CN112161725A - 一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法及装置 - Google Patents

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CN112161725A CN202010816728.7A CN202010816728A CN112161725A CN 112161725 A CN112161725 A CN 112161725A CN 202010816728 A CN202010816728 A CN 202010816728A CN 112161725 A CN112161725 A CN 112161725A
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Abstract

本发明涉及一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法及装置，包括：基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度；本发明考虑了钢芯铝绞线内部绞线层之间的传热过程，得到的内部绞线层的温度更加准确。

Description

一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法及装置
技术领域
本发明涉及输电导线内部温度计算技术领域，具体涉及一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法及装置。
背景技术
电力系统中输电导线的输送能力，即线路载流量，与输电导线温度有着重要的关系，建立准确的输电导线温度与载流量等因素的关系，可为提高输电线路的输送能力、缓解供电压力提供理论基础。输电导线温度同样影响着输电导线的弧垂及应力分布。当输电导线温度增大时，弧垂将逐渐增加，应力将由外部向内部转移，直至某一温度，应力将全部由内部钢芯承担。如果输电导线温度计算结果不准确，将会直接影响输电导线的弧垂及应力的计算，严重的，会导致对地放电、线路跳闸及输电导线断股等事故的发生。
对于架空输电线路，钢芯铝绞线是最常用的输电导线。现有技术中，通常将钢芯铝绞线视为等温体，忽略其内部各钢芯层与铝线层之间的传热，仅考虑钢芯铝绞线表面与外部环境的换热，导致计算的导线温度并不准确，计算载流量、弧垂及应力分布时也将出现一定的误差，严重时将会影响输电线路的安全稳定运行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法及装置，计算内部绞线层的温度时，考虑钢芯铝绞线内部绞线层之间的传热，以提高钢芯铝绞线内部绞线层的温度的准确性。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法，其改进之处在于，包括：
基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；
获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；
基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度。
优选地，所述环境参数包括：环境温度、日照强度和风速。
优选地，所述基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，包括：
将所述钢芯铝绞线的电流和环境参数代入钢芯铝绞线的热平衡方程，求解所述钢芯铝绞线的热平衡方程，获得所述钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
进一步地，按下式确定所述钢芯铝绞线的热平衡方程：
WJ+WS＝WR+WC
式中，WJ为钢芯铝绞线的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000021
Is为钢芯铝绞线的铝线层电流之和，Ia为钢芯铝绞线的钢芯层电流之和，Rs为钢芯铝绞线的铝线层电阻之和，Ra为钢芯铝绞线的钢芯层电阻之和，
Figure BDA0002632978190000022
I为钢芯铝绞线的电流，IP为铝线层电流之和与钢芯层电流之和的比值，
Figure BDA0002632978190000023
As为铝线层的截面积之和，Aa为钢芯层的截面积之和，ρs为铝线的电阻率，ρa为钢芯的电阻率，WS为钢芯铝绞线的日照吸热，WS＝α·J·D·L，J为日照强度，α为钢芯铝绞线的表面吸热系数，D为钢芯铝绞线的外径，L为钢芯铝绞线的长度，WR为钢芯铝绞线最外部绞线层的辐射散热，
Figure BDA0002632978190000024
E为钢芯铝绞线的辐射率，S为斯蒂芬玻尔兹曼常数，A为钢芯铝绞线的外表面积，TC为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，Te为钢芯铝绞线的环境温度，WC为钢芯铝绞线最外部绞线层的对流散热，WC＝0.57π·L·λ·Re0.485·(Tc-Te)，λ为空气导热系数，Re为雷诺数，
Figure BDA0002632978190000025
V为风速，υ为空气运动粘度。
优选地，所述基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度，包括：
按下式从外向内依次确定钢芯铝绞线第i个内部绞线层的温度Ti：
Figure BDA0002632978190000026
式中，i∈[1,N]，N为内部绞线层总数，Wi为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000027
Ii为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电流，Ri为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电阻之和，hi,I为钢芯铝绞线第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触传热系数，Ai,I为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积，TI为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层相邻的外层绞线层的温度；
其中，当i≠1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为设置于第i个内部绞线层相邻外层的内部绞线层；
当i＝1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为最外部绞线层，TI＝Tc，Tc为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
基于同一发明构思，本发明还提供一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定装置，其改进之处在于，包括：
第一确定单元，用于基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；
获取单元，用于获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；
第二确定单元，用于基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度。
优选地，所述环境参数包括：环境温度、日照强度和风速。
优选地，所述第一确定单元，具体用于：
将所述钢芯铝绞线的电流和环境参数代入钢芯铝绞线的热平衡方程，求解所述钢芯铝绞线的热平衡方程，获得所述钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
进一步地，按下式确定所述钢芯铝绞线的热平衡方程：
WJ+WS＝WR+WC
式中，WJ为钢芯铝绞线的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000031
Is为钢芯铝绞线的铝线层电流之和，Ia为钢芯铝绞线的钢芯层电流之和，Rs为钢芯铝绞线的铝线层电阻之和，Ra为钢芯铝绞线的钢芯层电阻之和，
Figure BDA0002632978190000032
I为钢芯铝绞线的电流，IP为铝线层电流之和与钢芯层电流之和的比值，
Figure BDA0002632978190000033
As为铝线层的截面积之和，Aa为钢芯层的截面积之和，ρs为铝线的电阻率，ρa为钢芯的电阻率，WS为钢芯铝绞线的日照吸热，WS＝α·J·D·L，J为日照强度，α为钢芯铝绞线的表面吸热系数，D为钢芯铝绞线的外径，L为钢芯铝绞线的长度，WR为钢芯铝绞线最外部绞线层的辐射散热，
Figure BDA0002632978190000034
E为钢芯铝绞线的辐射率，S为斯蒂芬玻尔兹曼常数，A为钢芯铝绞线的外表面积，TC为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，Te为钢芯铝绞线的环境温度，WC为钢芯铝绞线最外部绞线层的对流散热，WC＝0.57π·L·λ·Re0.485·(Tc-Te)，λ为空气导热系数，Re为雷诺数，
Figure BDA0002632978190000041
V为风速，υ为空气运动粘度。
优选地，所述第二确定单元，具体用于：
按下式从外向内依次确定钢芯铝绞线第i个内部绞线层的温度Ti：
Figure BDA0002632978190000042
式中，i∈[1,N]，N为内部绞线层总数，Wi为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000043
Ii为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电流，Ri为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电阻之和，hi,I为钢芯铝绞线第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触传热系数，Ai,I为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积，TI为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层相邻的外层绞线层的温度；
其中，当i≠1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为设置于第i个内部绞线层相邻外层的内部绞线层；
当i＝1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为最外部绞线层，TI＝Tc，Tc为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提供的一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法及装置，基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度；本发明计算钢芯铝绞线各内部绞线层的温度时，考虑了钢芯铝绞线内部绞线层之间的传热过程，突破了现有技术将钢芯铝绞线导线视为等温体的局限，得到的内部绞线层的温度更加准确，可为评估输电线路的载流量、弧垂及应力分布提供了更加准确的数据支撑。
附图说明
图1是本发明钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法流程图；
图2是本发明钢芯铝绞线内部绞线层温度确定装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例1
本发明提供一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法，如图1所示，包括：
步骤1.基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；
步骤2.获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；
步骤3.基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度。
在本发明的实施例1中，上述环境参数包括：环境温度、日照强度和风速。
在本发明的实施例1中，上述步骤1.基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，包括：
将所述钢芯铝绞线的电流和环境参数代入钢芯铝绞线的热平衡方程，求解所述钢芯铝绞线的热平衡方程，获得所述钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
具体地，按下式确定所述钢芯铝绞线的热平衡方程：
WJ+WS＝WR+WC
式中，WJ为钢芯铝绞线的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000051
Is为钢芯铝绞线的铝线层电流之和，Ia为钢芯铝绞线的钢芯层电流之和，Rs为钢芯铝绞线的铝线层电阻之和，Ra为钢芯铝绞线的钢芯层电阻之和，
Figure BDA0002632978190000052
I为钢芯铝绞线的电流，IP为铝线层电流之和与钢芯层电流之和的比值，
Figure BDA0002632978190000053
As为铝线层的截面积之和，Aa为钢芯层的截面积之和，ρs为铝线的电阻率，ρa为钢芯的电阻率，WS为钢芯铝绞线的日照吸热，WS＝α·J·D·L，J为日照强度，α为钢芯铝绞线的表面吸热系数，D为钢芯铝绞线的外径，L为钢芯铝绞线的长度，WR为钢芯铝绞线最外部绞线层的辐射散热，
Figure BDA0002632978190000061
E为钢芯铝绞线的辐射率，S为斯蒂芬玻尔兹曼常数，A为钢芯铝绞线的外表面积，TC为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，Te为钢芯铝绞线的环境温度，WC为钢芯铝绞线最外部绞线层的对流散热，WC＝0.57π·L·λ·Re0.485·(Tc-Te)，λ为空气导热系数，Re为雷诺数，
Figure BDA0002632978190000062
V为风速，υ为空气运动粘度。
在本发明的实施例1中，钢芯铝绞线的内部绞线层包括内部的钢芯层和铝线层；上述步骤3.基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度，包括：
按下式从外向内依次确定钢芯铝绞线第i个内部绞线层的温度Ti：
Figure BDA0002632978190000063
式中，i∈[1,N]，N为内部绞线层总数，Wi为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000064
Ii为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电流，Ri为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电阻之和，hi,I为钢芯铝绞线第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触传热系数，Ai,I为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积，TI为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层相邻的外层绞线层的温度；
其中，当i≠1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为设置于第i个内部绞线层相邻外层的内部绞线层；
当i＝1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为最外部绞线层，TI＝Tc，Tc为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
为了表明本发明方案的有效性，按照表1列举的工况参数和表2列举的钢芯铝绞线几何参数建立钢芯铝绞线对应的有限元模型：
表1工况参数
Figure BDA0002632978190000065
Figure BDA0002632978190000071
表2钢芯铝绞线几何参数
Figure BDA0002632978190000072
在模型中，导线一侧的电压设置为0，另一侧铝层电流之和、钢层电流之和分别设置为681.15A和18.85A；
在模型中选中最外部绞线层的外表面，添加辐射模型-Radiation，设置辐射率为0.9，环境温度为20℃，以及添加对流模型-Convection，设置对流散热系数为h＝12.148W/(m2·℃)，利用公式
Figure BDA0002632978190000073
获得WC；
通过公式WS＝α·J·D·L和
Figure BDA0002632978190000074
得到单位体积生成热q为237290W/m3，在模型中选中最外部绞线层，添加内部热源模型-Internal Heat Generation，设置单位体积热q的值，把Ws添加至有限元模型中，其中，n为最外部绞线层的铝线总股数，da为铝线直径；
在模型中设置不同层间的接触传热系数，其中，钢、钢接触面为1300W/(m2·K)，钢、铝接触面为1800W/(m2·K)，铝、铝接触面为2300W/(m2·K)；
在Solution模块添加输出物理量为温度-Temperature，进而获得如下的内部各绞线层的温度，最外层60.319℃，与最外部绞线层最邻近的第1个内层的温度为62.416℃，与最外部绞线层最邻近的第二个内部绞线层的温度为62.765℃，与最外层最邻近的第三个内部绞线层的温度为63.114℃。
实施例2
基于同一发明构思，本发明还提供一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定装置，如图2所示，包括：
第一确定单元，用于基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；
获取单元，用于获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；
第二确定单元，用于基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度。
在本发明的实施例2中，上述环境参数包括：环境温度、日照强度和风速。
在本发明的实施例2中，上述第一确定单元，具体用于：
将所述钢芯铝绞线的电流和环境参数代入钢芯铝绞线的热平衡方程，求解所述钢芯铝绞线的热平衡方程，获得所述钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
具体地，按下式确定所述钢芯铝绞线的热平衡方程：
WJ+WS＝WR+WC
式中，WJ为钢芯铝绞线的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000081
Is为钢芯铝绞线的铝线层电流之和，Ia为钢芯铝绞线的钢芯层电流之和，Rs为钢芯铝绞线的铝线层电阻之和，Ra为钢芯铝绞线的钢芯层电阻之和，
Figure BDA0002632978190000082
I为钢芯铝绞线的电流，IP为铝线层电流之和与钢芯层电流之和的比值，
Figure BDA0002632978190000083
As为铝线层的截面积之和，Aa为钢芯层的截面积之和，ρs为铝线的电阻率，ρa为钢芯的电阻率，WS为钢芯铝绞线的日照吸热，WS＝α·J·D·L，J为日照强度，α为钢芯铝绞线的表面吸热系数，D为钢芯铝绞线的外径，L为钢芯铝绞线的长度，WR为钢芯铝绞线最外部绞线层的辐射散热，
Figure BDA0002632978190000084
E为钢芯铝绞线的辐射率，S为斯蒂芬玻尔兹曼常数，A为钢芯铝绞线的外表面积，TC为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，Te为钢芯铝绞线的环境温度，WC为钢芯铝绞线最外部绞线层的对流散热，WC＝0.57π·L·λ·Re0.485·(Tc-Te)，λ为空气导热系数，Re为雷诺数，
Figure BDA0002632978190000085
V为风速，υ为空气运动粘度。
在本发明的实施例2中，上述第二确定单元，具体用于：
按下式从外向内依次确定钢芯铝绞线第i个内部绞线层的温度Ti：
Figure BDA0002632978190000091
式中，i∈[1,N]，N为内部绞线层总数，Wi为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的总焦耳热，
Figure BDA0002632978190000092
Ii为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电流，Ri为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电阻之和，hi,I为钢芯铝绞线第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触传热系数，Ai,I为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积，TI为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层相邻的外层绞线层的温度；
其中，当i≠1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为设置于第i个内部绞线层相邻外层的内部绞线层；
当i＝1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为最外部绞线层，TI＝Tc，Tc为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
综上所述，本发明提供的一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法及装置，基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度；本发明计算钢芯铝绞线各内部绞线层的温度时，考虑了钢芯铝绞线内部绞线层之间的传热过程，突破了现有技术将钢芯铝绞线导线视为等温体的局限，得到的内部绞线层的温度更加准确，可为评估输电线路的载流量、弧垂及应力分布提供了更加准确的数据支撑。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定方法，其特征在于，包括：
基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；
获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；
基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境参数包括：环境温度、日照强度和风速。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，包括：
将所述钢芯铝绞线的电流和环境参数代入钢芯铝绞线的热平衡方程，求解所述钢芯铝绞线的热平衡方程，获得所述钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按下式确定所述钢芯铝绞线的热平衡方程：
WJ+WS＝WR+WC
式中，WJ为钢芯铝绞线的总焦耳热，
Figure FDA0002632978180000011
Is为钢芯铝绞线的铝线层电流之和，Ia为钢芯铝绞线的钢芯层电流之和，Rs为钢芯铝绞线的铝线层电阻之和，Ra为钢芯铝绞线的钢芯层电阻之和，
Figure FDA0002632978180000012
I为钢芯铝绞线的电流，IP为铝线层电流之和与钢芯层电流之和的比值，
Figure FDA0002632978180000013
As为铝线层的截面积之和，Aa为钢芯层的截面积之和，ρs为铝线的电阻率，ρa为钢芯的电阻率，WS为钢芯铝绞线的日照吸热，WS＝α·J·D·L，J为日照强度，α为钢芯铝绞线的表面吸热系数，D为钢芯铝绞线的外径，L为钢芯铝绞线的长度，WR为钢芯铝绞线最外部绞线层的辐射散热，
Figure FDA0002632978180000014
E为钢芯铝绞线的辐射率，S为斯蒂芬玻尔兹曼常数，A为钢芯铝绞线的外表面积，TC为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，Te为钢芯铝绞线的环境温度，WC为钢芯铝绞线最外部绞线层的对流散热，WC＝0.57π·L·λ·Re0.485·(Tc-Te)，λ为空气导热系数，Re为雷诺数，
Figure FDA0002632978180000015
V为风速，υ为空气运动粘度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度，包括：
按下式从外向内依次确定钢芯铝绞线第i个内部绞线层的温度Ti：
Figure FDA0002632978180000021
式中，i∈[1,N]，N为内部绞线层总数，Wi为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的总焦耳热，
Figure FDA0002632978180000022
Ii为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电流，Ri为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电阻之和，hi,I为钢芯铝绞线第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触传热系数，Ai,I为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积，TI为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层相邻的外层绞线层的温度；
其中，当i≠1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为设置于第i个内部绞线层相邻外层的内部绞线层；
当i＝1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为最外部绞线层，TI＝Tc，Tc为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
6.一种钢芯铝绞线内部绞线层温度确定装置，其特征在于，包括：
第一确定单元，用于基于钢芯铝绞线的电流和环境参数确定钢芯铝绞线最外部绞线层的温度；
获取单元，用于获取待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数；
第二确定单元，用于基于钢芯铝绞线最外部绞线层的温度、待测内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积和接触传热系数，从外向内依次确定钢芯铝绞线各内部绞线层的温度。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述环境参数包括：环境温度、日照强度和风速。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于：
将所述钢芯铝绞线的电流和环境参数代入钢芯铝绞线的热平衡方程，求解所述钢芯铝绞线的热平衡方程，获得所述钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，按下式确定所述钢芯铝绞线的热平衡方程：
WJ+WS＝WR+WC
式中，WJ为钢芯铝绞线的总焦耳热，
Figure FDA0002632978180000023
Is为钢芯铝绞线的铝线层电流之和，Ia为钢芯铝绞线的钢芯层电流之和，Rs为钢芯铝绞线的铝线层电阻之和，Ra为钢芯铝绞线的钢芯层电阻之和，
Figure FDA0002632978180000031
I为钢芯铝绞线的电流，IP为铝线层电流之和与钢芯层电流之和的比值，
Figure FDA0002632978180000032
As为铝线层的截面积之和，Aa为钢芯层的截面积之和，ρs为铝线的电阻率，ρa为钢芯的电阻率，WS为钢芯铝绞线的日照吸热，WS＝α·J·D·L，J为日照强度，α为钢芯铝绞线的表面吸热系数，D为钢芯铝绞线的外径，L为钢芯铝绞线的长度，WR为钢芯铝绞线最外部绞线层的辐射散热，
Figure FDA0002632978180000033
E为钢芯铝绞线的辐射率，S为斯蒂芬玻尔兹曼常数，A为钢芯铝绞线的外表面积，TC为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度，Te为钢芯铝绞线的环境温度，WC为钢芯铝绞线最外部绞线层的对流散热，WC＝0.57π·L·λ·Re0.485·(Tc-Te)，λ为空气导热系数，Re为雷诺数，
Figure FDA0002632978180000034
V为风速，υ为空气运动粘度。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元，具体用于：
按下式从外向内依次确定钢芯铝绞线第i个内部绞线层的温度Ti：
Figure FDA0002632978180000035
式中，i∈[1,N]，N为内部绞线层总数，Wi为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的总焦耳热，
Figure FDA0002632978180000036
Ii为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电流，Ri为钢芯铝绞线第i个内部绞线层的电阻之和，hi,I为钢芯铝绞线第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触传热系数，Ai,I为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层与其相邻外层绞线层的接触面积，TI为钢芯铝绞线中第i个内部绞线层相邻的外层绞线层的温度；
其中，当i≠1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为设置于第i个内部绞线层相邻外层的内部绞线层；
当i＝1时，第i个内部绞线层相邻外层绞线层为最外部绞线层，TI＝Tc，Tc为钢芯铝绞线最外部绞线层的温度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112362695A (zh) * 2020-11-16 2021-02-12 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种散热指数传感器

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