基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法及评估系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法及评估系统，其中，评估方法通过架空线路首末端有功功率差作为线路热功率上限，与静态载流量、动态载流量对应的极限焦耳热功率进行对比，从功率角度评估线路运行状态，计算架空线路安全裕度，突破单一线路电流角度评估线路状态的局限性。当评估状态为预警或越限时，计算动态电阻，根据动态热平衡原理计算导体温度，监测和验证线路运行情况。本方法从功率角度分析，所需数据易获取，安全裕度易计算，评估状态为预警或越限时对电阻动态特性和温升情况进行验证，提高和保证评估结果的可靠性，对输电线路安全可靠调整输电效率具有重要意义。

Safety margin evaluation method and evaluation system of overhead lines based on ultimate thermal power

【技术实现步骤摘要】
基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法及评估系统
本专利技术属于电力系统及其自动化
，具体是涉及一种基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法及评估系统。
技术介绍
架空线路安全高效输电是提高供电可靠性、建设坚强电网的基础。针对架空线路安全问题，我国目前架空输电线路的设计输送越限是在最高允许运行线路温度为70℃时，根据线路导体规格和国标规定的气象环境条件，计算出的线路最大电流，即静态载流量。相关研究根据线路运行的实际外部环境，提出动态载流量方法，由于实际环境一般优于保守的国标定值，动态载流量可提高线路输送限值。但是，架空线路安全输电核心是限制线路热功率，单纯从线路电流来评估架空线路输送问题，缺乏对实际动态电阻的测量，缺乏对线路实际温度、热功率的有效监控。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法及评估系统，对输电线路安全可靠调整输电效率具有重要意义。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，包括以下步骤：S1、以线路首末两端的有功功率功率损耗Pd作为线路最大焦耳热功率，将有功功率损耗Pd分别与静态极限焦耳热功率Pjs和动态极限焦耳热功率Pjd进行对比，并将线路热功率运行状态分为安全、预警、越限三种状态；S2、根据线路热功率运行状态，计算线路安全裕度δM；S3、当线路运行状态处于预警或越限时，进行安全性验证，通过验证则表征线路安全裕度可靠，不通过则将线路安全裕度置0，并告警。本专利技术还提供一种架空线路安全裕度评估系统，包括：运行状态评估模块，用以执行以线路首末两端的有功功率功率损耗Pd作为线路最大焦耳热功率，将有功功率损耗Pd分别与静态极限焦耳热功率Pjs和动态极限焦耳热功率Pjd进行对比，并将线路热功率运行状态评估为安全、预警、越限三种状态；安全裕度计算模块，用以根据运行状态评估模块的线路热功率运行状态评估结果，计算线路安全裕度；安全性判断模块，用以执行当线路运行状态处于预警或越限时，进行安全性验证，通过验证则表征线路安全裕度可靠，不通过则将线路安全裕度置0，并告警。本专利技术的有益效果至少部分的体现在：本专利技术通过架空线路首末端有功功率差(功率损耗)作为线路热功率上限，与静态载流量、动态载流量对应的极限焦耳热功率进行对比，从功率角度评估线路运行状态，计算架空线路安全裕度，突破单一线路电流(载流量)角度评估线路状态的局限性。当评估状态为预警或越限时，计算动态电阻，根据动态热平衡原理计算导体温度，监测和验证线路运行情况。本方法从功率角度分析，所需数据易获取，安全裕度易计算，评估状态为预警或越限时对电阻动态特性和温升情况进行验证，提高和保证评估结果的可靠性，对输电线路安全可靠调整输电效率具有重要意义。附图说明图1为本专利技术实施例的架空线路安全裕度评估方法的流程图；图2为本专利技术实施例的热功率分布情况；图3为本专利技术实施的载流量分布情况；图4为本专利技术实施例的实测电阻R随时间的变化曲线；图5为本专利技术实施例的电阻温升情况。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。参阅如图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，包括以下步骤：S1、以线路首末两端的有功功率功率损耗Pd作为线路最大焦耳热功率，将有功功率损耗Pd分别与静态极限焦耳热功率Pjs和动态极限焦耳热功率Pjd进行对比，并将线路热功率运行状态分为安全、预警、越限三种状态；S2、根据线路热功率运行状态，计算线路安全裕度δM；S3、当线路运行状态处于预警或越限时，进行安全性验证，通过验证则表征线路安全裕度可靠，不通过则将线路安全裕度置0，并告警。可以理解的是，所述线路首末两端的有功功率功率损耗Pd是指线路首末两端的有功功率差。具体的，可通过分别设置在线路首末两端的功率测量装置测量出线路首末端的有功功率P1和P2，进一步得出有功功率损耗Pd＝|P1-P2|。作为一种优选的实施例：所述步骤S1中，根据静态、动态载流量理论中热功率平衡原理，分别计算出静态极限焦耳热功率Pjs和动态极限焦耳热功率Pjd。作为具体的：根据热功率平衡原理，焦耳热功率Pj与日照吸热Ps之和等于对流散热Pc与辐射散热Pr之和，功率单位为W/m，热平衡公式与变量的函数关系如下式：Pj＝Pc(TC,T0,D,v)+Pr(TC,T0,D,e)-Ps(α,D,S)其中，TC为线路导体温度，T0为环境温度，D为导线直径，v为等效垂直风速(风向90°垂直于导线)，e为导体散热系数，α为导体吸热系数，S为光照强度。进一步的，上述公式中，辐射散热Pr＝πsDe((TC+273)4-(T0+273)4)，其中，s＝5.67×10-8，导体散热系数e根据新旧线情况决进行取值，光亮新线建议取值为0.23-0.46，污损氧化旧线建议取值为0.9-0.95。对流散热Pc＝λNμπ(TC-T0)，式中，λ为空气膜导热系数，为λ＝0.02585；欧拉数雷诺数Re＝1.644×109vD[T0+0.5(TC-T0)]-1.78。日照吸热Ps＝αDS，式中，α为导线的吸收系数，根据新旧线情况进行取值，光亮新线建议取值为0.23-0.46，污损氧化旧线建议取值为0.9-0.95。进一步的，当TC取值为70℃，T0取值为20℃，v取值为0.5m/s，光照强度S取值为1000W/m2时，焦耳热功率Pj等效为静态极限焦耳热功率Pjs；若T0，v，S根据实际气象数据取值，则焦耳热功率Pj等效为动态极限焦耳热功率Pjd。作为一种优选的实施例：所述步骤S1中，以Pjs≤Pjd为条件，当Pd<Pjs，运行状态为安全；当Pjs≤Pd<Pjd，运行状态为预警；当Pjd≤Pd，运行状态为越限。作为一种优选的实施例：所述步骤S2中，根据线路热功率运行状态的不同，分别计算对应运行状态的安全裕度：当运行状态为安全时，安全裕度为表示当前线路热功率距离静态极限焦耳热功率剩余裕度；当运行状态为预警时，安全裕度为表示当前线路热功率距离动态极限焦耳热功率的剩余功率占动态极限焦耳热功率相对静态提升功率的比重；当运行状态为越限时，安全裕度为表示当前线路超出的热功率占动态极限焦耳热功率的比重，为负值；作为一种优选的实施例：进行区间多点采样时，计总采样点数为N，安全、预警和越限的采样点数分别为N0、N1和N2，则安全裕度分别取对应运行状态下的安全裕度平均值，即将对应运行状态下的各单点安全裕度叠加后求均值；以运行状态为安全为例，式中i为运行状态为安全的采样点下标；总体安全裕度则表征为：作为一种优选的实施例：所述步骤S3中，进行安全性验证包括：结合线路导体实际温度以及动态电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、以线路首末两端的有功功率损耗P

【技术特征摘要】
1.一种基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、以线路首末两端的有功功率损耗Pd作为线路最大焦耳热功率，将有功功率损耗Pd分别与静态极限焦耳热功率Pjs和动态极限焦耳热功率Pjd进行对比，并将线路热功率运行状态分为安全、预警、越限三种状态；
S2、根据线路热功率运行状态，计算线路安全裕度δM；
S3、当线路运行状态处于预警或越限时，进行安全性验证，通过验证则表征线路安全裕度可靠，不通过则将线路安全裕度置0，并告警。


2.根据权利要求1所述的基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据静态、动态载流量理论中热功率平衡原理，分别计算出静态极限焦耳热功率Pjs和动态极限焦耳热功率Pjd。


3.根据权利要求1所述的基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，其特征在于：所述步骤S1中，以Pjs≤Pjd为条件，
当Pd<Pjs，运行状态为安全；
当Pjs≤Pd<Pjd，运行状态为预警；
当Pjd≤Pd，运行状态为越限。


4.根据权利要求1或3所述的基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据线路热功率运行状态，分别计算安全裕度
当运行状态为安全时，
当运行状态为预警时，
当运行状态为越限时，


5.根据权利要求4所述的基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，其特征在于：进行多点采样时，计总采样点数为N，安全、预警和越限的采样点数分别为N0、N1和N2，则安全裕度分别取对应状态下的安全裕度平均值；
总体安全裕度表征为：





6.根据权利要求1所述的基于极限热功率的架空线路安全裕度评估方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建兴，王国松，贺先强，马覃峰，康鹏，刘明顺，孙斌，王永刚，张勇，朱灵子，陈锐，曹杰，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52