积确定导线交流电阻。
具体的，在所述铝线层数满足预设铝线层数时，例如该导线的铝线层数为1，本实施例采用Morgan算法，根据所述导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度和铝线的截面积确定导线交流电阻。
一个实施例中，在所述铝线层数满足预设铝线层数时，可以通过
RT＝RdT+△R1+△R2
确定所述导线交流电阻。其中，RT为基准气温为T时的导线交流电阻；RdT为基准气温为T时的导线直流电阻；△R1为磁滞效应和涡流效应引起的电阻增量；△R2为集肤效应和邻近效应引起的电阻增量。
具体的，可以通过
确定磁滞效应和涡流效应引起的电阻增量△R1。其中Ag为金属芯截面积；f为观测时刻导线中的电流频率；Nm为第m层铝线的总匝数；μ为钢芯复合导磁率；tan(δ)为磁损耗角正切。
具体的，通过
确定第m层铝线的总匝数Nm。其中，nm为第m层铝线根数；Im为第m层铝线的节距长度。
另外，μ·tan(δ)可以由导线相应的磁场强度数据决定，μ·tan(δ)的具体取值如表4所示：
表4：
具体的，通过
△R2＝RdT[Ys·(1-φ)-1/2-1]
确定集肤效应和邻近效应引起的电阻增量△R2。其中，RdT为基准气温为T时的导线直流电阻；Ys为集肤效应引起的电阻增量；φ为邻近效应引起的电阻增量。
具体的，通过
确定集肤效应引起的电阻增量Ys。
通过
确定邻近效应引起的电阻增量φ。
具体的，通过
确定a(z)。通过
确定b(z)。通过
确定λ。通过
确定z。通过
确定β。通过
确定y。通过
确定γ。通过
确定A；其中，D为该导线外径，d为金属芯直径，s为导线分裂间距，f为观测时刻导线中的电流频率。
步骤S504，在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线直流电阻、铝线的截面积和导线内金属芯直径确定导线交流电阻。
具体的，在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，例如所述铝线层数不为1，本实施例则采用JCS 0374-2003标准，，根据所述导线外径、导线直流电阻、铝线的截面积和导线内金属芯直径确定导线交流电阻。
一个实施例中，在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，通过：
RT＝K1·K2·RdT
确定导线交流电阻。其中，RT是基准气温为T时的导线交流电阻；RdT是基准气温为T时导线的直流电阻；K1是集肤效应系数；K2是金属芯损耗系数。
对于铝导线，通过
K1＝0.99609+0.018578x-0.030263x2+0.020735x3
确定集肤效应系数K1。其中，通过
确定x。其中，f为观测时刻导线中的电流频率，RdT为基准气温为T时导线的直流电阻。
对于钢芯铝导线，通过
K1＝0.99609+0.018578x-0.030263x2+0.020735x3
确定集肤效应系数K1。
具体的，通过
确定x；其中，f为电流频率，D为该导线外径，d为金属芯直径，RdT为基准气温为T时导线的直流电阻。
对于铝导线和铝合金导线，金属芯损耗系数K2为常数1.0。
对于外层为偶数层铝线的钢芯铝导线，金属芯损耗系数K2为常数1.0。
对于外层铝线为3层及以上奇数层的钢芯铝导线，通过
K2＝0.99947+0.028895y-0.0059348y2+0.00042259y3
确定金属芯损耗系数K2。其中，y可以通过
得到，I为对应观测时刻的导线电流，Aa为铝线截面积。按上述方法计算的集肤效应系数K1和金属芯损耗系数K2值小于1.0的，均取为1.0。
步骤S505根据步骤S501至步骤S504确定的算法计算得到所述导线交流电阻，其中，未经后述步骤反馈电流参数前将电流数值前，预置电流(导线载流量)为0安培。
步骤S506根据所述导线外径、气温和导线辐射散热系数确定导线表面辐射散热量；
具体的，通过
Prad＝sπDKe(T2 4-T1 4)
确定导体表面辐射散热Prad。其中，s为玻尔兹曼常数，取值为5.67×10-8，D为导线外径，Ke为导线辐射散热系数，取值为0.6，T1为基准气温，T2为最终热平衡温度，最终热平衡温度是指导线长期允许运行的最高温度，T2的取值可以参见GB 50545-2010等相关标准。
步骤S507根据所述导线外径、气温、风速和导体表面空气导热系数确定导线对流散热量；
具体的，通过
Prad＝sπDKe(T2 4-T1 4)
确定导体表面辐射散热Prad。其中，s为玻尔兹曼常数，取值为5.67×10-8，D为导线外径，Ke为导线辐射散热系数，取值为0.6，T1为基准气温，T2为最终热平衡温度，最终热平衡温度是指导线长期允许运行的最高温度，T2的取值可以参见GB 50545-2010等相关标准。
步骤S508根据所述导线外径、所述太阳辐射功率密度和导线表面太阳辐射吸热系数确定导体表面吸收热量；
具体的，通过
Psol＝γ·D·Si
确定导体表面吸收热量Psol。其中，γ为导线表面太阳辐射吸热系数，可以取值为0.9，D为导体外径，Si为太阳辐射功率密度。
步骤S509根据该时刻对应的所述导线表面辐射散热量、所述导线对流散热量、所述导体表面吸收热量和所述导线交流电阻确定导线载流量初值。
一个实施例中，步骤S508中所述的根据每个观测时刻对应的所述导线表面辐射散热量、所述导线对流散热量、所述导体表面吸收热量和所述导线交流电阻确定预设导线载流量的具体实现流程包括：
通过
Imax＝[(Prad+Pconv-Psol)/RT2]1/2
确定所述预设导线载流量Imax；其中，Prad为所述导线表面辐射散热量，Pconv为所述导线对流散热量，Psol为所述导体表面吸收热量，RT2为所述导线交流电阻。
步骤S510以该载流量初值重复步骤S505对导线交流电阻进行修正后，基于修正后的导线交流电阻重复步骤S506至S509，重新计算导线载流量，判断重新计算后的载流量与上一次载流量计算值的差值是否满足阈值条件，示例性的阈值条件为两次计算载流量差值小于0.5A。
步骤S511将满足所述阈值条件的导线载流量确定为该分段基于该邻域气象监测点气象监测数据的导线载流量。
步骤S512比较该时刻该分段基于各邻域气象监测点气象监测数据的导线载流量，取其最小值作为该时刻该分段载流量。
步骤S513比较该时刻某一输电线路所有分段的载流量，取其最小值作为该时刻该输电线路的载流量。
示例性的，某一输电线路共有4个分段，每个分段都共同有3个邻域气象站，邻域气象站ZD1的气象数据组合为气温30℃、风速1m/s、日照辐射功率密度1000W/m2，邻域气象站ZD2的气象数据组合为气温35℃、风速2m/s、日照辐射功率密度1000W/m2，邻域气象站ZD3的气象数据组合为气温35℃、风速1m/s、日照辐射功率密度1000W/m2，通过本实施例确定的分段载流量如表5所示：
表5：
步骤S6获取所有输电线路的电流数据，根据输电线路运行编号进行匹配，计算所有输电线路实时电流数据与载流量计算值之比，根据比值大小将输电线路分别标记为无风险线路、重载线路和过载线路，对重载线路发布预警信息，对过载线路发布负荷控制告警信息。
以上述示例比较传统方法来看，按夏季气象数据组合为气温40℃、风速0.5m/s、日照辐射功率密度1000W/m2，LGJ-400导线的载流量为583A，实时计算的载流量比传统控制手段提升了38.9％；该时刻线路三相电流最大值为525A，按传统调度控制策略，载流量已达额定值的90％，应发布重载预警，而按本方法所述调度控制策略，负载仅为额定值的65％，仍能承受较大的负荷增长压力。
实施例2：
如图4所示，对应于上述实施例1所述的载流量控制调度决策方法，本发明实施例2导线载流量确定装置的原理框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
该装置包括：输电线路信息模块110、导线信息模块120、气象信息获取模块130、载流量确定模块140、输电线路电流信息获取模块150、载流量控制决策模块160。
输电线路信息模块110，用于存储和获取所述输电线路的运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息、分段信息、邻域气象监测站点标记等，得到输电线路数据库。
导线信息获取模块120，用于存储和获取所述导线的型号信息，得到导线型号信息库，根据所述型号信息确定导线交流电阻；导线型号信息包括导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、导线中铝线层数、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、铝线的截面积、导线内金属芯直径和金属芯截面积。
气象信息获取模块130，用于存储和获取气象观测数据，得到气象数据组合库，所述气象数据组合库包括与每个观测时刻对应的气象组合数据；气象组合数据包括观测得到的气温、自记10分钟平均风速以及计算得到的所在地该时刻太阳辐射功率密度。
载流量确定模块140，用于根据每个设定时刻对应的所述气象组合数据、输电线路信息和所述导线型号信息确定该时刻输电线路载流量。
输电线路电流信息获取模块150，用于获取所述输电线路设定时刻的电流数据。
载流量控制决策模块160，用于比较所述输电线路设定时刻的电流数据和所述输电线路载流量，并输出载流量控制决策信息。
实施例3：
如图5所示，是本发明实施例3提供的终端设备100的原理框图。该实施例所述的终端设备100包括：处理器140、存储器150以及存储在所述存储器150中并可在所述处理器140上运行的计算机程序151，例如导线载流量确定方法的程序。所述处理器140在执行所述计算机程序151时实现上述各个导线载流量确定方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1至S3。或者，所述处理器140执行所述计算机程序151时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块110至130的功能。
示例性的，所述计算机程序151可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器150中，并由所述处理器140执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序151在所述终端设备100中的执行过程。例如，所述计算机程序151可以被分割成气象信息获取模块、导线信息获取模块和载流量确定模块，各模块具体功能如下：
气象信息获取模块用于获取导线的气象观测数据并进行归一化，得到气象数据组合库，所述气象数据组合库包括与每个观测时刻对应的气象组合数据。
导线信息获取模块用于获取所述导线的型号信息，根据所述型号信息确定导线交流电阻。
载流量确定模块用于根据每个观测时刻对应的所述气象组合数据、所述型号信息和所述导线交流电阻确定预设时间段的导线载流量。
一个实施例中，所述气象组合数据包括：气温、10分钟平均风速和太阳辐射功率密度。
所述气象信息获取模块具体用于：
获取气象站纬度和海拔高度及其记录的气温数据、10分钟平均风速数据、。
根据所述纬度和所述海拔高度确定对应观测时刻的太阳辐射功率密度。
每个观测时刻的所述气温、所述10分钟平均风速和所述太阳辐射功率密度组成所述气象数据组合库。
所述终端设备100可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备100可包括，但不仅限于处理器140、存储器150。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备100的示例，并不构成对终端设备100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备100还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器140可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器150可以是终端设备100的内部存储单元，例如终端设备100的硬盘或内存。所述存储器150也可以是终端设备100的外部存储设备，例如终端设备100上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器150还可以既包括终端设备100的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器150用于存储所述计算机程序以及终端设备100所需的其他程序和数据。所述存储器150还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请的发明构思：
现有技术中，对于载流量按照累积的历史气象资料形成多年某一个时间段，如月、季度，某一型号导线载流量的极小值作为该时间段该型号导线的载流量。一般多年修正一次，便于大量使用的需要输入固定数值的相关电力自动控制装置参数配置用。现有技术人为实际并不需要实时数据，也不需要在调度部门配置相应装置，只需要在研究部门有相应装置就行。
相对于申请号码为201811123890.X，专利名称为导线载流量确定方法和装置的技术方案，本申请克服传统偏见，直接根据实时气象数据确定线路载流量，辅助调控人员进行负荷控制决策，同时实时计算的载流量肯定也比历史极值数据能更好的发挥线路载流量潜力。需要在各级调控部门配置相应装置并深度嵌入原有调控系统。
以国内各级输变电设备运维单位现普遍应用的调度控制系统、生产管理系统以及与气象部门合作的电力气象信息系统为基础，通过本发明所述的方法和装置获取相关系统中的数据加以应用，解决广域大批量输电线路载流量实时核定问题。
本申请的技术贡献：
本发明实施例的第一方面提供了一种载流量控制调度决策方法，包括：
步骤S1：获取输电线路运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息、分段信息。
获取输电线路运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息、分段信息，得到输电线路信息数据库；其中，分段的方法为，将输电线路按相导线分裂根数和相导线型号差异划分为不同区段，该区段内的杆塔地理位置信息按杆塔运行编号连接形成的线即为分段地理位置信息；
步骤S2：获取气象监测站点的编号和地理位置信息。
步骤S3：基于所有输电线路分段杆塔地理位置信息和气象监测站点的地理位置信息进行两者之间的距离分析，在数据库中对各分段的邻域气象监测站点字段标记满足邻域条件的气象监测站点编号。
基于所有输电线路分段杆塔地理位置信息和气象监测站点的地理位置信息进行两者之间的距离分析，在数据库中对各分段的邻域气象监测站点字段标记满足邻域条件的气象监测站点编号；其中，对于存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将所有距离不大于邻域阈值的气象监测站点均标记为邻域气象监测站；对于不存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将距离最近的气象监测站点均标记为邻域气象监测站。
步骤S4：按设定的时间间隔获取所有气象监测站点的实时气象监测数据。
步骤S5：对所有输电线路各分段，获取导线型号信息后，使用考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法计算基于邻域气象监测站点实时气象监测数据的载流量数值，同时将输电线路各分段的载流量最小值作为该输电线路的实时额定载流量。其中，
获取导线型号信息，得到导线参数数据库，其中，导线型号信息包括导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、导线中铝线层数、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、铝线的截面积、导线内金属芯直径和金属芯截面积。
可选，确定导线交流电阻的方法为：判断所述导线中铝线层数是否满足预设铝线层数；在所述铝线层数满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、导线内金属芯直径和金属芯截面积确定导线交流电阻；在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线直流电阻、铝线的截面积和导线内金属芯直径确定导线交流电阻。
根据该时刻对应的某一分段的导线型号信息和其某一邻域气象监测点气象监测数据，根据所述导线外径、气温和导线辐射散热系数确定导线表面辐射散热量。
根据所述导线外径、气温、风速和导体表面空气导热系数确定导线对流散热量。
根据所述导线外径、所述太阳辐射功率密度和导线表面太阳辐射吸热系数确定导体表面吸收热量。
根据该时刻对应的所述导线表面辐射散热量、所述导线对流散热量、所述导体表面吸收热量和所述导线交流电阻确定导线载流量初值。
以该载流量初值对导线交流电阻进行修正后，基于修正后的导线交流电阻重新计算导线载流量，判断重新计算后的载流量与上一次载流量计算值的差值是否满足阈值条件。
将满足所述阈值条件的导线载流量确定为预设该时刻该分段基于该邻域气象监测点气象监测数据的导线载流量。
比较该时刻该分段基于各邻域气象监测点气象监测数据的导线载流量，取其最小值作为该时刻该分段的载流量。
比较该时刻某一输电线路所有分段的载流量，取其最小值作为该时刻该输电线路的载流量。
步骤S6：获取所有输电线路的电流数据，根据输电线路运行编号进行匹配，计算所有输电线路实时电流数据与载流量计算值之比，根据比值大小将输电线路分别标记为无风险线路、重载线路和过载线路，对重载线路发布预警信息，对过载线路发布负荷控制告警信息。
获取输电线路实时电流数据，得到输电线路实时电流数据库；其中，输电线路的实时电流数据包括交流A、B、C三相电流或直流正极、负极电流。
根据输电线路运行编号进行匹配，计算所有输电线路实时电流数据与载流量计算值之比，根据比值大小将输电线路分别标记为无风险线路、重载线路和过载线路，对重载线路发布预警信息，对过载线路发布负荷控制告警信息。
本发明实施例的第二方面提供了一种载流量控制调度决策装置包括：
输电线路信息模块，用于存储和获取所述输电线路的运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息、分段信息、邻域气象监测站点标记等，得到输电线路数据库。
导线信息获取模块，用于存储和获取所述导线的型号信息，得到导线型号信息库，根据所述型号信息确定导线交流电阻；导线型号信息包括导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、导线中铝线层数、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、铝线的截面积、导线内金属芯直径和金属芯截面积。
气象信息获取模块，用于存储和获取气象观测数据，得到气象数据组合库，所述气象数据组合库包括与每个观测时刻对应的气象组合数据；气象组合数据包括观测得到的气温、自记10分钟平均风速以及计算得到的所在地该时刻太阳辐射功率密度。
载流量确定模块，用于根据每个设定时刻对应的所述气象组合数据、输电线路信息和所述导线型号信息确定该时刻输电线路载流量。
输电线路电流信息获取模块，用于获取所述输电线路设定时刻的电流数据。
载流量控制决策模块，用于比较所述输电线路设定时刻的电流数据和所述输电线路载流量，并输出载流量控制决策信息。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述载流量控制调度决策方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述载流量控制调度决策方法的步骤。
本申请保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：
获取广域自动气象观测站点的实时气象观测数据,对每一条输电线路按导线型号分段，提取其邻域气象站点的载流量相关气象数据,根据输电线路分段和邻域气象数据综合确定线路额定载流量，使得确定的输电线路载流量更贴合实际环境，更加精确合理，可以充分发挥线路的输送能力；且考虑到各级输变电设备运维单位现普遍应用有调度控制系统、生产管理系统以及与气象部门合作的电力气象信息系统，通过本发明所述的方法和装置获取相关系统中的数据，辅助调度载流量控制决策，可在不增加安全风险的前提下，以极低投入较大的改善输电线路载流量管控现状。
Claims (8)
1.一种载流量控制调度决策方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤S1：获取输电线路的运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息和分段信息；
步骤S2：获取气象监测站点的编号和地理位置信息；
步骤S3：基于输电线路的杆塔地理位置信息和气象监测站点的地理位置信息进行两者之间的距离分析，在数据库中对每一分段的邻域气象监测站点字段标记满足邻域条件的气象监测站点编号；
步骤S4：按设定的时间间隔获取气象监测站点的气象监测数据；
步骤S5：对输电线路每一分段，获取导线型号信息后，使用考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法计算基于邻域气象监测站点实时气象监测数据的载流量数值，将输电线路每一分段的载流量最小值作为该输电线路的实时额定载流量；
步骤S6：获取输电线路的电流数据，根据输电线路运行编号进行匹配，计算输电线路实时电流数据与载流量计算值之比，根据比值大小将输电线路分别标记为无风险线路、重载线路或者过载线路，对重载线路发布预警信息，对过载线路发布负荷控制告警信息；
对所有输电线路每一分段，获取导线型号信息后，使用考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法计算基于邻域气象监测站点实时气象监测数据的载流量数值，将输电线路每一分段的载流量最小值作为该输电线路的实时额定载流量，包括：
对于交流电阻计算，判断所述导线中铝线层数是否满足预设铝线层数，在所述铝线层数满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线分裂间距、导线直流电阻、每层的铝线层中铝线根数、铝线的节距长度、导线内金属芯直径和金属芯截面积确定导线交流电阻；在所述铝线层数不满足预设铝线层数时，根据所述导线外径、导线直流电阻、铝线的截面积和导线内金属芯直径确定导线交流电阻；
考虑导线交流电阻与载流量关联性的迭代算法如下，以导线最高允许运行温度下的直流电阻为初始值代入导线载流量热平衡方程计算载流量初始值，然后使用载流量初始值计算交直流电阻比，得到导线交流电阻初始值，再将导线交流电阻初始值代入导线载流量热平衡方程计算载流量，以计算得到的载流量再计算导线交流电阻，依次类推，迭代计算直至载流量数值与上一轮迭代计算结果小于设定数值，则将该载流量计算值作为载流量的最终计算结果；
对于导线载流量热平衡方程，即每一时刻对应的所述导线表面辐射散热量、所述导线对流散热量、导体表面吸收热量和所述导线交流电阻确定预设导线载流量保持导线发热与散热平衡；
对于一个分段而言，利用其一邻域气象监测站点的环境参数可以计算得到一个载流量计算值，存在两个及以上邻域气象监测站点的分段，取其中的最小值作为该分段载流量计算值；
对于一条输电线路而言，则取所有分段的载流量计算值最小值作为该输电线路的额定载流量；
所述输电线路的电流数据包括实时获取的交流输电线路A、B、C三相电流和直流正极、负极电流。
2.根据权利要求1所述的一种载流量控制调度决策方法，其特征在于：获取输电线路的运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息和分段信息，其中，分段的方法为，将输电线路按相导线分裂根数和相导线型号差异划分区段，该区段内的杆塔地理位置信息按杆塔运行编号连接形成的线即为分段地理位置信息。
3.根据权利要求1所述的一种载流量控制调度决策方法，其特征在于：基于输电线路的杆塔地理位置信息和气象监测站点的地理坐标信息进行两者之间的距离分析；对于存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将距离不大于邻域阈值的气象监测站点标记为邻域气象监测站；对于不存在距离不大于邻域阈值的气象监测站点的分段，将距离最近的气象监测站点均标记为邻域气象监测站；在数据库中对每一分段的邻域气象监测站点字段标记满足邻域条件的气象监测站点编号。
4.根据权利要求1所述的一种载流量控制调度决策方法，其特征在于：按设定的时间间隔获取同一时刻所有气象监测站点的实时气象监测数据，气象监测站点的实时气象监测数据包括观测时刻气温、自记10分钟平均风速和所在地该时刻理论最大太阳辐射功率密度。
5.一种载流量控制调度决策装置，其特征在于：根据权利要求1中载流量控制调度决策方法，包括输电线路信息模块、导线信息获取模块、气象信息获取模块、载流量确定模块、输电线路电流信息获取模块和载流量控制决策模块，
气象信息获取模块，用于存储和获取气象观测数据，得到气象数据组合库，所述气象数据组合库包括与每个观测时刻对应的气象组合数据；
载流量确定模块，用于根据每个设定时刻对应的所述气象组合数据、输电线路信息和所述导线型号信息确定该时刻输电线路载流量；
输电线路电流信息获取模块，用于获取所述输电线路设定时刻的电流数据。
6.根据权利要求5所述的一种载流量控制调度决策装置，其特征在于：输电线路信息模块，用于存储和获取所述输电线路的运行编号、导线型号、杆塔地理位置信息和分段信息，得到输电线路数据库；
导线信息获取模块，用于存储和获取所述导线的型号信息，得到导线型号信息库，根据所述型号信息确定导线交流电阻；
载流量控制决策模块，用于比较所述输电线路设定时刻的电流数据和所述输电线路载流量，并输出载流量控制决策信息。
7.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
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