CN112561158A - 一种基于温度变化的输电导线垂度预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于温度变化的输电导线垂度预测方法，其方法包括，根据当地温度条件预测得到不同温度条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数；通过不同温度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，通过合并得到最终的基于温度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

一种基于温度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，尤其涉及一种根据温度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温度变化因素，而实际工作中，不同的温度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，提供一种基于温度变化的输电导线垂度预测方法，对不同温度条件对输电导线垂度的影响进行分析，采集不同温度下计算输电导线垂度的相关系数，得出不同温度条件下的输电导线垂度值，从而提高电力系统中线路的安全运行水平。
一种基于温度变化的输电导线垂度预测方法，包括下述步骤：
步骤1：根据当地温度条件预测得到不同温度条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数；
步骤2：通过不同温度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：根据已经获得的预测值，将每一个预测值赋予对应的权值，通过合并得到最终的基于温度变化的输电导线垂度预测值:
Figure BDA0002828579400000011
所述的不同温度条件分为-30℃～-20℃、-19℃～0℃、1℃～20℃、21℃～40℃。
所述的步骤2中，-30℃～-20℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、昼夜温差影响，得到-30℃～-20℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000012
式中：G冰1为在-30℃～-20℃条件下预测的覆冰导线质量，G线为无冰状态下的导线自重，ρ为冰的标准比重，取0.9g/m3，ρmax为最低温度时空气密度，ρmin为最高温度时空气密度，ρ温为平均温度时空气密度T温为在-30℃～-20℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
所述的步骤2中，-19℃～0℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、昼夜温差影响，得到-19℃～0℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000021
式中：G冰2为在-19℃～0℃条件下预测的覆冰导线质量，G线为无冰状态下的导线自重，ρ冰的标准比重，取0.9g/m3，T温为在-19℃～0℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
所述的步骤2中，1℃～20℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、昼夜温差影响，得到1℃～20℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000022
式中：Tmax为1℃～20℃条件下白天最高温度，Tmin为1℃～20℃条件下夜间最低温度，T温为在1℃～20℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α为导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
所述的步骤2中，21℃～40℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、光照系数影响，得到21℃～40℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000023
式中：Emax为21℃～40℃条件下白天最强光照系数，Emin为21℃～40℃条件下最弱光照系数，t1为最强光照时长，t2为最弱光照时长，T温为在21℃～40℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
本发明的优点效果如下：
本发明针对影响输电导线垂度的温度状况因素，通过不同温度下相关影响因子对输电导线垂度的影响构建函数关系，计算得到不同温度条件下的输电导线垂度值。通过输电导线垂度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：根据当地温度条件预测得到不同温度条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数；所述的不同温度条件分为-30℃～-20℃、-19℃～0℃、1℃～20℃、21℃～40℃。
步骤2：通过不同温度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：-30℃～-20℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、覆冰状况影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到-30℃～-20℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000031
式中：G冰1为在-30℃～-20℃条件下预测的覆冰导线质量，G线为无冰状态下的导线自重，ρ为冰的标准比重，取0.9g/m3，ρmax为最低温度时空气密度，ρmin为最高温度时空气密度，ρ温为平均温度时空气密度T温为在-30℃～-20℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
步骤2.2：-19℃～0℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、覆冰状况影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到-19℃～0℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000032
式中：G冰2为在-19℃～0℃条件下预测的覆冰导线质量，G线为无冰状态下的导线自重，ρ冰的标准比重，取0.9g/m3，T温为在-19℃～0℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
步骤2.3：1℃～20℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、昼夜温差等影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到1℃～20℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000033
式中：Tmax为1℃～20℃条件下白天最高温度，Tmin为1℃～20℃条件下夜间最低温度，T温为在1℃～20℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α为导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
步骤2.4：21℃～40℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、光照系数影响，考虑国内外已有的计算导线垂度的相关方法及参数，得到21℃～40℃条件下输电导线的垂度值：
Figure BDA0002828579400000041
式中：Emax为21℃～40℃条件下白天最强光照系数，Emin为21℃～40℃条件下最弱光照系数，t1为最强光照时长，t2为最弱光照时长，T温为在21℃～40℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
步骤3：根据已经获得的四个预测值，将每一个预测值赋予对应的权值，通过合并得到最终的基于温度变化的输电导线垂度预测值。
Figure BDA0002828579400000042
应用实施例
1.某地在温度-30℃～-20℃条件下：平均温度T温为-24℃，ρ为900(kg/m3)，ρmax为1.426(kg/m3)，ρmin为1.396(kg/m3)，ρ温为1.403(kg/m3)，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)，导线长度l为100m，覆冰导线的质量G冰1为58.12kg，无冰的导线自重G线为42.37kg。
温度-30℃～-20℃条件下，输电导线的垂度计算：将T温＝-24℃，ρ＝900(kg/m3)，ρmax＝1.426(kg/m3)，ρmin＝1.396(kg/m3)，ρ温＝1.403(kg/m3)α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，l＝100m，G冰1＝58.12kg，G线＝42.37kg代入公式：
Figure BDA0002828579400000051
解得f-1＝2.185m。
2.某地在温度-19℃～0℃条件下：平均温度T温为-17℃，ρ为900(kg/m3)，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)，导线长度l为100m，覆冰导线的质量G冰2为54.56kg，无冰的导线自重G线为42.37kg。
温度-19℃～0℃条件下，输电导线的垂度计算：将T温＝-17℃，ρ＝900(kg/m3)，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，l＝100m，G冰2＝54.56kg，G线＝42.37kg代入公式：
Figure BDA0002828579400000052
解得f-2＝1.625m。
3.某地在温度1℃～20℃条件下：最高温度Tmax为19℃，最低温度Tmin为3℃，平均温度T温为14℃，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)，导线长度l为100m。
温度1℃～20℃条件下，输电导线的垂度计算：将Tmax＝19℃，Tmin＝3℃，T温＝14℃，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，l＝100m代入公式：
Figure BDA0002828579400000053
解得f+1＝1.243m。
4.某地在温度21℃～40℃条件下：最大光照强度Emax为8×104lx，最大光照时长t1为5h，最小光照时间t2为8h，平均光照强度Eav为2.5×104lx，平均温度T温为34℃，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)，导线长度l为100m。
温度21℃～40℃条件下，输电导线的垂度计算：将Emax＝8×104lx，t1＝5h，Emin＝0lx，t2＝8h，Eav＝2.5×104lx，T温＝34℃，α＝16.35×10-6(1/℃)，σ0＝93.52(N/mm2)，g＝35.068×10-3(N/m·mm2)，l＝100m代入公式：
Figure BDA0002828579400000061
解得f+2＝1.816m
以上仅为本发明的实施例而已，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 (6)

1.一种基于温度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：根据当地温度条件预测得到不同温度条件下影响输电导线垂度预测结果的多个参数；
步骤2：通过不同温度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：根据已经获得的预测值，将每一个预测值赋予对应的权值，通过合并得到最终的基于温度变化的输电导线垂度预测值:
Figure FDA0002828579390000011
2.根据权利要求1所述的一种基于温度变化的输电导线垂度预测方法，其特征在于所述的不同温度条件分为-30℃～-20℃、-19℃～0℃、1℃～20℃、21℃～40℃。
3.根据权利要求1所述的一种基于温度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，-30℃～-20℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、昼夜温差影响，得到-30℃～-20℃条件下输电导线的垂度值：
Figure FDA0002828579390000012
式中：G冰1为在-30℃～-20℃条件下预测的覆冰导线质量，G线为无冰状态下的导线自重，ρ为冰的标准比重，取0.9g/m3，ρmax为最低温度时空气密度，ρmin为最高温度时空气密度，ρ温为平均温度时空气密度T温为在-30℃～-20℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
4.根据权利要求1所述的一种基于温度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，-19℃～0℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、昼夜温差影响，得到-19℃～0℃条件下输电导线的垂度值：
Figure FDA0002828579390000013
式中：G冰2为在-19℃～0℃条件下预测的覆冰导线质量，G线为无冰状态下的导线自重，ρ冰的标准比重，取0.9g/m3，T温为在-19℃～0℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
5.根据权利要求1所述的一种基于温度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，1℃～20℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、昼夜温差影响，得到1℃～20℃条件下输电导线的垂度值：
Figure FDA0002828579390000021
式中：Tmax为1℃～20℃条件下白天最高温度，Tmin为1℃～20℃条件下夜间最低温度，T温为在1℃～20℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α为导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
6.根据权利要求1所述的一种基于温度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，21℃～40℃条件下输电导线的垂度主要受导线周围温度、膨胀系数、光照系数影响，得到21℃～40℃条件下输电导线的垂度值：
Figure FDA0002828579390000022
式中：Emax为21℃～40℃条件下白天最强光照系数，Emin为21℃～40℃条件下最弱光照系数，t1为最强光照时长，t2为最弱光照时长，T温为在21℃～40℃条件下预测的导线周围平均环境温度，α导线的膨胀系数，σ0为架空输电线最低点应力，g为导线自重比载，l为输电线路的长度。
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