CN112541630A - 一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法 - Google Patents

一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其方法为，根据当地气象条件预测得到不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数，通过不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数构建输电导线垂度预测函数，计算输电导线垂度的预测值；根据已经获得的预测值，将每一个预测值赋予对应的权值，求出均方根，再除以对应系数，得到最终的基于天气变化的输电导线垂度预测值，从而提高电力系统中线路的安全运行水平。

Description

一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法
技术领域
本发明属于电力系统领域，涉及一种输电导线垂度预测方法，尤其涉及一种根据天气的变化对输电导线的垂度进行预测的方法。
背景技术
输电导线垂度是电力系统线路安全运行的重要指标，为实现导线垂度的实时监测这一多年来国内外研究的目标，从导线的基本方程出发推导了根据导线张力、倾角来测量导线垂度的方法并介绍了计算公式和例题。目前国内外已开发生产的测量装置为通过导线应力、倾角或图像分辨来实时测量导线垂度的装置，并且己在线路关键点垂度、线路覆冰监测及线路动态定额中得到应用。导线垂度实时监测的应用提高了线路安全运行水平，特别是在线路动态定额的应用，可充分发挥线路隐性容量，使线路输送容量增加10％～30％。
但是目前，对输电导线垂度的影响分析很少考虑到天气因素，而实际工作中，不同的天气条件会影响输电导线的垂度。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的不足，提供一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，对不同天气条件对输电导线垂度的影响进行分析，采集不同天气下影响输电导线垂度的相关参数，得到不同天气条件下输电导线垂度的预测值，从而提高电力系统中线路的安全运行水平。
一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，包括下述步骤：
步骤1：根据当地气象条件预测得到不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数；
步骤2：通过不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数构建输电导线垂度预测函数，计算输电导线垂度的预测值；
步骤3：根据步骤2中已经获得的预测值，将每一个预测值赋予对应的权值，求出均方根，再除以对应系数，得到最终的基于天气变化的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000011
所述的步骤1中，所述的不同天气条件分为晴或阴天、雨天、冰冻天气、雷暴天气及台风天气5种。
所述的步骤2中，晴或阴天条件下输电导线的垂度主要受导线周围环境温度及光照强度影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到晴或阴天条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000012
式中：T晴为晴或阴天条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，α为导线温度线膨胀系数，σ0为架空线最低点应力，g为导线自重比载，E晴为预测得到的晴或阴天时光照强度，E常为当地的日平均光照强度，l为导线长度。
所述的步骤2中，雨天条件下输电导线的垂度主要受导线周围的环境温度、空气湿度、日降水量影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到雨天条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000021
式中：T雨为雨天条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，RH雨为预测得到的雨天时的空气相对湿度，RH常为当地的日平均相对湿度，P雨为预测得到的雨天时的日降水量，P常为当地的日平均降水量。
所述的步骤2中，冰冻天气条件下输电导线的垂度主要受导线周围的环境温度、导线的弹性系数、导线质量影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到冰冻天气条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828494450000022
式中：T冰为冰冻天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，G冰为预测得到的冰冻天气下覆冰导线的质量，G线为无冰的导线自重，g冰为导线的冰重比载，β冰为冰冻天气下导线的弹性模量，β常为常温时的导线弹性模量。
所述的步骤2中，雷暴天气条件下输电导线的垂度主要受周围的环境温度、雷暴天气下的径向风速、竖向风速、风攻角影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到雷暴天气条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000023
式中：T雷为雷暴天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，γ为雷暴天气下的风攻角，V径为预测得到的雷暴天气下的径向风速，V竖为预测得到的雷暴天气下的竖向风速。
所述的步骤2中，台风天气条件下输电导线的垂度主要受周围的环境温度、台风天气下的脉动风速、平均风速、风攻角影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到台风天气条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000031
式中：T台为台风天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，γ′为台风天气下的风攻角，V脉为预测得到的台风天气下的脉动风速，V均为预测得到的台风天气下的平均风速。
本发明的优点效果如下：
本发明针对影响输电导线垂度的天气状况因素，通过不同天气下相关影响因子对输电导线垂度的影响构建函数关系，计算得到不同天气条件下的输电导线垂度预测值。通过输电导线垂度预测值判断输电导线的运行状态，有利于提高电力系统的安全运行水平。
具体实施方式
实施例
步骤1：根据当地气象条件预测得到不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数；所述的不同天气条件分为晴或阴天、雨天、冰冻天气、雷暴天气及台风天气5种。
步骤2：通过不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数构建输电导线垂度预测函数，计算输电导线垂度的预测值。
步骤2.1：晴(阴)天条件下输电导线的垂度主要受导线周围环境温度及光照强度影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到晴(阴)天条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000032
式中：T晴为晴(阴)天条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，α为导线温度线膨胀系数，σ0为架空线最低点应力，g为导线自重比载，E晴为预测得到的晴(阴)天时光照强度，E常为当地的日平均光照强度，l为导线长度。
步骤2.2：雨天条件下输电导线的垂度主要受导线周围的环境温度、空气湿度、日降水量影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到雨天条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000041
式中：T雨为雨天条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，RH雨为预测得到的雨天时的空气相对湿度，RH常为当地的日平均相对湿度，P雨为预测得到的雨天时的日降水量，P常为当地的日平均降水量。
步骤2.3：冰冻天气条件下输电导线的垂度主要受导线周围的环境温度、导线的弹性系数、导线质量影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到冰冻天气条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828494450000042
式中：T冰为冰冻天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，G冰为预测得到的冰冻天气下覆冰导线的质量，G线为无冰的导线自重，g冰为导线的冰重比载，β冰为冰冻天气下导线的弹性模量，β常为常温时的导线弹性模量。
步骤2.4：雷暴天气条件下输电导线的垂度主要受周围的环境温度、雷暴天气下的径向风速、竖向风速、风攻角影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到雷暴天气条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000043
式中：T雷为雷暴天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，γ为雷暴天气下的风攻角，V径为预测得到的雷暴天气下的径向风速，V竖为预测得到的雷暴天气下的竖向风速。
步骤2.5：台风天气条件下输电导线的垂度主要受周围的环境温度、台风天气下的脉动风速、平均风速、风攻角影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到台风天气条件下的输电导线垂度预测值：
Figure BDA0002828494450000051
式中：T台为台风天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，γ′为台风天气下的风攻角，V脉为预测得到的台风天气下的脉动风速，V均为预测得到的台风天气下的平均风速。
步骤3：根据已经获得的五个预测值，将每一个预测值赋予对应的权值，求出均方根，再除以对应系数，得到最终的基于天气变化的输电导线垂度预测值。
Figure BDA0002828494450000052
应用实施例
测得当地的日平均温度T常为13℃，晴(阴)天条件下导线周围的环境温度T晴为18℃，雨天条件下导线周围的环境温度T雨为9℃，冰冻天气条件下导线周围的环境温度T冰为-4℃，雷暴天气条件下导线周围的环境温度T雷为7℃，台风天气条件下导线周围的环境温度T台为9℃。
导线温度线膨胀系数α为16.35×10-6(1/℃)，架空线最低点应力σ0为93.52(N/mm2)，导线自重比载g为35.068×10-3(N/m·mm2)，导线冰重比载g冰为50.517×10-3(N/m·mm2)，导线长度l为100m。晴(阴)天时的光照强度E晴为8×104lx，当地的日平均光照强度E常为2.5×104lx；雨天时的空气相对湿度RH雨为81％，当地的日平均相对湿度RH常为65％，雨天时的日降水量P雨为6.5mm，当地的日平均降水量P常为3.8mm；冰冻天气下覆冰导线的质量G冰为54.56kg，无冰的导线自重G线为42.37kg，冰冻天气下导线的弹性模量β冰为22000N/mm2，常温时的导线弹性模量β常为56000N/mm2；雷暴天气下的风攻角γ为54°，雷暴天气下的径向风速V径为27m/s，雷暴天气下的竖向风速V竖为8m/s；台风天气下的风攻角γ′为81°，台风天气下的脉动风速V脉为18m/s，台风天气下的平均风速V均为13m/s。
1.晴(阴)天条件下的输电导线垂度预测值计算：将T晴＝18℃，T常＝13℃，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，E晴＝8×104lx，E常＝2.5×104lx，l＝100m，代入公式
Figure BDA0002828494450000061
解得f晴＝1.11m。
2.雨天条件下的输电导线垂度预测值计算：将T雨＝9℃，T常＝13℃，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，RH雨＝81％，RH常＝65％，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，P雨＝6.5mm，P常＝3.8mm，l＝100m代入公式
Figure BDA0002828494450000062
解得f雨＝1.16m。
3.冰冻天气条件下的输电导线垂度预测值计算：将T冰＝-4℃，T常＝13℃，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，G冰＝54.56kg，G线＝42.37kg，g冰＝50.517×10-3(N/m·mm2)，β冰＝22000N/mm2，β常＝56000N/mm2，l＝100m，代入公式
Figure BDA0002828494450000063
解得f冰＝1.94m。
4.雷暴天气条件下的输电导线垂度预测值计算：将T雷＝7℃，T常＝13℃，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，γ＝54°，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，V径＝27m/s，V竖＝8m/s，l＝100m，代入公式
Figure BDA0002828494450000064
解得f雷＝2.38m。
5.台风天气条件下的输电导线垂度预测值计算：将T台＝9℃，T常＝13℃，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，γ′＝81°，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，V脉＝18m/s，V均＝13m/s，l＝100m，代入公式
Figure BDA0002828494450000071
解得f台＝3.09m。
6.将f晴＝1.11m，f雨＝1.16m，f冰＝1.94m，f雷＝2.38m，f台＝3.09m代入
Figure BDA0002828494450000072
得到输电导线垂度预测值f＝0.93m。
以上仅为本发明的实例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：根据当地气象条件预测得到不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数；
步骤2：通过不同天气条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数构建输电导线垂度预测函数，计算输电导线垂度的预测值；
步骤3：根据步骤2中已经获得的预测值，将每一个预测值赋予对应的权值，求出均方根，再除以对应系数，得到最终的基于天气变化的输电导线垂度预测值：
Figure FDA0002828494440000011
2.根据权利要求1所述的一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于所述的步骤1中，所述的不同天气条件分为晴或阴天、雨天、冰冻天气、雷暴天气及台风天气5种。
3.根据权利要求1所述的一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于所述的步骤2中，晴或阴天条件下输电导线的垂度主要受导线周围环境温度及光照强度影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到晴或阴天条件下的输电导线垂度预测值：
Figure FDA0002828494440000012
式中：T晴为晴或阴天条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，α为导线温度线膨胀系数，σ0为架空线最低点应力，g为导线自重比载，E晴为预测得到的晴或阴天时光照强度，E常为当地的日平均光照强度，l为导线长度。
4.根据权利要求1所述的一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于所述的步骤2中，雨天条件下输电导线的垂度主要受导线周围的环境温度、空气湿度、日降水量影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到雨天条件下的输电导线垂度预测值：
Figure FDA0002828494440000013
式中：T雨为雨天条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，RH雨为预测得到的雨天时的空气相对湿度，RH常为当地的日平均相对湿度，P雨为预测得到的雨天时的日降水量，P常为当地的日平均降水量。
5.根据权利要求1所述的一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于所述的步骤2中，冰冻天气条件下输电导线的垂度主要受导线周围的环境温度、导线的弹性系数、导线质量影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到冰冻天气条件下输电导线的垂度值：
Figure FDA0002828494440000021
式中：T冰为冰冻天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，G冰为预测得到的冰冻天气下覆冰导线的质量，G线为无冰的导线自重，g冰为导线的冰重比载，β冰为冰冻天气下导线的弹性模量，β常为常温时的导线弹性模量。
6.根据权利要求1所述的一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于所述的步骤2中，雷暴天气条件下输电导线的垂度主要受周围的环境温度、雷暴天气下的径向风速、竖向风速、风攻角影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到雷暴天气条件下的输电导线垂度预测值：
Figure FDA0002828494440000022
式中：T雷为雷暴天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，γ为雷暴天气下的风攻角，V径为预测得到的雷暴天气下的径向风速，V竖为预测得到的雷暴天气下的竖向风速。
7.根据权利要求1所述的一种基于天气变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于所述的步骤2中，台风天气条件下输电导线的垂度主要受周围的环境温度、台风天气下的脉动风速、平均风速、风攻角影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到台风天气条件下的输电导线垂度预测值：
Figure FDA0002828494440000023
式中：T台为台风天气条件下预测得到的导线周围的环境温度，T常为当地的日平均温度，γ′为台风天气下的风攻角，V脉为预测得到的台风天气下的脉动风速，V均为预测得到的台风天气下的平均风速。
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