CN111814344A - 一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备，包括以下步骤：构建架空输电线路散热函数，建立架空输电线路散热模型，利用架空输电线路散热模型来求解架空输电线路的散热函数的数值，并根据散热函数的数值计算架空输电线路的导线载流量；本发明通过架空输电线路散热模型来实现架空输电线路载流量的计算，并且在计算过程所需测量的参数少，不需要过多的传感器，能够有效提高计算架空输电线路载流量的准确率。

Description

一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备。

背景技术

近年来，随着我国经济的持续快速发展，用电量持续增加，输电能力瓶颈问题非常突出，尤其是在经济发达地区，电力供应短缺成为制约经济发展的主要原因之一。

电网运行中也面临着一些困难，首先，输送能力不足造成的窝电，有些线路的输送容量的热稳定限额已严重制约系统内的容量输送，尤其是在事故或检修状态下线路互通容量不足，造成压限负荷，使电网运行经济性和可靠性下降。其次，输送能力不足造成运行方式难以安排，N-1工作方式下运行风险大，难以统筹合理安排。所以需要有一种能实时实地求取输电线路载流量的方法。

目前运行电网大都采用单一环境温度决定输电线路热稳定电流，与实际温度没有挂钩，造成线路输电能力的浪费。应用广泛的气候模型的输电线路最大载流量计算涉及的传感器较多，传感器中存在测量误差导致计算的准确性较低，且系统设计成本也很高。

综上所述，现有技术中输电线路最大载流量的计算方法所涉及的传感器较多，存在着计算准确率低的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备，用于解决现有技术中输电线路最大载流量的计算方法所涉及的传感器较多，存在着计算准确率低的技术问题。

本发明提供的一种架空输电线路载流量计算方法，包括以下步骤：

S1：构建架空输电线路散热函数，基于架空输电线路散热函数建立架空输电线路散热模型；

S2：根据建立的架空输电线路散热模型，计算架空输电线路在稳态时的散热函数的数值；

S3：基于散热函数的数值计算架空输电线路的导线载流量。

优选的，在步骤S1中，架空输电线路散热模型为：

Q_loss＝α_lossπD(T_c-T_a)

其中，α_loss为架空输电线路散热函数，Q_loss为架空输电线路散热功率，D为架空输电线路的直径，T_c为架空输电线路的表面温度，T_a为环境温度。

优选的，步骤S2的具体过程为：

计算架空输电线路的散热功率；

将散热功率输入到架空输电线路散热模型中，得到架空输电线路在稳态时的散热函数的数值。

优选的，计算架空输电线路的散热功率的具体过程为：

计算架空输电线路的交流电阻，计算交流电阻的发热功率；

计算架空输电线路的日照吸热功率；

根据架空输电线路的日照吸热功率以及交流电阻的发热功率，计算架空输电线路的散热功率。

优选的，计算架空输电线路的交流电阻的具体过程为：

测量架空输电线路的表面温度，根据表面温度计算架空输电线路的直流电阻；

根据架空输电线路的直流电阻计算架空输电线路的交流电阻。

优选的，在步骤S3中，基于散热函数的数值，根据热平衡方程计算架空输电线路的导线载流量。

一种架空输电线路载流量计算系统，包括架空输电线路散热模型构建模块、散热函数数值计算模块以及导线载流量计算模块；

所述架空输电线路散热模型构建模块用于构建架空输电线路散热函数，基于架空输电线路散热函数建立架空输电线路散热模型；

所述散热函数数值计算模块用于根据建立的架空输电线路散热模型，计算架空输电线路在稳态时散热函数的数值；

所述导线载流量计算模块用于基于散热函数的数值计算架空输电线路的导线载流量。

优选的，散热函数数值计算模块具体用于：

计算架空输电线路的散热功率；

将散热功率输入到架空输电线路散热模型中，得到架空输电线路在稳态时散热函数的数值。

优选的，所述导线载流量计算模块具体用于基于散热函数的数值，根据热平衡方程计算架空输电线路的导线载流量。

一种架空输电线路载流量计算设备，包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述的一种架空输电线路载流量计算方法。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例通过构建架空输电线路散热函数，建立架空输电线路散热模型，利用架空输电线路散热模型来求解架空输电线路的散热函数的数值，并根据散热函数的数值计算架空输电线路的导线载流量；本发明实施例通过架空输电线路散热模型来实现架空输电线路载流量的计算，并且在计算过程所需测量的参数少，不需要过多的传感器，能够有效提高计算架空输电线路载流量的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备的方法流程图。

图2为本发明实施例提供的一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备的系统框架图。

图3为本发明实施例提供的一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备的设备框架图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种架空输电线路载流量计算方法、系统以及设备，用于解决现有技术中输电线路最大载流量的计算方法所涉及的传感器较多，存在着计算准确率低的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种架空输电线路载流量计算方法、系统及设备的方法流程图。

实施例1

本发明实施例提供的一种架空输电线路载流量计算方法，包括以下步骤：

S1：构建架空输电线路散热函数，架空输电线路散热函数是指架空输电线路单位时间下的热流密度与导线和环境温度差之间的关系，它反映了散热体在某一时刻某一环境条件下的散热情况，基于架空输电线路散热函数建立架空输电线路散热模型；

S2：根据建立的架空输电线路散热模型，计算架空输电线路在稳态时的散热函数的数值；通过计算架空输电线路的散热功率，再将散热功率输入到建立好的架空输电线路散热模型中，从而求解出架空输电线路在稳态时的散热函数的数值。

S3：根据散热函数的数值以及导线能承受的最高温度，采用热平衡方程计算架空输电线路的导线载流量。

实施例2

本发明实施例提供的一种架空输电线路载流量计算方法，包括以下步骤：

S1：构建架空输电线路散热函数，架空输电线路散热函数是指架空输电线路单位时间下的热流密度与架空输电线路和环境温度差之间的关系，它反映了散热体在某一时刻某一环境条件下的散热情况，基于架空输电线路散热函数建立架空输电线路散热模型；

需要进一步说明的是，架空输电线路的单位长度的散热功率Q_loss由两部分组成，一部分是单位长度对流散热功率Q_c，一部分是单位长度辐射散热功率Q_r：

Q_loss＝Q_c+Q_r

Q_c＝πDh(T_c-T_a)

Q_r＝πDεσ[(T_c+273)⁴-(T_a+273)⁴]

其中，Q_loss为散热体散热功率，D为架空输电线路的直径，T_c为架空输电线路的表面温度，T_a为环境温度，h表示对流换热系数；

因此，架空输电线路单位长度散热功率为：

Q_loss＝πD(T_c-T_a){h+εσ(T_c+T_a+273×2)[(T_c+273)²+(T_a+273)²]}

其中，ε为架空输电线路表面发射率；σ为斯蒂藩-玻耳兹曼常量，即黑体辐射常数，其值为5.67×10^-8W/(m²·K⁴)；

令α_loss＝h+εσ(T_c+T_a+273×2)[(T_c+273)²+(T_a+273)²]，则架空输电线路单位长度散热功率，即架空输电线路散热模型的表达式为：

Q_loss＝α_lossπD(T_c-T_a)。

S2：根据建立的架空输电线路散热模型，计算架空输电线路在稳态时的散热函数的数值；通过计算架空输电线路的散热功率，再将散热功率输入到建立好的架空输电线路散热模型中，从而求解出架空输电线路在稳态时的散热函数的数值。

需要进一步说明的是，计算架空输电线路单位长度散热功率的过程为：

计算架空输电线路的交流电阻R(T_c)，并进一步计算交流电阻R(T_c)的发热功率；

计算架空输电线路的日照吸热功率；

根据架空输电线路的日照吸热功率以及交流电阻的发热功率，计算架空输电线路的散热功率Q_loss，具体公式如下：

Q_loss＝Q_solor+I²R(T_c)

其中，Q_solor表示架空输电线路单位长度日照吸热功率，R(T_c)是架空输电线路温度为T_c时单位长度的交流电阻。

需要进一步说明的是，架空输电线路单位长度日照吸热功率Q_solor具体计算过程为：

Q_solar＝αDS

其中，α表示架空输电线路表面的吸热系数，对于新架空输电线路取值一般为0.2～0.3，旧架空输电线路取值超过0.7；S是日照辐射强度，通过日照强度传感器测量得到。

需要进一步说明的是，计算架空输电线路的交流电阻的具体过程为：

测量架空输电线路的表面温度，根据表面温度计算架空输电线路的直流电阻，具体过程为：

R_d＝R₂₀[1+α₂₀(T_c-20)]

其中，R_d表示温度为T_c时架空输电线路的直流电阻，α₂₀指20℃时架空输电线路的材料温度系数；

根据架空输电线路的直流电阻计算架空输电线路的交流电阻。

R(T_c)＝βR_d

其中，β＝ζI^τ，当架空输电线路标准截面确定，ζ和τ皆为常量。

根据上述求解的Q_loss计算在某一时刻架空输电线路稳态情况下的散热函数值：

α_loss＝Q_loss/πD(T_c-T_a)

S3：根据散热函数的数值以及架空输电线路能承受的最高温度，采用热平衡方程计算架空输电线路的架空输电线路载流量I_max为：

其中，T_c.max为架空输电线路的最大允许运行温度，我国标准选取为70℃。

实施例3

如图2所示，一种架空输电线路载流量计算系统，包括架空输电线路散热模型构建模块201、散热函数数值计算模块202以及架空输电线路载流量计算模块203；

所述架空输电线路散热模型构建模块201用于构建架空输电线路散热函数，基于架空输电线路散热函数建立架空输电线路散热模型；

所述散热函数数值计算模块202用于根据建立的架空输电线路散热模型，计算架空输电线路在稳态时散热函数的数值；

所述架空输电线路载流量计算模块203用于基于散热函数的数值计算架空输电线路的架空输电线路载流量。

作为一个优选的实施例，散热函数数值计算模块201具体用于：

计算架空输电线路的散热功率；

将散热功率输入到架空输电线路散热模型中，得到架空输电线路在稳态时散热函数的数值。

作为一个优选的实施例，架空输电线路载流量计算模块203具体用于基于散热函数的数值，根据热平衡方程计算该时刻架空输电线路的架空输电线路载流量。

如图3所示，一种架空输电线路载流量计算设备30，所述设备包括处理器300以及存储器301；

所述存储器301用于存储程序代码302，并将所述程序代码302传输给所述处理器；

所述处理器300用于根据所述程序代码302中的指令执行上述的一种架空输电线路载流量计算方法中的步骤。

示例性的，所述计算机程序302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301中，并由所述处理器300执行，以完成本申请。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302在所述终端设备30中的执行过程。

所述终端设备30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。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器300、存储器301。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端设备30的示例，并不构成对终端设备30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，例如所述终端设备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300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 GateArray，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301可以是所述终端设备30的内部存储单元，例如终端设备30的硬盘或内存。所述存储器301也可以是所述终端设备30的外部存储设备，例如所述终端设备30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301还可以既包括所述终端设备30的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器301用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器301还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种架空输电线路载流量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建架空输电线路散热函数，基于架空输电线路散热函数建立架空输电线路散热模型；

S2：根据建立的架空输电线路散热模型，计算架空输电线路在稳态时的散热函数的数值；

S3：基于散热函数的数值计算架空输电线路的导线载流量。

2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路载流量计算方法，其特征在于，在步骤S1中，架空输电线路散热模型为：

Q_loss＝α_lossπD(T_c-T_a)

其中，α_loss为架空输电线路散热函数，Q_loss为架空输电线路散热功率，D为架空输电线路的直径，T_c为架空输电线路的表面温度，T_a为环境温度。

3.根据权利要求2所述的一种架空输电线路载流量计算方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：

计算架空输电线路的散热功率；

将散热功率输入到架空输电线路散热模型中，得到架空输电线路在稳态时的散热函数的数值。

4.根据权利要求3所述的一种架空输电线路载流量计算方法，其特征在于，计算架空输电线路的散热功率的具体过程为：

计算架空输电线路的交流电阻，计算交流电阻的发热功率；

计算架空输电线路的日照吸热功率；

根据架空输电线路的日照吸热功率以及交流电阻的发热功率，计算架空输电线路的散热功率。

5.根据权利要求4所述的一种架空输电线路载流量计算方法，其特征在于，计算架空输电线路的交流电阻的具体过程为：

测量架空输电线路的表面温度，根据表面温度计算架空输电线路的直流电阻；

根据架空输电线路的直流电阻计算架空输电线路的交流电阻。

6.根据权利要求1所述的一种架空输电线路载流量计算方法，其特征在于，在步骤S3中，基于散热函数的数值，根据热平衡方程计算架空输电线路的导线载流量。

7.一种架空输电线路载流量计算系统，其特征在于，包括架空输电线路散热模型构建模块、散热函数数值计算模块以及导线载流量计算模块；

所述架空输电线路散热模型构建模块用于构建架空输电线路散热函数，基于架空输电线路散热函数建立架空输电线路散热模型；

所述散热函数数值计算模块用于根据建立的架空输电线路散热模型，计算架空输电线路在稳态时散热函数的数值；

所述导线载流量计算模块用于基于散热函数的数值计算架空输电线路的导线载流量。

8.根据权利要求7所述的一种架空输电线路载流量计算系统，其特征在于，散热函数数值计算模块具体用于：

计算架空输电线路的散热功率；

将散热功率输入到架空输电线路散热模型中，得到架空输电线路在稳态时散热函数的数值。

9.根据权利要求7所述的一种架空输电线路载流量计算系统，其特征在于，所述导线载流量计算模块具体用于基于散热函数的数值，根据热平衡方程计算架空输电线路的导线载流量。

10.一种架空输电线路载流量计算设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1～6任一项所述的一种架空输电线路载流量计算方法。

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