CN112380698A - 一种架空导线稳态温度的检测方法及装置 - Google Patents

一种架空导线稳态温度的检测方法及装置 Download PDF

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CN112380698A CN202011268589.5A CN202011268589A CN112380698A CN 112380698 A CN112380698 A CN 112380698A CN 202011268589 A CN202011268589 A CN 202011268589A CN 112380698 A CN112380698 A CN 112380698A
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骆书剑
王锐
彭向阳
余欣
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Abstract

本申请公开了一种架空导线稳态温度的检测方法及装置，其中方法包括：将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当架空导线正常运行时，使若干个金属球体处于温度稳态，获取若干个金属球体的温度，金属球体的材质与架空导线相同；基于金属球体的热平衡方程，分别根据金属球体的温度计算得到若干个金属球体的雷诺数，并将若干个金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到架空导线的雷诺数；基于架空导线的热平衡方程，根据架空导线的雷诺数计算得到架空导线的温度，从而解决了现有技术对架空导线稳态温度检测存在较大误差的技术问题。

Description

一种架空导线稳态温度的检测方法及装置
技术领域
本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种架空导线稳态温度的检测方法及装置。
背景技术
架空导线稳态温度是输电系统安全运行的重要参数，架空导线的热动态过程会对其动态增容评估、应力强度实时计算等造成重要的影响，因此对架空导线的稳态温度进行检测非常重要。
目前，主要通过接触式测温和非接触式测温获取架空导线的稳态温度。其中，接触式测温将温度传感器紧贴导线表面进行测温，由于影响了导线表面的散热状态，导致测得的架空导线稳态温度存在较大的误差；而非接触式测温是通过红外测温仪对架空导线稳态温度进行监测，主要是根据架空导线的辐射能量反映其稳态温度，但红外测温容易受到辐射源影响，导致测得的架空导线的稳态温度精确性难以得到保证。
发明内容
本申请实施例提供了一种架空导线稳态温度的检测方法及装置，用于解决现有技术对架空导线稳态温度检测存在较大误差的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种架空导线稳态温度的检测方法，所述方法包括：
将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当所述架空导线正常运行时，使若干个所述金属球体处于温度稳态，获取若干个所述金属球体的温度，所述金属球体的材质与所述架空导线相同；
基于所述金属球体的热平衡方程，分别根据所述金属球体的温度计算得到若干个所述金属球体的雷诺数，并将若干个所述金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到所述架空导线的雷诺数；
基于所述架空导线的热平衡方程，根据所述架空导线的雷诺数计算得到所述架空导线的温度。
可选地，所述金属球体均为铝球。
可选地，所述当所述架空导线正常运行时，使若干个所述金属球体处于温度稳态，具体包括：
当所述架空导线正常运行时，通过恒定热源对若干个所述金属球体进行加热，使若干个所述金属球体处于温度稳态。
可选地，所述基于所述金属球体的热平衡方程，分别根据所述金属球体的温度计算得到若干个所述金属球体的雷诺数，具体包括：
分别将若干个所述金属球体的温度代入到所述金属球体的热平衡方程中，计算得到所述金属球体的对流散热功率；
将所述金属球体的对流散热功率代入到换热系数计算公式中，计算得到所述金属球体的换热系数；
根据隐式方程对所述金属球体的换热系数进行计算，得到若干个所述金属球体的雷诺数。
可选地，所述雷诺数关系公式为：
Figure BDA0002776975980000021
式中，Rec为所述架空导线的雷诺数，Res为所述金属球体的雷诺数，D0为所述架空导线的直径，l为所述金属球体的直径。
可选地，所述架空导线的热平衡方程为：
Figure BDA0002776975980000022
式中，kf为空气的热传导率，D0为所述架空导线的直径，Res为所述架空导线的雷诺数，l为所述金属球体的直径，Tc为所述架空导线的温度，Ta为所述架空导线的环境温度，qr为所述架空导线单位长度的辐射散热功率，I为所述架空导线的电流值，R(Tc)为所述架空导线的在Tc温度下的单位长度电阻。
本申请第二方面提供一种架空导线稳态温度的检测装置，所述装置包括：
获取单元，用于将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当所述架空导线正常运行时，使若干个所述金属球体处于温度稳态，获取若干个所述金属球体的温度，所述金属球体的材质与所述架空导线相同；
第一计算单元，用于基于所述金属球体的热平衡方程，分别根据所述金属球体的温度计算得到若干个所述金属球体的雷诺数，并将若干个所述金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到所述架空导线的雷诺数；
第二计算单元，用于基于所述架空导线的热平衡方程，根据所述架空导线的雷诺数计算得到所述架空导线的温度。
可选地，所述金属球体为铝球。
可选地，所述获取单元，具体用于：
将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当所述架空导线正常运行时，通过恒定热源对若干个所述金属球体进行加热，使若干个所述金属球体处于温度稳态，获取若干个所述金属球体的温度，所述金属球体的材质与所述架空导线相同。
可选地，所述第一计算单元，具体用于：
分别将若干个所述金属球体的温度代入到所述金属球体的热平衡方程中，计算得到所述金属球体的对流散热功率；
将所述金属球体的对流散热功率代入到换热系数计算公式中，计算得到所述金属球体的换热系数；
根据隐式方程对所述金属球体的换热系数进行计算，得到若干个所述金属球体的雷诺数，并将若干个所述金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到所述架空导线的雷诺数。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例中，提供了一种架空导线稳态温度的检测方法，包括：将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当架空导线正常运行时，使若干个金属球体处于温度稳态，获取若干个金属球体的温度，金属球体的材质与架空导线相同；基于金属球体的热平衡方程，分别根据金属球体的温度计算得到若干个金属球体的雷诺数，并将若干个金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到架空导线的雷诺数；基于架空导线的热平衡方程，根据架空导线的雷诺数计算得到架空导线的温度。
本申请的架空导线稳态温度的检测方法，通过将若干个金属球体设置在与架空导线相同的空气环境的位置，使得金属球体与架空导线有着相同的环境温度等环境因素，由于架空导线在正常运行时处于温度稳定状态，因此使得金属球体处于温度稳态后，获取金属球体的雷诺数；接着根据各金属球体的雷诺数的平均值，通过金属球体雷诺数与架空导线雷诺数的关系获取架空导线的雷诺数，最后根据架空导线的雷诺数通过热平衡方程求得架空导线的温度。由于不需要通过温度传感器或红外传感器对架空导线进行测温，只需要获得与架空导线状态和空气环境相同的金属球体的雷诺数，就可以得到架空导线的温度，因而计算得到的架空导线的稳态温度准确，且实施难度低，可靠性高，解决了现有技术对架空导线稳态温度检测存在较大误差的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种架空导线稳态温度的检测方法实施例一的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种架空导线稳态温度的检测方法实施例二的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种架空导线稳态温度的检测装置实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
请参阅图1，本申请提供了一种架空导线稳态温度的检测方法的实施例一，包括：
步骤101、将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当架空导线正常运行时，使若干个金属球体处于温度稳态，获取若干个金属球体的温度，金属球体的材质与架空导线相同。
需要说明的是，为了保证金属球体与架空导线的环境温度等环境因素相同，将若干个金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置，由于架空导线正常运行时温度处于稳定状态，为了通过金属球体模拟架空导线的状态，使金属球体均处于温度稳态，并获取金属球体的温度，且金属球体的材质与架空导线均相同。
步骤102、基于金属球体的热平衡方程，分别根据金属球体的温度计算得到若干个金属球体的雷诺数，并将若干个金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到架空导线的雷诺数。
可以理解的是，通过金属球体的热平衡方程，分别根据各个金属球体的温度计算各自的雷诺数，由于金属球体与架空导线的直径不一定相同，因此需要通过二者的雷诺数关系获取架空导线的雷诺数；需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际情况将金属球体的直径设置于架空导线的线径相同，那么就不需要根据雷诺数关系获取架空导线的雷诺数，直接将金属球体的雷诺数设置为架空导线的雷诺数。
步骤103、基于架空导线的热平衡方程，根据架空导线的雷诺数计算得到架空导线的温度。
将架空导线的雷诺数代入到架空导线的热平衡方程中计算得到架空导线的温度。
本实施例的架空导线稳态温度的检测方法，通过将若干个金属球体设置在与架空导线相同的空气环境的位置，使得金属球体与架空导线有着相同的环境温度等环境因素，由于架空导线在正常运行时处于温度稳定状态，因此使得金属球体处于温度稳态后，获取金属球体的雷诺数；接着根据各金属球体的雷诺数的平均值，通过金属球体雷诺数与架空导线雷诺数的关系获取架空导线的雷诺数，最后根据架空导线的雷诺数通过热平衡方程求得架空导线的温度。由于不需要通过温度传感器或红外传感器对架空导线进行测温，只需要获得与架空导线状态和空气环境相同的金属球体的雷诺数，就可以得到架空导线的温度，因而计算得到的架空导线的稳态温度准确，且实施难度低，可靠性高，解决了现有技术对架空导线稳态温度检测存在较大误差的技术问题。
以上为本申请提供的一种架空导线稳态温度的检测方法的实施例一，以下为本申请提供的一种架空导线稳态温度的检测方法的实施例二。
请参阅图2，本申请提供了一种架空导线稳态温度的检测方法的实施例二，包括：
步骤201、将若干个铝球均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当架空导线正常运行时，通过恒定热源对若干个铝球进行加热，使若干个铝球处于温度稳态，获取若干个铝球的温度，铝球的材质与架空导线相同。
本实施例步骤201与实施例一步骤101描述相同，请参见步骤101描述，在此不再赘述，需要说明的是，由于铝球有较好的导热性，且架空导线的材质多为铝线，因此本实施例将各个金属球体均设置为铝球，本领域技术人员还可以根据实际情况进行设置，在此不做限定。
步骤202、分别将若干个铝球的温度代入到铝球的热平衡方程中，计算得到铝球的对流散热功率；将铝球的对流散热功率代入到换热系数计算公式中，计算得到铝球的换热系数；根据隐式方程对铝球的换热系数进行计算，得到若干个铝球的雷诺数，并将若干个铝球的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到架空导线的雷诺数。
可以理解的是，为了提高检测的精确性，分别通过各个铝球的温度计算各自的对流散热功率，并通过换热系数计算公式计算得到各个铝球的换热系数，最后通过隐式方程对各个铝球的换热系数进行计算，得到各个铝球的雷诺数；最后根据各个铝球雷诺数的平均值代入到雷诺数关系中，得到架空导线的雷诺数。
其中，铝球的热平衡方程为：
qcs＝qss+qgs-qrs；
其中，换热系数计算公式为：
Figure BDA0002776975980000061
其中，隐式方程为：
Figure BDA0002776975980000071
其中，雷诺数关系公式为：
Figure BDA0002776975980000072
式中，Rec为架空导线的雷诺数，Res为铝球的雷诺数，D0为架空导线的直径，l为铝球的直径，qcs为铝球的对流散热功率，qss为铝球的日照吸热功率，qgs为铝球的内热源功率，qrs为铝球的辐射散热功率，Ts为铝球的温度，Ta为架空导线的环境温度，Pr为普朗特数，μw为铝球表面空气的动力粘度，μf为空气环境的动力粘度，kf为空气热导率。
步骤203、基于架空导线的热平衡方程，根据架空导线的雷诺数计算得到架空导线的温度。
本实施例步骤203与实施例一步骤103描述相同，请参见步骤103描述，在此不再赘述。
其中，架空导线的热平衡方程为：
Figure BDA0002776975980000073
式中，kf为空气的热传导率，D0为架空导线的直径，Res为架空导线的雷诺数，l为铝球的直径，Tc为架空导线的温度，Ta为架空导线的环境温度，qr为架空导线单位长度的辐射散热功率，I为架空导线的电流值，R(Tc)为架空导线的在Tc温度下的单位长度电阻。
本实施例的架空导线稳态温度的检测方法，将金属球体设置为铝球，通过将若干个铝球设置在与架空导线相同的空气环境的位置，使得铝球与架空导线有着相同的环境温度等环境因素，由于架空导线在运行时处于温度稳定状态，因此使得铝球处于温度稳态后，获取铝球的雷诺数；接着根据各铝球的雷诺数的平均值，通过铝球雷诺数与架空导线雷诺数的关系获取架空导线的雷诺数，最后根据架空导线的雷诺数通过热平衡方程求得架空导线的温度。由于不需要通过温度传感器或红外传感器对架空导线进行测温，只需要获得与架空导线状态和空气环境相同的铝球的雷诺数，就可以得到架空导线的温度，因而计算得到的架空导线的稳态温度准确，且实施难度低，可靠性高，解决了现有技术对架空导线稳态温度检测存在较大误差的技术问题。
以上为本申请提供的一种架空导线稳态温度的检测方法的实施例二，以下为本申请提供的一种架空导线稳态温度的检测装置的实施例。
请参阅图3，本申请提供的一种架空导线稳态温度的检测装置的实施例，包括：
获取单元301，用于将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当架空导线正常运行时，使若干个金属球体处于温度稳态，获取若干个金属球体的温度，金属球体的材质与架空导线相同。
第一计算单元302，用于基于金属球体的热平衡方程，分别根据金属球体的温度计算得到若干个金属球体的雷诺数，并将若干个金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到架空导线的雷诺数。
第二计算单元303，用于基于架空导线的热平衡方程，根据架空导线的雷诺数计算得到架空导线的温度。
本申请的架空导线稳态温度的检测装置，通过将若干个金属球体设置在与架空导线相同的空气环境的位置，使得金属球体与架空导线有着相同的环境温度等环境因素，由于架空导线在运行时处于温度稳定状态，因此使得金属球体处于温度稳态后，获取金属球体的雷诺数；接着根据各金属球体的雷诺数的平均值，通过金属球体雷诺数与架空导线雷诺数的关系获取架空导线的雷诺数，最后根据架空导线的雷诺数通过热平衡方程求得架空导线的温度。由于不需要通过温度传感器或红外传感器对架空导线进行测温，只需要获得与架空导线状态和空气环境相同的金属球体的雷诺数，就可以得到架空导线的温度，因而计算得到的架空导线的稳态温度准确，且实施难度低，可靠性高，解决了现有技术对架空导线稳态温度检测存在较大误差的技术问题。
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。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
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，在本申请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，本申请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)执行本申请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(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、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申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种架空导线稳态温度的检测方法，其特征在于，包括：
将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当所述架空导线正常运行时，使若干个所述金属球体处于温度稳态，获取若干个所述金属球体的温度，所述金属球体的材质与所述架空导线相同；
基于所述金属球体的热平衡方程，分别根据所述金属球体的温度计算得到若干个所述金属球体的雷诺数，并将若干个所述金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到所述架空导线的雷诺数；
基于所述架空导线的热平衡方程，根据所述架空导线的雷诺数计算得到所述架空导线的温度。
2.根据权利要求1所述的架空导线稳态温度的检测方法，其特征在于，所述金属球体均为铝球。
3.根据权利要求1所述的架空导线稳态温度的检测方法，其特征在于，所述当所述架空导线正常运行时，使若干个所述金属球体处于温度稳态，具体包括：
当所述架空导线正常运行时，通过恒定热源对若干个所述金属球体进行加热，使若干个所述金属球体处于温度稳态。
4.根据权利要求1所述的架空导线稳态温度的检测方法，其特征在于，所述基于所述金属球体的热平衡方程，分别根据所述金属球体的温度计算得到若干个所述金属球体的雷诺数，具体包括：
分别将若干个所述金属球体的温度代入到所述金属球体的热平衡方程中，计算得到所述金属球体的对流散热功率；
将所述金属球体的对流散热功率代入到换热系数计算公式中，计算得到所述金属球体的换热系数；
根据隐式方程对所述金属球体的换热系数进行计算，得到若干个所述金属球体的雷诺数。
5.根据权利要求1所述的架空导线稳态温度的检测方法，其特征在于，所述雷诺数关系公式为：
Figure FDA0002776975970000011
式中，Rec为所述架空导线的雷诺数，Res为所述金属球体的雷诺数，D0为所述架空导线的直径，l为所述金属球体的直径。
6.根据权利要求1所述的架空导线稳态温度的检测方法，其特征在于，所述架空导线的热平衡方程为：
Figure FDA0002776975970000021
式中，kf为空气的热传导率，D0为所述架空导线的直径，Res为所述架空导线的雷诺数，l为所述金属球体的直径，Tc为所述架空导线的温度，Ta为所述架空导线的环境温度，qr为所述架空导线单位长度的辐射散热功率，I为所述架空导线的电流值，R(Tc)为所述架空导线的在Tc温度下的单位长度电阻。
7.一种架空导线稳态温度的检测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当所述架空导线正常运行时，使若干个所述金属球体处于温度稳态，获取若干个所述金属球体的温度，所述金属球体的材质与所述架空导线相同；
第一计算单元，用于基于所述金属球体的热平衡方程，分别根据所述金属球体的温度计算得到若干个所述金属球体的雷诺数，并将若干个所述金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到所述架空导线的雷诺数；
第二计算单元，用于基于所述架空导线的热平衡方程，根据所述架空导线的雷诺数计算得到所述架空导线的温度。
8.根据权利要求7所述的架空导线稳态温度的检测装置，其特征在于，所述金属球体为铝球。
9.根据权利要求7所述的架空导线稳态温度的检测装置，其特征在于，所述获取单元，具体用于：
将若干个金属球体均设置在与架空导线相同空气环境的位置，当所述架空导线正常运行时，通过恒定热源对若干个所述金属球体进行加热，使若干个所述金属球体处于温度稳态，获取若干个所述金属球体的温度，所述金属球体的材质与所述架空导线相同。
10.根据权利要求7所述的架空导线稳态温度的检测装置，其特征在于，所述第一计算单元，具体用于：
分别将若干个所述金属球体的温度代入到所述金属球体的热平衡方程中，计算得到所述金属球体的对流散热功率；
将所述金属球体的对流散热功率代入到换热系数计算公式中，计算得到所述金属球体的换热系数；
根据隐式方程对所述金属球体的换热系数进行计算，得到若干个所述金属球体的雷诺数，并将若干个所述金属球体的雷诺数的平均值代入到雷诺数关系公式中计算，得到所述架空导线的雷诺数。
CN202011268589.5A 2020-11-13 2020-11-13 一种架空导线稳态温度的检测方法及装置 Pending CN112380698A (zh)

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Application publication date: 20210219

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 detection method and device for steady-state temperature of overhead conductors

License type: Common License

Record date: 20231121

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