CN111859802B - 一种架空导线稳态温度计算方法、系统以及设备 - Google Patents

一种架空导线稳态温度计算方法、系统以及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种架空导线稳态温度计算方法、系统以及设备，本发明通过获取环境数据来计算非接触式对照体的散热系，将非接触式对照体的散热系数输入到预先训练好的关联模型中，得到架空导线的散热系数，最后计算相同环境数据下架空导线的散热功率，根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度。本发明通过非接触式的方式实现对架空导线稳态温度的评估，避免了架空导线对温度测量装置造成的电磁干扰，避免了温度测量装置对架空导线表面温度的影响以及架空导线发热造成温度测量装置的损坏，提高了对架空导线表面温度测量的准确性。

Description

一种架空导线稳态温度计算方法、系统以及设备
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种架空导线稳态温度计算方法、系统以及设备。
背景技术
目前国内外的监测装置需要完成导线温度和环境气象参数的监测，为了简化系统构成，均由导线温度测量传感器和微气象站组成。由于装置复杂，难以实现一体化，目前所有的装置中，微型气象站和导线温度传感器分开安装，微型气象站和导线温度传感器之间的距离会造成微型气象站和取得的环境温度与导线所处的环境温度有差异。这些误差会给导线最大载流量的计算结果带来巨大的误差，尤其是在输电线路空载时，导线的发热量很小，导线温度接近环境温度，现有监测装置监测到的导线温度很可能低于环境温度，导致热平衡方程无解，即不能算出最大载流量。
输电导线表面温度测量技术中，用的较为广泛的是接触式温度测量技术，温度传感器紧贴导线表面，影响了导线的表面散热状态，必将对导线温度造成影响。另外，在输电线路上安装温度传感器通常需要停电安装，受线路停电计划安排的限制。导线温度的测量装置，大部分将导线温度测量传感器和测量电路密封在装置外壳之内，在实际的动态增容过程中，导线温度接近70℃，甚至超过70℃，装置外壳聚集了导线的热量，不但使装置内的部分导线温度高于外导线温度，而且使测量电路处于高温环境。因此，不但不能准确测量导线温度，而且还会加快测量电路的老化失效。
综上所述，现有技术对输电导线的表面温度进行测量时，相互贴合的温度测量装置与输电导线之间互相干扰，导致存在着温度测量结果不准确的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种架空导线稳态温度计算方法、系统以及设备，用于解决现有技术对输电导线的表面温度进行测量时，相互贴合的温度测量装置与输电导线之间互相干扰，导致存在着温度测量结果不准确的技术问题。
本发明提供的一种架空导线稳态温度计算方法，适用于预先训练好的关联模型，方法包括以下步骤：
S1：获取环境数据，基于环境数据计算非接触式对照体的散热系数；
S2：将非接触式对照体的散热系数输入到预先训练好的关联模型中，关联模型输出相同环境数据下架空导线的散热系数；
S3：计算相同环境数据下架空导线的散热功率，根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度。
优选的，环境数据包括环境温度数据以及日照强度数据。
优选的，步骤S1的具体过程如下：
获取环境数据，根据环境数据计算非接触式对照体的散热功率，根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数。
优选的，根据环境数据计算非接触式对照体的散热功率，根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数的具体过程为：
基于日照强度数据计算非接触式对照体的日照吸热功率；
计算非接触式对照体的产热功率，根据环境温度数据、非接触式对照体的日照吸热功率以及非接触式对照体的产热功率计算非接触式对照体的散热功率；
根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数。
优选的，根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数的具体过程为：
αloss.s＝Qloss.s/As(Ts-Ta)
其中，αloss为散热系数，Qloss为非接触式对照体的散热功率，As为非接触式对照体的表面积，Ts为非接触式对照体的表面温度，Ta为环境温度。
优选的，架空导线的散热功率包括架空导线的日照吸热功率以及架空导线的发热功率。
优选的，得到预先训练好的关联模型的具体过程为：
对非接触式对照体和架空导线进行实验仿真，获取多组非接触式对照体以及架空导线在不同实验环境数据下的散热功率实验数据；
根据实验环境数据和散热功率实验数据计算不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数；
分析不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数之间的关系，得到训练好的关联模型。
一种架空导线稳态温度计算系统，包括关联模型模块、非接触式对照体散热系数计算模块、架空导线散热系数计算模块以及稳态平均温度计算模块；
关联模型模块用于提供预先训练好的关联模型；
非接触式对照体散热系数计算模块用于获取环境数据，基于环境数据计算非接触式对照体的散热系数；
架空导线散热系数计算模块用于将非接触式对照体的散热系数输入到预先训练好的关联模型中，关联模型输出相同环境数据下架空导线的散热系数；
稳态平均温度计算模块用于计算相同环境数据下架空导线的散热功率，根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度。
优选的，非接触式对照体散热系数计算模块获取的环境数据包括环境温度数据以及日照强度数据。
一种架空导线稳态温度计算设备，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导线稳态温度计算方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例通过获取环境数据来计算非接触式对照体的散热系，将非接触式对照体的散热系数输入到预先训练好的关联模型中，得到架空导线的散热系数，最后计算相同环境数据下架空导线的散热功率，根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度。本发明实施例通过非接触式的方式实现对架空导线稳态温度的评估，避免了架空导线对温度测量装置造成的电磁干扰，避免了温度测量装置对架空导线表面温度的影响以及架空导线发热造成温度测量装置的损坏，提高了对架空导线表面温度测量的准确性。
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导线稳态温度计算方法、系统以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导线稳态温度计算方法、系统以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导线稳态温度计算方法、系统以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导线稳态温度计算方法、系统以及设备，用于解决现有技术对输电导线的表面温度进行测量时，相互贴合的温度测量装置与输电导线之间互相干扰，导致存在着温度测量结果不准确的技术问题。
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导线稳态温度计算方法、系统以及设备的方法流程图。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的一种架空导线稳态温度计算方法，适用于预先训练好的关联模型，方法包括以下步骤：
S1：通过传感器获取环境数据，基于传感器获取到的环境数据计算非接触式对照体的散热系数；散热系数是指散热物体单位时间下的热流密度与散热物体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，因此在本实施例中选取散热系数来评估物体的散热情况。
需要进一步说明的是，非接触式对照体的形状包括但不限于球形以及圆柱形；
S2：将非接触式对照体的散热系数输入到预先训练好的关联模型中，关联模型输出相同环境数据下架空导线的散热系数；通过训练关联模型使得关联能够学习相同环境数据下架空导线的散热系数和非接触式对照体的散热系数之间的关系，因此，在计算出非接触式对照体的散热系数的情况下，通过关联模型所学习到的关系即可计算出架空导线的散热系数；
S3：计算相同环境数据下架空导线的散热功率，架空导线的散热功率包括架空导线的日照吸热功率以及架空导线的发热功率，在计算出架空导线的日照吸热功率以及发热功率后，即可计算架空导线的散热功率；根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度。
实施例2
如图1所示，本发明实施例提供的一种架空导线稳态温度计算方法，适用于预先训练好的关联模型，方法包括以下步骤：
S1：通过传感器获取环境数据，其中，环境数据包括环境数据包括环境温度数据以及日照强度数据；基于传感器获取到的环境数据计算非接触式对照体的散热系数；散热系数是指散热物体单位时间下的热流密度与散热物体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，因此在本实施例中选取散热系数来评估物体的散热情况，具体过程如下：
获取环境温度数据以及日照强度数据；
基于日照强度数据计算非接触式对照体的日照吸热功率Qsolor.s，具体过程如下：
基于日照强度数据Is计算非接触式对照体的日照吸热功率Qsolor.s，计算公式如下：
Qsolor.s＝AαIs
式中，A表示非接触式对照体吸收日照的表面积；Is为日照强度；α为非接触式对照体对日照的吸收率。
计算非接触式对照体的产热功率Qg.s，非接触式对照体的产热功率Qg.s由外加功率确定；根据环境温度数据、非接触式对照体的日照吸热功率Qsolor.s以及非接触式对照体的产热功率Qg.s计算非接触式对照体的散热功率Qloss，公式如下：
Figure BDA0002589637690000061
其中，Cx.s、Ts分别表示非接触式对照体的热容以及表面温度
根据非接触式对照体的散热功率Qloss计算非接触式对照体的散热系数αloss.s，具体公式如下：
Qloss＝αloss.sA(Ts-Ta)
式中，A为非接触式对照体的表面积，Ta为环境温度。
需要进一步说明的是，非接触式对照体的形状包括但不限于球形以及圆柱形；
S2：将非接触式对照体的散热系数αloss.s输入到预先训练好的关联模型中，关联模型输出相同环境数据下架空导线的散热系数αloss.c；通过训练关联模型使得关联能够学习相同环境数据下架空导线的散热系数αloss.s和非接触式对照体的散热系数αloss.c之间的关联系数，因此，在计算出非接触式对照体的散热系数αloss.s的情况下，通过关联模型的关联系数即可计算出架空导线的散热系数αloss.c，具体公式为：
αloss.c＝λαloss.s
式中，λ表示关联系数。
需要进一步说明的是，得到预先训练好的关联模型的具体过程为：
对非接触式对照体和架空导线进行实验仿真，获取多组非接触式对照体以及架空导线在不同实验环境数据下的散热功率实验数据；其中，数据量不少于10000组；环境参数范围如下：环境温度在-10℃～40℃，日照强度在0～1000W/m2。
根据实验环境数据和散热功率实验数据计算不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数；
应用大数据智能算法分析不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数之间的关系，求解得到关联系数，从而得到训练好的关联模型。
S3：计算相同环境数据下架空导线的散热功率，架空导线的散热功率包括架空导线的日照吸热功率以及架空导线的发热功率Qloss.c，在计算出架空导线的日照吸热功率以及发热功率后，即可计算架空导线的散热功率，具体的计算公式为：
Qloss.c＝Qsolor.c+I2R
其中，Qsolor.c表示架空导线的日照吸热功率，R为架空导线的电阻，I为架空导线的电流。
根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度，具体公式为：
Tc＝Qloss.c/αloss.c Ac+Ta
式中，Ac为架空导线的表面积。
实施例3
如图2所示，一种架空导线稳态温度计算系统，包括关联模型模块201、非接触式对照体散热系数计算模块202、架空导线散热系数计算模块203以及稳态平均温度计算模块204；
关联模型模块201用于提供预先训练好的关联模型；
非接触式对照体散热系数计算模块202用于获取环境数据，基于环境数据计算非接触式对照体的散热系数；
架空导线散热系数计算模块203用于将非接触式对照体的散热系数输入到关联模型模块201预先训练好的关联模型中，关联模型输出相同环境数据下架空导线的散热系数；
稳态平均温度计算模块204用于计算相同环境数据下架空导线的散热功率，根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度。
作为一个优选的实施例，非接触式对照体散热系数计算模块202获取的环境数据包括环境温度数据以及日照强度数据。
作为一个优选的实施例，非接触式对照体散热功率计算模块202具体用于获取环境数据，根据环境数据计算非接触式对照体的散热功率，根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数。
如图3所示，一种架空导线稳态温度计算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导线稳态温度计算方法中的步骤。
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，Random Access 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 (6)

1.一种架空导线稳态温度计算方法，其特征在于，适用于预先训练好的关联模型，方法包括以下步骤：
S1：获取环境数据，基于环境数据计算非接触式对照体的散热系数；
S2：将非接触式对照体的散热系数输入到预先训练好的关联模型中，关联模型输出相同环境数据下架空导线的散热系数；
S3：计算相同环境数据下架空导线的散热功率，根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度；
所述非接触式对照体的形状具体为球形或圆柱形；
步骤S1的具体过程如下：
获取环境数据，根据环境数据计算非接触式对照体的散热功率，根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数，包括：
基于日照强度数据计算非接触式对照体的日照吸热功率；
计算非接触式对照体的产热功率，根据环境温度数据、非接触式对照体的日照吸热功率以及非接触式对照体的产热功率计算非接触式对照体的散热功率；
根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数：
αloss.s＝Qloss.s/As(Ts-Ta)
其中，αloss.s为非接触式对照体的散热系数，Qloss.s为非接触式对照体的散热功率，As为非接触式对照体的表面积，Ts为非接触式对照体的表面温度，Ta为环境温度；
得到预先训练好的关联模型的具体过程为：
对非接触式对照体和架空导线进行实验仿真，获取多组非接触式对照体以及架空导线在不同实验环境数据下的散热功率实验数据；
根据实验环境数据和散热功率实验数据计算不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数；
分析不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数之间的关系，得到训练好的关联模型。
2.根据权利要求1所述的一种架空导线稳态温度计算方法，其特征在于，环境数据包括环境温度数据以及日照强度数据。
3.根据权利要求1所述的一种架空导线稳态温度计算方法，其特征在于，架空导线的散热功率包括架空导线的日照吸热功率以及架空导线的发热功率。
4.一种架空导线稳态温度计算系统，其特征在于，包括关联模型模块、非接触式对照体散热系数计算模块、架空导线散热系数计算模块以及稳态平均温度计算模块；
关联模型模块用于提供预先训练好的关联模型；
非接触式对照体散热系数计算模块用于获取环境数据，基于环境数据计算非接触式对照体的散热系数；
架空导线散热系数计算模块用于将非接触式对照体的散热系数输入到预先训练好的关联模型中，关联模型输出相同环境数据下架空导线的散热系数；
稳态平均温度计算模块用于计算相同环境数据下架空导线的散热功率，根据架空导线的散热功率以及架空导线的散热系数计算架空导线的稳态温度；
所述非接触式对照体的形状具体为球形或圆柱形；
非接触式对照体散热系数计算模块具体用于：
获取环境数据，根据环境数据计算非接触式对照体的散热功率，根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数，包括：
基于日照强度数据计算非接触式对照体的日照吸热功率；
计算非接触式对照体的产热功率，根据环境温度数据、非接触式对照体的日照吸热功率以及非接触式对照体的产热功率计算非接触式对照体的散热功率；
根据非接触式对照体的散热功率计算非接触式对照体的散热系数：
αloss.s＝Qloss.s/As(Ts-Ta)
其中，αloss.s为非接触式对照体的散热系数，Qloss.s为非接触式对照体的散热功率，As为非接触式对照体的表面积，Ts为非接触式对照体的表面温度，Ta为环境温度；
得到预先训练好的关联模型的具体过程为：
对非接触式对照体和架空导线进行实验仿真，获取多组非接触式对照体以及架空导线在不同实验环境数据下的散热功率实验数据；
根据实验环境数据和散热功率实验数据计算不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数；
分析不同实验环境数据下，非接触式对照体的实验散热系数以及架空导线的实验散热系数之间的关系，得到训练好的关联模型。
5.根据权利要求4所述的一种架空导线稳态温度计算系统，其特征在于，非接触式对照体散热系数计算模块获取的环境数据包括环境温度数据以及日照强度数据。
6.一种架空导线稳态温度计算设备，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1～3任一项所述的一种架空导线稳态温度计算方法。
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Application publication date: 20201030

Assignee: Guangdong Electric Power Communication Technology Co.,Ltd.

Assignor: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE OF GUANGDONG POWER GRID Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023980047738

Denomination of invention: A method, system, and equipment for calculating the steady-state temperature of overhead conductors

Granted publication date: 20211001

License type: Common License

Record date: 20231121

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