一种电力电缆过电流传送系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电力电缆过电流传送系统及其控制方法，其包括电缆，从电缆的表层引出三个支路并分别与电缆系统热模型模块I、II和III连接；其中，电缆系统热模型模块I分为两支路，其中一支路与电缆电阻分析模块连接，另一支路与电缆芯核温度判断模块连接；电缆电阻分析模块分为两路，其中一支路与电缆热功率实时分析模块连接，另一支路与电缆系统热模型模块II连接；从电缆上引出第四支路且分别与电缆热功率实时分析模块以及电缆系统热模型模块III连接，电缆热功率实时分析模块连接电缆系统热模型模块I；电缆系统热模型模块III的输出端分别连接电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II；电缆系统热模型模块II的输出为电缆中电力电流的控制值。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电缆过电流传送系统及其控制方法
本专利技术涉及电力电缆领域，特别涉及一种电力电缆过电流传送系统及其控制方法。
技术介绍
近几十年，随着科技快速进步、社会生产力大力发展以及物质文明持续发达，人类面临着越来越严峻的能源危机。有效利用大自然赋予人类的丰富的风能、太阳能和潮汐能等清洁、绿色、可再生新能源成为人们解决该危机的一种基本且有效的途径之一。然而，由于这些可再生新能源的产生具有非常强的季节性，且在具体的时间点上又具有很强的随机性，即其产生是一阵一阵，而非持续性的，因此，利用它们产生的电能也具有很强的随机性、时发性和阵发性。电力电缆目前均采用静态标准传送电流，即为有效确保电力的安全传送，电缆持续不断地一直传送的电力其电流有效值Irms不得超过该电缆最大安全电流有效值Ismax。在可再生新能源特别丰富的时节，电缆系统尽管有时以Ismax大小的电流传送电力，但这些可再生新能源产生的电能也会时常面临着不能及时传送出去的问题，这就意味着失去对相当一部分可再生新能源的利用。为解决电能不能及时传送出去的问题，目前有多种解决方案，其中，最直接有效的解决办法是按照当地最大风力、最强太阳能等可再生新能源的情况升级电缆系统，但是，这意味着大量人力、物力、财力以及时间的投入，尽管如此，有时这种解决办法甚至不可能实施，究其原因是人们有时根本无法精确、可靠地预知未来的最大风力、最强太阳能等。这些可再生新能源的季节性、阵发性决定了升级后的电缆系统的强大的电力传送能力在绝大多数时间内由于处于闲置状态而都得不到充分利用。即使在风能、太阳能等可再生新能源丰富的时节，这些电缆在大多数时间可能都处于低效利用的状态，因而造成大量社会资源的浪费。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术利用可再生新能源产生电能的时阵性特点，在充分挖掘电力电缆系统的动态特性的基础上提出一种电力电缆系统过电流传送系统及其控制方法，从根本上提高分布式、智能电网中电缆的电力传送能力，以经济、高效地利用电缆系统。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种电力电缆过电流传送系统，其包括一电缆，其特征在于：从所述电缆的表层引出三个支路并分别与一电缆系统热模型模块I、一电缆系统热模型模块II和一电缆系统热模型模块III连接；其中，所述电缆系统热模型模块I的输出端分为两支路，其中一支路与一电缆电阻分析模块的输入端连接，另一支路与一电缆芯核温度判断模块的输入端连接；所述电缆电阻分析模块的输出端分为两路，其中一支路与一电缆热功率实时分析模块的输入端连接，另一支路与所述电缆系统热模型模块II的输入端连接；所述电缆芯核温度判断模块判断电缆芯核温度θc(t)是否不低于该电缆芯核的温度安全阈值θcmax，如果是，则将判断结果输送至所述电缆系统模块II，否则，所述电缆芯核温度判断模块无输出；从所述电缆上引出第四支路且分别与所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III连接，用于将所述电缆中的电力电流有效值传送至所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III；所述电缆热功率实时分析模块的输出端连接所述电缆系统热模型模块I的输入端，用于将所述电缆热功率实时分析模块实时分析出来的电缆热功率传输至所述电缆系统热模型模块I，以精确估计电缆的芯核温度；所述电缆系统热模型模块III的输出端分别连接所述电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II的输入端，用于将其分析出来的电缆热特征参数传输给所述电缆系统热模型模块I和电缆系统热模型模块II，以反映电缆的实际热状况；所述电缆系统热模型模块II的输出为所述电缆中电力电流的控制值。所述电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II和电缆系统热模型模块III均基于所述电缆的n阶热模型而建立，且具有相同的热特征参数；所述n阶热模型包括n阶串联的RC网络，n阶串联的所述RC网络涉及流入所述电缆的热功率p(t)、所述电缆外周围空气的温度θa、第i阶RC网络的温度θi(t)、第i阶RC网络的热阻Ri、第i阶RC网络的热容Ci、流入第i阶RC网络热容中的热功率pi,1、流经第i阶RC网络热阻并流入下一个RC网络中的热阻pi,2，其中1≤i≤n；所述热特征参数为各阶所述RC网络中的热阻Ri和热容Ci。流入所述电缆的热功率p(t)的计算公式为:p(t)＝Wd+nIrms2(t)R0(1+α20(θc(t)-20))(1+ys+yp)(1+γs+γa)式中，Wd为电缆的介电损耗；n为电缆的芯核数；Irms(t)为电缆传输的电流有效值；θc(t)为电缆芯核温度；R0为20摄氏度时电缆芯核的直流电阻；α20为电缆芯核温度系数；ys为电缆的集肤效应系数；yp电缆的邻近效应系数；γs为电缆的护套损耗因子；γa为电缆的铠装损耗因子。θi(t)、Ri、Ci、pi,1、pi,2遵循的热传递规律为：式中，θi(t)为电缆第i阶网络的温度；θi+1(t)为电缆第i+1阶网络的温度。所述电缆电阻分析模块内的数学模型为：RT(t)＝R0(1+α20(θc(t)-20))(1+ys+yp)式中，RT(t)为电缆芯核温度等于θc(t)时的电阻值；θc(t)为电缆的芯核温度；R0为20摄氏度时电缆芯核的直流电阻；α20为电缆芯核温度系数；ys为电缆的集肤效应系数；yp为电缆的邻近效应系数。所述电缆热功率实时分析模块内的数学模型为：p(t)＝Wd+nIrms2(t)RT(t)(1+γs+γa)式中，p(t)电缆的热功率；Wd为电缆的介电损耗；Irms(t)为电缆传输的电流有效值；RT(t)电缆电阻；γs为电缆的护套损耗因子；γa为电缆的铠装损耗因子。一种电力电缆过电流传送系统的控制方法，其包括以下步骤：1)估算电缆芯核温度θc(t)，电缆系统热模型模块I利用测量的电缆表层温度θs(t)和电缆热功率实时分析模块实时分析出的流入电缆的热功率p(t)估算出电缆芯核温度θc(t)；2)计算电缆电阻RT(t)，电缆系统热模型模块I将估算出的电缆芯核温度θc传输至电缆电阻分析模块，电缆电阻分析模块计算出电缆电阻RT(t)；3)实时分析流入电缆的热功率p(t)，电缆电阻分析模块将计算出的电阻RT(t)传输至电缆热功率实时分析模块，该电缆热功率实时分析模块利用RT(t)和测量出的电缆传输的电流有效值Irms(t)实时分析出流入电缆的热功率p(t)；4)判断电缆芯核温度θc(t)是否不低于θcmax，如果是，将判断结果输出至电缆系统热模型II，电缆系统热模型II结合其采集到的电缆表层温度θs(t)以及由电缆电阻分析模块计算得到并输送至电缆系统热模型II的电缆电阻RT(t)预测用于降低电缆芯核温度θc(t)的功率Ps和电缆能安全传送的电力电流Is；否则，电缆芯核温度判断模块无输出；5)更新热特征参数，电缆系统热模型模块III利用测试出的电缆传输的电流有效值Irms(t)和电缆表层温度θs(t)在线分析计算电缆的热特征参数，若分析出的热特征参数相对之前已发生变化，则用分析出的热特征参数更新电缆系统热模型模块I和电缆系统热模型模块II中的热特征参数，否则，不更新。本专利技术由于采用以上技术方案，其达到的技术效果为：1、本专利技术充分考虑了可再生新能源产生电能的时阵性特点，并充分挖掘电力电缆系统的动态特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电缆过电流传送系统，其包括一电缆，其特征在于：从所述电缆的表层引出三个支路并分别与一电缆系统热模型模块I、一电缆系统热模型模块II和一电缆系统热模型模块III连接；其中，所述电缆系统热模型模块I的输出端分为两支路，其中一支路与一电缆电阻分析模块的输入端连接，另一支路与一电缆芯核温度判断模块的输入端连接；所述电缆电阻分析模块的输出端分为两路，其中一支路与一电缆热功率实时分析模块的输入端连接，另一支路与所述电缆系统热模型模块II的输入端连接；所述电缆芯核温度判断模块判断电缆芯核温度θc是否不低于该电缆芯核的温度安全阈值θcmax，如果是，则将判断结果输送至所述电缆系统模块II，否则，所述电缆芯核温度判断模块3无输出；从所述电缆上引出第四支路且分别与所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III连接，用于将所述电缆中的电力电流有效值传送至所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III；所述电缆热功率实时分析模块的输出端连接所述电缆系统热模型模块I的输入端，用于将所述电缆热功率实时分析模块实时分析出来的电缆热功率传输至所述电缆系统热模型模块I，以精确估计电缆的芯核温度；所述电缆系统热模型模块III的输出端分别连接所述电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II的输入端，用于将其分析出来的电缆热特征参数传输给所述电缆系统热模型模块I和电缆系统热模型模块II，以反应电缆的实际热状况；所述电缆系统热模型模块II的输出为所述电缆中电力电流的控制值。...

【技术特征摘要】
1.一种电力电缆过电流传送系统，其包括一电缆，其特征在于：从所述电缆的表层引出三个支路并分别与一电缆系统热模型模块I、一电缆系统热模型模块II和一电缆系统热模型模块III连接；其中，所述电缆系统热模型模块I的输出端分为两支路，其中一支路与一电缆电阻分析模块的输入端连接，另一支路与一电缆芯核温度判断模块的输入端连接；所述电缆电阻分析模块的输出端分为两路，其中一支路与一电缆热功率实时分析模块的输入端连接，另一支路与所述电缆系统热模型模块II的输入端连接；所述电缆芯核温度判断模块判断电缆芯核温度θc(t)是否不低于该电缆芯核的温度安全阈值θcmax，如果是，则将判断结果输送至所述电缆系统热模型模块II，否则，所述电缆芯核温度判断模块无输出；从所述电缆上引出第四支路且分别与所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III连接，用于将所述电缆中的电力电流有效值传送至所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III；所述电缆热功率实时分析模块的输出端连接所述电缆系统热模型模块I的输入端，用于将所述电缆热功率实时分析模块实时分析出来的电缆热功率传输至所述电缆系统热模型模块I，以精确估计电缆的芯核温度；所述电缆系统热模型模块III的输出端分别连接所述电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II的输入端，用于将其分析出来的电缆热特征参数传输给所述电缆系统热模型模块I和电缆系统热模型模块II，以反映电缆的实际热状况；所述电缆系统热模型模块II的输出为所述电缆中电力电流的控制值。2.如权利要求1所述的电力电缆过电流传送系统，其特征在于：所述电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II和电缆系统热模型模块III均基于所述电缆的n阶热模型而建立，且具有相同的热特征参数；所述n阶热模型包括n阶串联的RC网络，n阶串联的所述RC网络涉及流入所述电缆的热功率p(t)、所述电缆外周围空气的温度θa、第i阶RC网络的温度θi(t)、第i阶RC网络的热阻Ri、第i阶RC网络的热容Ci、流入第i阶RC网络热容中的热功率pi,1、流经第i阶RC网络热阻并流入下一个RC网络中的热阻pi,2，其中1≤i≤n；所述热特征参数为各阶所述RC网络中的热阻Ri和热容Ci。3.如权利要求2所述的电力电缆过电流传送系统，其特征在于：流入所述电缆的热功率p(t)的计算公式为:p(t)＝Wd+nIrms2(t)R0(1+α20(θc(t)-20))(1+ys+yp)(1+γs+γa)式中，Wd为电缆的介电损耗；n为电缆的芯核数；Irms(t)为电缆传输的电流有效值；θc(t)为电缆芯核温度；R0为20摄氏度时电缆芯核的直流电阻；α20为电缆芯核温度系数；ys...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖继学，胥玉萍，王泽，龚建全，曾强，董圣友，李海军，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51