CN112395755A - 一种架空导线暂态温度的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种架空导线暂态温度的检测方法及装置,方法包括:将金属球体设置在与架空导线相同空气环境中,当架空导线短时超负荷运行时,使金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取金属球体温度;基于金属球体的暂态热平衡方程,分别根据金属球体温度计算得到若干个金属球体的雷诺数,并将金属球体的雷诺数的平均值设置为架空导线的雷诺数;根据架空导线的雷诺数对架空导线的暂态热平衡方程进行转换得到架空导线的暂态温度预测函数;将预置时间代入暂态温度预测函数计算得到架空导线在预置时间段内的暂态温度,从而解决了现有技术由于对环境风速的测量不精确,导致对架空导线在短时超负荷运行下的暂态温度检测出现较大误差的技术问题。
Description
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暂态温度的检测方法及装置。
背景技术
目前,我国大部分架空导线处于大负荷运行状态,随着接入电网的设备不断地增加,对现有架空导线的输送能力提出了更高的要求,因此,研究如何提高架空导线的输电能力具有重要的意义。由于架空导线的热容量较大,当架空导线通过的电流短时增加时,架空导线的温度需要经过一段时间后才进入稳态,因此,非常有必要对架空导线短时载流量进行研究,而影响架空导线短时载流量的主要因素是架空导线的暂态温度。
现有对架空导线短时超负荷运行下的暂态温度的检测方法应用较为广泛的是通过对导线温度、环境风速、日照强度、环境温度进行监测,从而根据热平衡方程对架空导线短时超负荷运行下的暂态温度进行求解,然而由于对环境风速的测量不够精确,导致对架空导线的短时超负荷运行下的暂态温度检测出现较大误差。
发明内容
本申请提供了一种架空导线暂态温度的检测方法及装置,用于解决现有技术由于对环境风速的测量不够精确,导致对架空导线在短时超负荷运行下的暂态温度检测出现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暂态温度的检测方法,所述方法包括:
将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当所述架空导线短时超负荷运行时,使所述金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取所述金属球体的温度,所述金属球体的材质和直径均与所述架空导线相同;
基于所述金属球体的暂态热平衡方程,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设置为所述架空导线的雷诺数;
根据所述架空导线的雷诺数,对所述架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到所述架空导线的暂态温度预测函数;
将预置时间代入所述暂态温度预测函数计算,得到所述架空导线在所述预置时间段内的暂态温度。
可选地,所述金属球体为铝球。
可选地,所述当所述架空导线短时超负荷运行时,使所述金属球体处于暂态温升状态,具体包括:
当所述架空导线短时超负荷运行时,通过恒定热源对所述金属球体持续进行加热。
可选地,所述基于所述金属球体的暂态热平衡方程,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暂态热平衡方程中,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,所述金属球体的暂态热平衡方程为:
式中,qcs为所述金属球体的对流散热功率,qrs为所述金属球体的辐射散热功率,qss为所述金属球体的日照吸热功率,qgs为所述金属球体的内热源功率,ms为所述金属球体的质量,Cps为所述金属球体的比热容,Ts为所述金属球体的温度。
可选地,所述架空导线的暂态温度预测函数为:
式中,Tct为所述架空导线在t时间段内的暂态温度,Tc0为所述架空导线在起始时刻的温度,Ta为所述架空导线的环境温度,I为所述架空导线的电流值,R(Tc)为所述架空导线的在Tc0温度下的单位长度电阻,qs为所述架空导线的对流散热功率,αc和αr均为常数,Rec为所述架空导线的雷诺数,D0为所述架空导线的直径。
本申请第二方面提供一种架空导线暂态温度的检测装置,所述装置包括:
获取单元,用于将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当所述架空导线短时超负荷运行时,使所述金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取所述金属球体的温度,所述金属球体的材质和直径均与所述架空导线相同;
设置单元,用于基于所述金属球体的暂态热平衡方程,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设置为所述架空导线的雷诺数;
转换单元,用于根据所述架空导线的雷诺数,对所述架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到所述架空导线的暂态温度预测函数;
计算单元,用于将预置时间代入所述暂态温度预测函数计算,得到所述架空导线在所述预置时间段内的暂态温度。
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:
将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当所述架空导线短时超负荷运行时,通过恒定热源对所述金属球体持续进行加热,每间隔预置时间获取所述金属球体的温度,所述金属球体的材质和直径均与所述架空导线相同。
可选地,所述设置单元,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暂态热平衡方程中,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设置为所述架空导线的雷诺数。
从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:
本申请提供了一种架空导线暂态温度的检测方法,包括:将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当架空导线短时超负荷运行时,使金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取金属球体的温度,金属球体的材质和直径均与架空导线相同;基于金属球体的暂态热平衡方程,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设置为架空导线的雷诺数;根据架空导线的雷诺数,对架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到架空导线的暂态温度预测函数;将预置时间代入暂态温度预测函数计算,得到架空导线在预置时间段内的暂态温度。
本申请的架空导线暂态温度的检测方法,通过将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,由于架空导线在短时超负荷运行时处于暂态温升过程,因此当架空导线短时超负荷运行时,通过使得金属球体处于暂态温升状态,获取金属球体的雷诺数,因为金属球体与架空导线处于相同的空气环境并且都是暂态温升状态,所以将金属球体的雷诺数设置为架空导线的雷诺数,然后根据雷诺数对架空导线的暂态热平衡方程进行转换得到架空导线的暂态温度预测函数,从而得到架空导线的暂态温度。由于无需获取环境风速,因而计算得到的架空导线的暂态温度准确,且实施难度低,可靠性高,从而解决了现有技术由于对环境风速的测量不精确,导致对架空导线在短时超负荷运行下的暂态温度检测出现较大误差的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的一种架空导线暂态温度的检测方法实施例一的流程示意图;
图2为本申请实施例中提供的一种架空导线暂态温度的检测方法实施例二的流程示意图;
图3为本申请实施例中提供的一种架空导线暂态温度的检测装置的结构示意图。
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,本申请实施例提供的一种架空导线暂态温度的检测方法,包括:
步骤101、将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当架空导线短时超负荷运行时,使金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取金属球体的温度,金属球体的材质和直径均与架空导线相同。
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;由于架空导线短时超负荷运行时的状态为暂态温升状态,为了通过金属球体模拟架空导线的状态,使金属球体处于暂态温升状态,并每间隔一定的时间获取金属球体的温度。
需要说明的是,为了保证检测的准确性,金属球体的材质和直径与架空导线的材质和直径均应该相同,对于获取金属球体温度的时间间隔应该尽可能的短,使得获取的温度数据样本较大,提高检测的精确性。
步骤102、基于金属球体的暂态热平衡方程,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设置为架空导线的雷诺数。
可以理解的是,分别根据金属球体的多个温度值通过金属球体的暂态热平衡方程,计算得到该金属球体的多个雷诺数,因为金属球体与架空导线处于相同的空气环境并且都是暂态温升状态,所以将金属球体的雷诺数当做是架空导线的雷诺数。
步骤103、根据架空导线的雷诺数,对架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到架空导线的暂态温度预测函数。
可以理解的是,由于知道了架空导线的雷诺数,那么将架空导线的暂态热平衡方程转换为求解架空导线暂态温度的计算公式,从而得到架空导线的暂态温度预测函数。
步骤104、将预置时间代入暂态温度预测函数计算,得到架空导线在预置时间段内的暂态温度。
需要说明的是,由于暂态温度预测函数是计算一段时间内架空导线的暂态温度的,所以,计算得到的暂态温度是架空导线在一段时间内的暂态温度。
本实施例的架空导线暂态温度的检测方法,通过将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,由于架空导线在短时超负荷运行时处于暂态温升过程,因此当架空导线短时超负荷运行时,通过使得金属球体处于暂态温升状态,获取金属球体的雷诺数,因为金属球体与架空导线处于相同的空气环境并且都是暂态温升状态,所以将金属球体的雷诺数设置为架空导线的雷诺数,然后根据雷诺数对架空导线的暂态热平衡方程进行转换得到架空导线的暂态温度预测函数,从而得到架空导线的暂态温度。由于无需获取环境风速,因而计算得到的架空导线的暂态温度准确,且实施难度低,可靠性高,从而解决了现有技术由于对环境风速的测量不精确,导致对架空导线在短时超负荷运行下的暂态温度检测出现较大误差的技术问题。
以上为本申请提供的一种架空导线暂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暂态温度的检测方法的实施例二。
请参阅图2,本申请实施例提供的一种架空导线暂态温度的检测方法,包括:
步骤201、将铝球设置在与架空导线相同空气环境的位置,当架空导线短时超负荷运行时,通过恒定热源对铝球持续进行加热,每间隔预置时间获取铝球的温度,铝球的材质和直径均与架空导线相同。
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,由于铝球的导热性能良好,且架空导线的材质大多为铝,因此本实施例将金属球体设置为铝球,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暂态热平衡方程中,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设置为架空导线的雷诺数。
可以理解的是,为了提高检测的精确性,通过铝球的多个温度数据样本,分别求得铝球的多个对流散热功率,并通过换热系数计算公式计算得到铝球的多个换热系数,最后通过隐式方程对铝球的多个换热系数进行计算,得到铝球的多个雷诺数,以铝球的多个雷诺数的平均值作为架空导线的雷诺数。
其中,换热系数计算公式为:
其中,隐式方程为:
其中,铝球的暂态热平衡方程为:
式中,qcs为铝球的对流散热功率,qrs为铝球的辐射散热功率,qss为铝球的日照吸热功率,qgs为铝球的内热源功率,ms为铝球的质量,Cps为铝球的比热容,Ts为铝球的温度,Ta为架空导线的环境温度,l为铝球的直径,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、根据架空导线的雷诺数,对架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到架空导线的暂态温度预测函数。
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,架空导线的暂态温度预测函数为:
式中,Tct为架空导线在t时间段内的暂态温度,Tc0为架空导线在起始时刻的温度,Ta为架空导线的环境温度,I为架空导线的电流值,R(Tc)为架空导线的在Tc0温度下的单位长度电阻,qs为架空导线的对流散热功率,αc和αr均为常数,Rec为架空导线的雷诺数,D0为架空导线的直径。
步骤204、将预置时间代入暂态温度预测函数计算,得到架空导线在预置时间段内的暂态温度。
本实施例步骤204与实施例一步骤104描述相同,请参见步骤104描述,在此不再赘述。
本实施例的架空导线暂态温度的检测方法,将金属球体设置为铝球,通过将铝球设置在与架空导线相同的空气环境的位置,由于架空导线在短时超负荷运行时处于暂态温升过程,因此当架空导线短时超负荷运行时,通过使得铝球处于暂态温升状态,获取铝球的雷诺数从而获得架空导线的雷诺数,然后根据铝球的雷诺数对架空导线的暂态热平衡方程进行转换得到架空导线的暂态温度预测函数,从而得到架空导线的暂态温度。由于无需获取环境风速,因而计算得到的架空导线的暂态温度准确,且实施难度低,可靠性高,从而解决了现有技术由于对环境风速的测量不精确,导致对架空导线在短时超负荷运行下的暂态温度检测出现较大误差的技术问题。
以上为本申请提供的一种架空导线暂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暂态温度的检测装置的实施例。
请参阅图3,本申请的一种架空导线暂态温度的检测装置,包括:
获取单元301,用于将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当架空导线短时超负荷运行时,使金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取金属球体的温度,金属球体的材质和直径均与架空导线相同。
设置单元302,用于基于金属球体的暂态热平衡方程,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设置为架空导线的雷诺数。
转换单元303,用于根据架空导线的雷诺数,对架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到架空导线的暂态温度预测函数。
计算单元304,用于将预置时间代入暂态温度预测函数计算,得到架空导线在预置时间段内的暂态温度。
本实施例的架空导线暂态温度的检测装置,通过将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,由于架空导线在短时超负荷运行时处于暂态温升过程,因此当架空导线短时超负荷运行时,通过使得金属球体处于暂态温升状态,获取金属球体的雷诺数,因为金属球体与架空导线处于相同的空气环境并且都是暂态温升状态,所以将金属球体的雷诺数设置为架空导线的雷诺数,然后根据雷诺数对架空导线的暂态热平衡方程进行转换得到架空导线的暂态温度预测函数,从而得到架空导线的暂态温度。由于无需获取环境风速,因而计算得到的架空导线的暂态温度准确,且实施难度低,可靠性高,从而解决了现有技术由于对环境风速的测量不精确,导致对架空导线在短时超负荷运行下的暂态温度检测出现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)
1.一种架空导线暂态温度的检测方法,其特征在于,包括:
将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当所述架空导线短时超负荷运行时,使所述金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取所述金属球体的温度,所述金属球体的材质和直径均与所述架空导线相同;
基于所述金属球体的暂态热平衡方程,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设置为所述架空导线的雷诺数;
根据所述架空导线的雷诺数,对所述架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到所述架空导线的暂态温度预测函数;
将预置时间代入所述暂态温度预测函数计算,得到所述架空导线在所述预置时间段内的暂态温度。
2.根据权利要求1所述的架空导线暂态温度的检测方法,其特征在于,所述金属球体为铝球。
3.根据权利要求1所述的架空导线暂态温度的检测方法,其特征在于,所述当所述架空导线短时超负荷运行时,使所述金属球体处于暂态温升状态,具体包括:
当所述架空导线短时超负荷运行时,通过恒定热源对所述金属球体持续进行加热。
4.根据权利要求1所述的架空导线暂态温度的检测方法,其特征在于,所述基于所述金属球体的暂态热平衡方程,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暂态热平衡方程中,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。
7.一种架空导线暂态温度的检测装置,其特征在于,包括:
获取单元,用于将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当所述架空导线短时超负荷运行时,使所述金属球体处于暂态温升状态,每间隔预置时间获取所述金属球体的温度,所述金属球体的材质和直径均与所述架空导线相同;
设置单元,用于基于所述金属球体的暂态热平衡方程,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设置为所述架空导线的雷诺数;
转换单元,用于根据所述架空导线的雷诺数,对所述架空导线的暂态热平衡方程进行转换,得到所述架空导线的暂态温度预测函数;
计算单元,用于将预置时间代入所述暂态温度预测函数计算,得到所述架空导线在所述预置时间段内的暂态温度。
8.根据权利要求7所述的架空导线暂态温度的检测装置,其特征在于,所述金属球体为铝球。
9.根据权利要求7所述的架空导线暂态温度的检测装置,其特征在于,所述获取单元,具体用于:
将金属球体设置在与架空导线相同空气环境的位置,当所述架空导线短时超负荷运行时,通过恒定热源对所述金属球体持续进行加热,每间隔预置时间获取所述金属球体的温度,所述金属球体的材质和直径均与所述架空导线相同。
10.根据权利要求7所述的架空导线暂态温度的检测装置,其特征在于,所述设置单元,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暂态热平衡方程中,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设置为所述架空导线的雷诺数。
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