一种获取高压架空输电线路温升的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种获取高压架空输电线路温升的方法和系统，基于热平衡方程，采用集肤效应系数和铁损系数的乘积计算交直流电阻比。交直流电阻比是载流量和温度的非线性函数，待求方程复杂，但结果更为准确。同时本发明专利技术实施例中采用牛顿迭代法求解方程，分别给出了载流量和温度计算步骤，具体计算出在不同的环境条件下交直流电阻比与载流量的关系。通过计算程序，具体计算出高压架空输电线路温升数值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息自动化
，尤其涉及一种获取高压架空输电线路温升的方法和系统。
技术介绍
电力是现代人类文明的基石，但是由于发电资源分布不均衡，我国一直面临着长距离大规模输电的问题。例如中国的水力发电资源、风力发电资源大多位于中西部，火力发电资源大多位于西北；因此如何稳定高效地将电力传输到电力消耗量很大的东南部地区一直是确保生产、生活的重要一环。现有技术中的输电大量使用高压架空输电线路，这种方式成本高昂当时能够确保电力传输的稳定。但是随着近些年极端天气频发，高压架空输电线路的安全性问题越来越受到关注。现有的高压架空输电线路的温度监控大多是通过在高压架空输电线路上设置温度传感器来探测温度升降，但是这种方式局限性非常大，极其容易受到外界影响导致测量结果不准确。
技术实现思路
针对现有技术中存在的\\高压架空输电线路温升监控技术存在测量结果不精确的问题，本专利技术要解决的技术问题是提供一种更为有效且高效的获取高压架空输电线路温升的方法和系统。为了解决上述问题，本专利技术实施例提出了一种获取高压架空输电线路温升的方法，包括：通过以下的公式计算高压架空输电线路温升G(θ)＝I2K1(θ)K2Rdc(θ)-WR(θ)-WF(θ)+Ws≡0(1)其中I为允许载流量，WR为单位长度导线的辐射散热功率，单位为W/m；WF为单位长度导线的对流散热功率，单位为W/m；WS为单位长度导线的日照吸热功率，单位为W/m；Rac为允许温度时导线的交流电阻，单位为Ω/m；对公式(1)中的G(θ)的θ求导得公式(2)：其中：β2＝1.995π10-5β3＝0.0013794π+3.99πθα10-5β4＝VDβ5＝4.8*10-8β6＝1.32*10-5+9.6θα*10-8用牛顿迭代法求解的数学式为：θn+1＝θn-G(θn)/G′(θn)其中θn为第n次迭代计算得到的温升；θn+1为第n+1次迭代计算得到的温升。其中，所述方法还包括：其中，I为允许载流量，单位为A；其中，WR为单位长度导线的辐射散热功率，单位为W/m；WR＝πDE1S1[(θ+θα+273)4-(θα+273)4](3)D为导线外径，单位为m；E1为导线表面辐射散热系数；S1为斯特凡-包尔茨曼常数，5.67x10-8W/m2；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；θα为环境温度，单位为℃；其中，WF为单位长度导线的对流散热功率，单位为W/m；WF＝0.57πλρθRe0.485(4)λρ为导线表面空气层的传热系数，单位为W/(m﹒℃)；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；Re为雷诺数；V为垂直于导线的风速，单位为m/s；D为导线外径，单位为m；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；θα为环境温度，单位为℃；其中，WS为单位长度导线的日照吸热功率，单位为W/m；WS＝αsJsD(7)αs为导线表面的吸热系数；Js为日光对导线的日照强度；D为导线外径；其中，Rac为允许温度时导线的交流电阻。其中，该允许温度时导线的交流电阻Rac通过以下公式(8)计算Rac＝K1K2Rdc(8)K1为集肤效应系数；K2为铁损系数，当铝层数为偶数时，取值为1；Rac为允许温度时导线的交流电阻，Rdc为允许温度时导线的直流电阻；K1＝0.99609+0.018578χ‐0.030263χ2+0.020735χ3(9)D为导线外径，单位为m；d为钢芯直径，单位为m；f为电源的频率，单位为Hz；K2＝0.99947+0.028895δ-0.0059348δ2+0.00042259δ3(11)δ＝I/A(12)δ为电流密度，单位为A/mm2；A为导线截面积，单位为mm2；Rdc＝R20[1+α20(θ+θα-20)](13)R20为导线温度为20℃时的直流电阻，单位为Ω/m；α20为20℃时的电阻温度系数，单位为℃-1。同时，本专利技术实施例还提出了一种获取高压架空输电线路温升的系统，包括：温升计算模块，用于通过以下的公式计算高压架空输电线路温升G(θ)＝I2K1(θ)K2Rdc(θ)-WR(θ)-WF(θ)+WS≡0(1)其中I为允许载流量，WR为单位长度导线的辐射散热功率，单位为W/m；WF为单位长度导线的对流散热功率，单位为W/m；WS为单位长度导线的日照吸热功率，单位为W/m；Rac为允许温度时导线的交流电阻，单位为Ω/m；对公式(1)中的G(θ)的θ求导得公式(2)：其中：β2＝1.995π10-5β3＝0.0013794π+3.99πθα10-5β4＝VDβ5＝4.8*10-8β6＝1.32*10-5+9.6θα*10-8迭代模块，用于利用牛顿迭代法求解的数学式为：θn+1＝θn-G(θn)/G′(θn)其中θn为第n次迭代计算得到的温升；θn+1为第n+1次迭代计算得到的温升。其中，I为允许载流量，单位为A；其中，WR为单位长度导线的辐射散热功率，单位为W/m；WR＝πDE1S1[(θ+θα+273)4-(θα+273)4](3)D为导线外径，单位为m；E1为导线表面辐射散热系数；S1为斯特凡-包尔茨曼常数，5.67x10-8W/m2；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；θα为环境温度，单位为℃；其中，WF为单位长度导线的对流散热功率，单位为W/m；WF＝0.57πλρθRe0.485(4)λρ为导线表面空气层的传热系数，单位为W/(m﹒℃)；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；Re为雷诺数；V为垂直于导线的风速，单位为m/s；D为导线外径，单位为m；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；θα为环境温度，单位为℃；其中，Ws为单位长度导线的日照吸热功率，单位为W/m；WS＝αsJsD(7)αs为导线表面的吸热系数；Js为日光对导线的日照强度；D为导线外径；其中，Rac为允许温度时导线的交流电阻。其中，该允许温度时导线的交流电阻Rac通过以下公式(8)计算Rac＝K1K2Rdc(8)K1为集肤效应系数；K2为铁损系数，当铝层数为偶数时，取值为1；Rac为允许温度时导线的交流电阻，Rdc为允许温度时导线的直流电阻；K1＝0.99609+0.018578x‐0.030263χ2+0.020735χ3(9)D为导线外径，单位为m；d为钢芯直径，单位为m；f为电源的频率，单位为Hz；K2＝0.99947+0.028895δ-0.0059348δ2+0.00042259δ3(11)δ＝I/A(12)δ为电流密度，单位为A/mm2；A为导线截面积，单位为mm2；Rdc＝R20[1+α20(θ+θα-20)](13)R20为导线温度为20℃时的直流电阻，单位为Ω/m；α20为20℃时的电阻温度系数，单位为℃-1。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术实施例提出了一种获取高压架空输电线路温升的方法和系统，基于热平衡方程，采用集肤效应系数和铁损系数的乘积计算交直流电阻比。交直流电阻比是载流量和温度的非线性函数，待求方程复杂，但结果更为准确。同时本专利技术实施例中采用牛顿迭代法求解方程，分别给出了载流量和温度计算步骤，具体计算出在不同的环境条件下交直流电阻比与载流量的关系。通过计算程序，具体计算出高压架空输电线路温升数值。附图说明图1为本专利技术实施例的系统结构示意框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取高压架空输电线路温升的方法，其特征在于，包括：通过以下的公式计算高压架空输电线路温升G(θ)＝I2K1(θ)K2Rdc(θ)‑WR(θ)‑WF(θ)+WS≡0   (1)其中I为允许载流量，WR为单位长度导线的辐射散热功率，单位为W/m；WF为单位长度导线的对流散热功率，单位为W/m；WS为单位长度导线的日照吸热功率，单位为W/m；Rac为允许温度时导线的交流电阻，单位为Ω/m；对公式(1)中的G(θ)的θ求导得公式(2)：G′(θ)=I2K2R20α20[β1+K1(θ)]-4πDE1S1(θ+θα+273)3-(2β2θ+β3)(β4β5θ+β6)0.485+0.485(β2θ+β3)θβ4β5(β4β5θ+β6)-0.515(β5θ+β6)-2---(2)]]>其中：β1=[0.018578-0.060526χ(θ)+0.062205χ2(θ)]*(D+2dD+d)-0.0580πf(D-d)D+dRdc-0.5(θ)]]>β2＝1.995π10‑5β3＝0.0013794π+3.99πθα10‑5β4＝VDβ5＝4.8*10‑8β6＝1.32*10‑5+9.6θα*10‑8用牛顿迭代法求解的数学式为：θn+1＝θn‑G(θn)/G′(θn)其中θn为第n次迭代计算得到的温升；θn+1为第n+1次迭代计算得到的温升。...

【技术特征摘要】
1.一种获取高压架空输电线路温升的方法，其特征在于，包括：通过以下的公式计算高压架空输电线路温升G(θ)＝I2K1(θ)K2Rdc(θ)-WR(θ)-WF(θ)+WS≡0(1)其中I为允许载流量，WR为单位长度导线的辐射散热功率，单位为W/m；WF为单位长度导线的对流散热功率，单位为W/m；WS为单位长度导线的日照吸热功率，单位为W/m；Rac为允许温度时导线的交流电阻，单位为Ω/m；对公式(1)中的G(θ)的θ求导得公式(2)：G′(θ)=I2K2R20α20[β1+K1(θ)]-4πDE1S1(θ+θα+273)3-(2β2θ+β3)(β4β5θ+β6)0.485+0.485(β2θ+β3)θβ4β5(β4β5θ+β6)-0.515(β5θ+β6)-2---(2)]]>其中：β1=[0.018578-0.060526χ(θ)+0.062205χ2(θ)]*(D+2dD+d)-0.0580πf(D-d)D+dRdc-0.5(θ)]]>β2＝1.995π10-5β3＝0.0013794π+3.99πθα10-5β4＝VDβ5＝4.8*10-8β6＝1.32*10-5+9.6θα*10-8用牛顿迭代法求解的数学式为：θn+1＝θn-G(θn)/G′(θn)其中θn为第n次迭代计算得到的温升；θn+1为第n+1次迭代计算得到的温升。2.根据权利要求1所述的获取高压架空输电线路温升的方法，其特征在于，包括：其中，I为允许载流量，单位为A；I=(WR+WF-WS)/Rac---(2)]]>其中，WR为单位长度导线的辐射散热功率，单位为W/m；WR＝πDE1S1[(θ+θα+273)4-(θα+273)4](3)D为导线外径，单位为m；E1为导线表面辐射散热系数；S1为斯特凡-包尔茨曼常数，5.67x10-8W/m2；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；θα为环境温度，单位为℃；其中，WF为单位长度导线的对流散热功率，单位为W/m；WF＝0.57πλρθRe0.485(4)λρ为导线表面空气层的传热系数，单位为W/(m﹒℃)；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；Re为雷诺数；λρ=2.42*10-2+7(θα+θ2)*10-5---(5)]]>Re=VD/[1.32*10-5+7(θα+θ2)*10-5]---(6)]]>V为垂直于导线的风速，单位为m/s；D为导线外径，单位为m；θ为导线表面的平均温升，单位为℃；θα为环境温度，单位为℃；其中，WS为单位长度导线的日照吸热功率，单位为W/m；WS＝αsJsD(7)αs为导线表面的吸热系数；Js为日光对导线的日照强度；D为导线外径；其中，Rac为允许温度时导线的交流电阻。3.根据权利要求2所述的获取高压架空输电线路温升的方法，其特征在于，该允许温度时导线的交流电阻Rac通过以下公式(8)计算Rac＝K1K2Rdc(8)K1为集肤效应系数；K2为铁损系数，当铝层数为偶数时，取值为1；Rac为允许温度时导线的交流电阻，Rdc为允许温度时导线的直流电阻；K1＝0.99609+0.018578χ‐0.030263χ2+0.020735χ3(9)χ=(D+2d)(D+d)*0.01*8πf(D-d)(D+d)*1000*Rdc---(10)]]>D为导线外径，单位为m；d为钢芯直径，单位为m；f为电源的频率，单位为Hz；K2＝0.99947+0.028895δ-0.0059348δ2+0.00042259δ3(11)δ＝I/A(12)δ为电流密度，单位为A/mm2；A为导线截面积，单位为mm2；Rdc＝R20[1+α20(θ+θα-20)](13)R20为导线温度为20℃时的直流电阻，单位为Ω/m；α20为20℃时的电阻温度系数，单位为℃-1。4.一种获取高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，刘红超，张健，周初南，吕志来，毛瑞磊，杨薇，毛俊森，周述钢，温国强，
申请(专利权)人：北京许继电气有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11