高压架空输电线路动态增容的正序阻抗法制造技术

高压架空输电线路动态增容的正序阻抗法，属于高压架空输电线路动态增容领域。该方法考虑了邻近效应和趋肤效应对线路交流电阻的影响，将其转化为等效通流面积的变化，依此求解等效交流电阻。进而根据其等效内半径计算考虑趋肤效应和邻近效应的导线内自感。以在线测得的单位长度工频正序电阻得到导线的温度、有效通流面积；确定各回线最大电流密度的位置，以全线最薄弱区段的最大通流容量和热稳定极限，确定动态增容的通流容量和热稳定极限，得到动态增容的安全载流上限；该方法以测得的单位长度工频正序电抗，得到各回线自几何均距的变化量，自动计及环境温度、湿度等影响，确定较大范围的风舞状况，与风向、风速监测数据相互印证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高压架空输电线路动态增容领域。本专利技术提出了一种高压架空输电线路动态增容的正序阻抗法。该方法考虑了邻近效应和趋肤效应对线路交流电阻的影响；该方法以在线测得的单位长度的工频正序电阻得到导线的温度、有效通流面积；根据线路两端的工频电压和电流，确定各回线最大电流密度的位置，以全线路最薄弱区段的最大通流容量和热稳定极限，确定动态增容的通流容量和热稳定极限；该方法以测得的单位长度的工频正序电抗，得到各回线自几何均距的变化量，确定较大范围的风舞(风向、风速)状况，与风向、风速监测数据相互印证。本专利技术把分裂导线的邻近效应和趋肤效应转化为等效通流面积的变化，构造随导线的几何尺寸、相对位置变化的等效面积函数序列，以导线等效横截面积的大小，反映趋肤效应和邻近效应的作用。提出了通用导线等效复阻抗随导体半径、通流频率变化的计算公式，给出了二、三、四、六分裂导线考虑趋肤效应和邻近效应等效面积的计算方法和计算公式，给出了二、三、四、六分裂导线考虑趋肤效应和邻近效应等效交流电阻的计算方法。本专利技术根据导线的交流电阻得出其等效内半径，进而计算考虑趋肤效应和邻近效应的导线内自感，得到导线(内部)的温度和自几何均距的变化量，自动计及环境温度、湿度等因素的影响。本专利技术根据线路两端的工频稳态电压、电流确定全线路的实际最大电流位置，根据测得的单位长度的正序电阻对应的有效面积动态确定全线路导线的最大电流密度，确定全线路的最薄弱环节，进而确定最线路动态增容的安全载流上限。本专利技术提出的正序阻抗动态增容法比现有导线外部温度传感器的监测数据更科学、合理、可靠，因而更能保证线路动态增容的可靠性和安全性。
技术介绍
输电线路是电力系统的重要组成部分，是电力系统输送电能的大动脉。输电线路的增容有两种方式，一种是变结构增容，一种是不变结构增容。所谓变结构增容(国内外电力企业)，就是采用增大导线截面、提高导线运行温度或更换新型高温导线等方法实现。这些方式或多或少仍然需要资源投入，甚至需要对输电线路杆塔进行改造。所谓不变结构增容(国内外电力企业)就是，通过对导线温度以及线路局部环境温度、风速、风向、光辐射等进行在线监测，依据现场所采集的数据及影响输电线路安全运行的各类判据，实时计算并确定当前线路的稳态输送容量限额，提高线路输送容量。不变结构增容，依赖于输电线路的实时监测数据，因此，称为动态增容。动态增容是有效挖掘输电线路潜力，增加输送容量，避免线路压负荷运行，提高经济效益和社会效益的重要措施。影响线路输送能力的因素主要包括电力系统的安全稳定和线路本体的安全运行两方面。电力系统的安全稳定运行必须满足功角稳定和电压稳定的要求。输电线路本体的安全运行主要受线路热稳定的制约。热稳定是指线路在允许的温度下，因发热引起导线弧垂变化、导线 强度损失、导线接头温升及导线配套金具均不会影响线路的安全运行。最直接反应热稳定的参数是线路的载流量，即在特定的气象条件下、导线不超过规定温度时所容许长期运行的电流。调度运行部门按照载流量来限制线路运行的电流，以尽量减少导体的老化和损伤，提高导线的使用寿命，确保线路的安全运行现有的输电线路动态增容实现过程为：安装在导线或连接点上的导线温度监测仪直接测量导线温度，将温度数据发送给线路监测基站。温度监测仪附近的气象环境监测装置实时采集风速、风向、环境温度、光辐射数据，发送给线路监测基站。线路监测基站对收集到的气象和导线温度数据进行存储分析，并将处理后的数据发送至监测中心。监测中心接收、存储现场实时采集的数据，计算线路可输送的昀大容量，由调度部门实施线路动态增容。动态增容技术使电网调度运行人员能及时了解输电线路潮流与线路热稳定限额的变化，通过与线路热稳定温度预警值的比较，分析线路输送余量，为输电线路动态增容提供科学依据，提高运行效率和传输容量。动态增容技术提高了线路运行维护水平，通过对运行输电线路导线温度和环境气象、导线弧垂参数的综合监测，为输电线路导线超温和弧垂超限提供预警。动态增容技术研发和广泛应用，将有效地提高输电线路的输电效率和线路的安全运行水平，具有重要的的经济和社会效益和良好应用前景。动态增容的核心制约量(控制量)是导线的温度，无论导线的热稳定极限、最大载流量，还是线路的最大允许弧垂，最终均受控于导线的温度。然而，现有所有动态增容方法的温度，均来自安装在导线外部温度传感器。这种传感器不能得到导线内部的温度分布，也不能得到导线内部通流面积的变化、最大电流密度区域和全线路最大电流密度位置，因而对导线温度、电流分布的监测不够准确、精细，对最大热稳定极限和通流极限的预测存在盲区。针对现有动态增容方法存在的问题，本专利技术提出了一种输电线路动态增容的正序阻抗法。本专利技术方法测得的单位长度的正序电阻考虑了邻近效应和趋肤效应的影响，可以得到导线内部通流面积的变化最大电流密度区域，可以自动计及环境温度、湿度等因素的影响；以全线路的实际最大电流位置和单位长度的正序电阻对应的有效面积，动态确定全线路导线的最大电流密度，确定全线路的最薄弱环节。比现有外部温度传感器的监测数据更科学、合理、可靠，因而更能保证线路动态增容的可靠性和安全性。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高压架空输电线路动态增容的正序阻抗法。该方法考虑了邻近效应和趋肤效应对线路交流电阻的影响；该方法以在线测得的单位长度的工频正序电阻得到导线的温度、有效通流面积；根据线路两端的工频电压和电流，确定各回线最大电流密度的位置，以全线路最薄弱区段的最大通流容量和热稳定极限，确定动态增容的通流容量和热稳定极限；该方法以测得的单位长度的工频正序电抗，得到各回线自几何均距的变化量，确定较大范围的风舞(风向、风速)状况，与风向、风速监测数据相互印证。本专利技术把分裂导线的邻近效应和趋肤效应转化为等效通流面积的变化，构造随导线的几何尺寸、相对位置变化的等效面积函数序列，以导线等效横截面积的大小，反映趋肤效应和邻近效应的作用。提出了通用导线等效复阻抗随导体半径、通流频率变化的计算公式，给出 了二、三、四、六分裂导线考虑趋肤效应和邻近效应等效面积的计算方法和计算公式，给出了二、三、四、六分裂导线考虑趋肤效应和邻近效应等效交流电阻的计算方法。本专利技术根据导线的交流电阻得出其等效内半径，进而计算考虑趋肤效应和邻近效应的导线内自感，得到导线(内部)的温度和自几何均距的变化量，自动计及环境温度、湿度等因素的影响。本专利技术根据线路两端的工频稳态电压、电流确定全线路的实际最大电流位置，根据测得的单位长度的正序电阻对应的有效面积动态确定全线路导线的最大电流密度，确定全线路的最薄弱环节，进而确定最线路动态增容的安全载流上限。本专利技术把分裂导线的趋肤效应和邻近效应转化为等效通流面积的变化，构造随导线的几何尺寸、相对位置变化的等效面积函数序列，以导线等效横截面积的大小，综合反映趋肤效应和邻近效应的作用。提出了通用导线等效复阻抗随导体半径、通流频率变化的计算公式；给出了二、三、四、六分裂导线考虑趋肤效应和邻近效应等效面积的计算方法和计算公式，给出了二、三、四、六分裂导线考虑趋肤效应和邻近效应等效交流电阻的计算方法。根据导线的交流电阻得出其等效内半径，进而计算考虑趋肤效应和邻近效应的导线内自感。专利技术人对二、四分裂导线的磁场和电流分布进行了仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压架空输电线路动态增容的正序阻抗法，其特征在于：考虑了邻近效应和趋肤效应对线路交流电阻的影响；以在线测得的单位长度的工频正序电阻得到导线的温度、有效通流面积；根据线路两端的工频电压和电流，确定各回线最大电流密度的位置，以全线路最薄弱区段计算最大电流密度，确定动态增容的通流容量和热稳定极限；以测得的单位长度的工频正序电抗，得到各回线自几何均距的变化量，确定较大范围的风舞(风向、风速)状况，与风向、风速监测数据相互印证，提高动态增容的安全、可靠性。

【技术特征摘要】
1.一种高压架空输电线路动态增容的正序阻抗法，其特征在于：考虑了邻近效应和趋肤效应对线路交流电阻的影响；以在线测得的单位长度的工频正序电阻得到导线的温度、有效通流面积；根据线路两端的工频电压和电流，确定各回线最大电流密度的位置，以全线路最薄弱区段计算最大电流密度，确定动态增容的通流容量和热稳定极限；以测得的单位长度的工频正序电抗，得到各回线自几何均距的变化量，确定较大范围的风舞(风向、风速)状况，与风向、风速监测数据相互印证，提高动态增容的安全、可靠性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：提出了得到考虑邻近效应和趋肤效应的等效面积SE1和实际等效面积SE2的方法和计算公式，(其中H和B随导线分裂数取相应的值)，和等效内径R11new。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：由实际测得的导线单位长度的正序电阻、铝导线的电导率随温度变化的关系式、R11new和分裂导线交流电阻的计算公式，确定导线内部的温度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：由实际测得的导线单位长度的正序电阻和3中求出的运行环境下的电导率确定的等效通流面积SE3和R12new。 R A = mR m e a s u r i n g = 1 γ i t e r a t i n g 1 π ( R 2 2 - R 12 n e w 2 ) , S E 3 = π ( R 2 2 - R 12 n e w 2 ) = 1 γ i t e r a t i n g 1 mR m e a s u r i n g . ]]>5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：由4中求出的R12new确定单根分裂导线的等效内自感和内自感系数。 L i = μ 0 2 π [ R 12 n e w 4 ln R 2 R 12 n e w ( R 2 2 - R 12 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：全玉生，王紫鉴，师普辛，房林杰，
申请(专利权)人：全玉生，王紫鉴，师普辛，房林杰，
类型：发明
国别省市：北京;11