一种配电网电缆线路过热风险预警方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种配电网电缆线路过热风险预警方法和系统，包括：计算电缆线路历史时段的电阻值；根据电缆线路历史时段的电阻值，确定预测时段内电缆线路的电阻值；根据预先设定的电缆线路过热风险预警规则以及电缆线路历史时段和预测时段的电阻值，进行电缆线路过热风险预警；其中，电缆线路过热风险预警规则包括根据体温度和电阻之间的线性关系和最高额定温度确定的电阻阈值。该方法和系统能有效实现配电网电缆阻抗参数的实时监测与预测，可准确预警配电网电缆线路过热风险，具有实用性好、成本小、计算简单和易操作的优点，能够为电网运行人员进行电缆线路的运行维护提供决策依据。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网电缆线路过热风险预警方法和系统
本专利技术属于电力系统及其自动化领域，具体讲涉及一种配电网电缆线路过热风险预警方法和系统。
技术介绍
运行中的电缆温升及发热情况一直是配电网运行关注的重点。电缆温度过高，会加速绝缘老化、缩短电缆寿命，甚至可能导致电缆火灾的发生。若能对电缆过热情况进行在线监测及预警，便可及时发现电缆绝缘劣化状况，消除可能存在的故障隐患。现阶段，传统的依靠测温来进行电缆线路过热风险预警的方法既不精确又容易失效，且现有设备并无法直接监测导线内部的导线运行温度，一般仅限于对电缆外表皮或金属护套温度的测量,不能及时、准确感知电缆线路的温升情况并对电缆线路过热现象发生发展的趋势进行预警。因此，亟需寻求一种准确有效的方法，及时掌握电缆温升及发热情况，了解电缆绝缘状况，为运行人员对电缆线路进行及时且有针对性的检修及维护提供依据。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种配电网电缆线路过热风险预警方法和系统。实现上述目的所采用的解决方案为：一种配电网电缆线路过热风险预警方法，其改进之处在，包括：计算电缆线路历史时段的电阻值；根据所述电缆线路历史时段的电阻值，确定预测时段内所述电缆线路的电阻值；根据预先设定的电缆线路过热风险预警规则以及所述电缆线路历史时段和预测时段的电阻值，进行电缆线路过热风险预警；其中，所述电缆线路过热风险预警规则包括根据体温度和电阻之间的线性关系和最高额定温度确定的电阻阈值。本专利技术提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述计算所述电缆线路历史时段的电阻值包括：分别计算过去预设时间长度内每个时段的所述电缆线路的电阻、电抗和电纳；基于所有时段的电阻、电抗和电纳，分别计算电阻、电抗和电纳的均值以及电阻、电抗和电纳的方差系数，并取其中最大的方差系数为参考方差；对比所述参考方差和预设的参数估计收敛精度，当所述参考方差小于所述参数估计收敛精度时，判断电阻均值合格并输出所述电阻均值；否则，将所述时间长度扩展一个时刻，分别计算新的时间长度内电阻、电抗和电纳的均值和参考方差，直到所述电阻均值合格。本专利技术提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述电阻、电抗和电纳的计算方法包括：采用应用牛顿法对所述电缆线路的有功功率、无功功率和电压幅值进行求解获得各时段所述电缆线路的电阻、电抗和电纳值。本专利技术提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述有功功率、无功功率和电压幅值的计算式如下：其中P为所述电缆线路的有功功率，Q为所述电缆线路的无功功率，U为所述电缆线路的电压幅值，下标(k)表示对应的数据是k时段的数据，下标1表示对应的数据是所述电缆线路首端的数据，下标2表示对应的数据是所述电缆线路末端的数据。本专利技术提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述方差系数的计算方法为：当计算电阻的方差系数时，a表示电阻；当计算电抗的方差系数时，a表示电抗；当计算电纳的方差系数时，a表示电纳。本专利技术提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述电缆线路历史时段的电阻值，预测未来预测时段内所述电缆线路的电阻值包括：根据所述电缆线路历史时段的电阻值，采用灰色预测、马尔可夫模型预测或卡尔曼滤波方法确定预测时段内电缆线路的电阻值。本专利技术提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述电缆线路过热风险预警规则包括：当所述电缆线路历史时段电阻值的均值和预测时段的电阻值的均值都小于所述电阻阈值时，所述电缆线路处于正常运行状态，不需要预警；否则所述电缆线路处于过热风险状态，需要预警。本专利技术提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述电阻阈值计算式如下：其中，RTmax为电阻阈值，R20为预先测得的20℃时所述电缆线路的电阻值，α为所述电缆线路的导体电阻温度系数，Tmax为最高额定温度。一种配电网电缆线路过热风险预警系统，其改进之处在于，包括：历史电阻模块、未来电阻模块和预警模块；所述历史电阻模块，用于计算电缆线路历史时段的电阻值；所述未来电阻模块，用于确定预测时段内所述电缆线路的电阻值；所述预警模块，用于根据预先设定的电缆线路过热风险预警规则以及所述电缆线路历史时段和预测时段的电阻值，进行电缆线路过热风险预警；其中，所述电缆线路过热风险预警规则包括根据体温度和电阻之间的线性关系和最高额定温度确定的电阻阈值。本专利技术提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，所述历史电阻模块包括：电参数计算单元、均值方差单元和判断单元；所述电参数计算单元，用于分别计算过去预设时间长度内每个时段的所述电缆线路的电阻、电抗和电纳；所述均值方差单元，用于基于所有时段的电阻、电抗和电纳，分别计算电阻、电抗和电纳的均值以及电阻、电抗和电纳的方差系数，并取其中最大的方差系数为参考方差；所述判断单元，用于对比所述参考方差和预设的参数估计收敛精度，当所述参考方差小于所述参数估计收敛精度时，判断电阻均值合格并输出所述电阻均值；否则，将所述时间长度扩展一个时刻，分别计算新的时间长度内电阻、电抗和电纳的均值和参考方差，直到所述电阻均值合格。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术提供的方法和系统能够基于电缆线路过热风险预警规则，通过电缆线路历史时段的电阻值以及根据历史时段的电阻值获得的预测时段内电缆线路的电阻值，进行电缆线路过热风险预警，有效实现配电网电缆阻抗参数的实时监测与预测，可准确预警配电网电缆线路过热风险，具有实用性好、成本小、计算简单和易操作的优点，能够为电网运行人员进行电缆线路的运行维护提供决策依据。附图说明图1为本专利技术提供的一种配电网电缆线路过热风险预警方法流程示意图；图2为本专利技术提供的一种配电网电缆线路过热风险预警系统基本结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。实施例1：一种配电网电缆线路过热风险预警方法流程如图1所示，包括：步骤1：计算电缆线路历史时段的电阻值；步骤2：根据电缆线路历史时段的电阻值，确定预测时段内电缆线路的电阻值；步骤3：根据预先设定的电缆线路过热风险预警规则以及电缆线路历史时段和预测时段的电阻值，进行电缆线路过热风险预警；其中，电缆线路过热风险预警规则包括根据体温度和电阻之间的线性关系和最高额定温度确定的电阻阈值。具体的，计算电缆线路历史时段的电阻值包括：1、计算过去N个时段的电缆线路的电阻R、电抗X和电纳B；2、计算R的均值X的均值和B的均值3、计算R的方差系数ηR、X的方差系数ηX和B的方差系数ηB，取其中最大值为参考方差η；4、对比η和预设的参数估计收敛精度ε：若η<ε，则判断电阻均值合格并输出，结束电阻值计算；否则计算过去第N+1个时段的R、X和B，将N变为N+1，并跳转至步骤2。进一步，R、X和B的计算方法为，应用牛顿法求解如下所示的非线性方程组，可得第k个时段电缆线路的R(k)、X(k)和B(k)：其中P为电缆线路的有功功率，Q为电缆线路的无功功率，U为电缆线路的电压幅值，下标(k)表示对应的数据是k时段的数据，下标1表示对应的数据是电缆线路首端的数据，下标2表示对应的数据是电缆线路末端的数据，P、Q和U的值均通过SCADA系统读取。方差系数的计算方法为：均值的计算方法为其中参数a取值为R、X和B，即a取值为R时，可通过公式(4)得到R的方差系数η本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网电缆线路过热风险预警方法，其特征在于，包括：计算电缆线路历史时段的电阻值；根据所述电缆线路历史时段的电阻值，确定预测时段内所述电缆线路的电阻值；根据预先设定的电缆线路过热风险预警规则以及所述电缆线路历史时段和预测时段的电阻值，进行电缆线路过热风险预警；其中，所述电缆线路过热风险预警规则包括根据体温度和电阻之间的线性关系和最高额定温度确定的电阻阈值。

【技术特征摘要】
1.一种配电网电缆线路过热风险预警方法，其特征在于，包括：计算电缆线路历史时段的电阻值；根据所述电缆线路历史时段的电阻值，确定预测时段内所述电缆线路的电阻值；根据预先设定的电缆线路过热风险预警规则以及所述电缆线路历史时段和预测时段的电阻值，进行电缆线路过热风险预警；其中，所述电缆线路过热风险预警规则包括根据体温度和电阻之间的线性关系和最高额定温度确定的电阻阈值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述电缆线路历史时段的电阻值包括：分别计算过去预设时间长度内每个时段的所述电缆线路的电阻、电抗和电纳；基于所有时段的电阻、电抗和电纳，分别计算电阻、电抗和电纳的均值以及电阻、电抗和电纳的方差系数，并取其中最大的方差系数为参考方差；对比所述参考方差和预设的参数估计收敛精度，当所述参考方差小于所述参数估计收敛精度时，判断电阻均值合格并输出所述电阻均值；否则，将所述时间长度扩展一个时刻，分别计算新的时间长度内电阻、电抗和电纳的均值和参考方差，直到所述电阻均值合格。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电阻、电抗和电纳的计算方法包括：采用应用牛顿法对所述电缆线路的有功功率、无功功率和电压幅值进行求解获得各时段所述电缆线路的电阻、电抗和电纳值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述有功功率、无功功率和电压幅值的计算式如下：其中P为所述电缆线路的有功功率，Q为所述电缆线路的无功功率，U为所述电缆线路的电压幅值，下标(k)表示对应的数据是k时段的数据，下标1表示对应的数据是所述电缆线路首端的数据，下标2表示对应的数据是所述电缆线路末端的数据。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方差系数的计算方法为：当计算电阻的方差系数时，a表示电阻；当计算电抗的方差系数时，a表示电抗；当计算电纳的方差系数时，a表示电纳。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电缆线路历史时段的电阻值，预...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑜，宋晓辉，盛万兴，孟晓丽，李建芳，高菲，李雅洁，赵珊珊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11