基于递推法和二分法的架空线路热暂态载流量的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种架空线路中关于导线热暂态载流量的设计求取方法，特别是一种基于递推法和二分法的架空线路热暂态载流量的计算方法，根据架空线路上过载时间一般在10

【技术实现步骤摘要】
基于递推法和二分法的架空线路热暂态载流量的计算方法


[0001]本专利技术涉及一种架空线路中关于导线热暂态载流量的设计求取方法，特别是一种基于递推法和二分法的架空线路热暂态载流量的计算方法。

技术介绍

[0002]在输电线路中，载流量为导线在运行中所传输的电流，是线缆运行的重要参数。在实际运行中，线路的负荷电流呈周期变化，在导线运行允许的温度下线路的负荷电流为热稳态载流量；而受运行环境影响，由于导线自身热容的缘故，外界条件(环境条件或者加载电流)发生跃变时，导线温度处于暂态过程，此时的短时过载电流为热暂态载流量。架空线路的热暂态载流量一方面是作为线路短时超负荷运行的依据，另一方面为运行调度提供安全操作依据，但现有技术中对于该热暂态载流量的计算涉及非线性微分方程，因此求解复杂，准确度较低，而不明确的热暂态载流量可能导致短时故障处理不当，甚至引发大范围停电等事故。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种计算方便、准确度高的基于递推法和二分法的架空线路热暂态载流量的计算方法。
[0004]本专利技术所述目的是通过以下途径来实现的：
[0005]基于递推法和二分法的架空线路热暂态载流量的计算方法，其要点在于，包括如下步骤：
[0006]1)导线参数的设置：
[0007]S1.1单位长度辐射散热功率w
r
、单位长度对流散热功率w
c
、单位长度太阳辐射吸热功率w
s
：
[0008]w
r
＝πDεν[(T
c
+273)
4-(T
a
+273)4]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0009][0010]w
s
＝αDS
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0011]式(1)-(3)中：D－导线直径(m)；π－圆周率；ε－导线表面辐射的黑度系数；ν－斯蒂芬一波尔兹曼常数；T
c
－导线运行时的线温(℃)；T
a
－导线运行时的环境温度(℃)；λ
f
－系数，λ
f
＝2.42
×
10-2
+7[(T
c
+T
a
)/2]×
10-5
；R
e
－雷诺数；α－导线表面吸热系数；S－日照强度；
[0012]S1.2集肤效应系数k1、磁滞涡流损耗系数k2、交直流电阻比k及交流电阻R
AC
，
[0013]k1＝0.99609+0.018578a-0.030263a2+0.020735a3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0014]k2＝0.99947+0.028895y-0.0059348y2+0.00042259y3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0015]k＝k1×
k2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0016]R
AC
＝R
DC
×
k；R
DC
＝R
DC20
×
[1+α
R
×
(T
c-20)]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0017]式(4)-(7)中：
[0018]D1－导线的外径，mm，D2－导线中钢线的外径，mm；f－交流频率；
[0019]I－导线的电流，A－导线中铝线截面面积，mm2；
[0020]R
DC
－导线直流电阻；R
DC20
－20℃时导线单位长度交流电阻值，Ω/m；α
R
－电阻温度系数，1/℃；
[0021]2)计算导线运行时线温T
c
下对应的导线载流量：
[0022]S2.1设定交直流电阻比k的初始值为1，计算线温T
c
下的导线直流电阻R
DC
，并令R
AC
＝R
DC
；
[0023]S2.2根据式(1)-(3)计算环境温度T
a
、线温T
c
条件下的w
r
、w
c
、w
s
；
[0024]S2.3计算导线电流I：并令载流量I
x
＝I+1；
[0025]S2.4当|I
x-I|＞0.001时，开始按下述步骤计算：
[0026]S2.4.1令I＝I
x
，根据当前赋值的电流值I和线温T
c
下的导线直流电阻R
DC
按式(4)-(6)计算并更新交直流电阻比k，再根据式(7)计算并更新交流电阻R
AC
；
[0027]S2.4.2根据S2.4.1获得的新的交流电阻R
AC
按照下式计算新的载流量I
x
：
[0028][0029]S2.4.3判断是否满足|I
x-I|≤0.001，如果不满足则返回步骤S2.4.1，如果满足则停止计算，此时的电流值I即为所求的导线载流量；
[0030]3)根据递推法计算热暂态线温步骤如下：
[0031]S3.1计算临时变量ff如下：
[0032][0033]ff－临时变量，W/m，为当前线温下的引起单位长度导线温度升高的功率；
[0034]I
step
－施加在线路导线上的阶跃电流，也称过载电流；
[0035]S3.2设I
step
作用时间为t
x
(正整数，单位s)，初值t＝0时刻的初始线温为T
b
；
[0036]S3.2.1当t＝0，则上标表示t＝0的时刻的热暂态线温；令为当前导线运行的线温T
c
，
[0037]S3.2.2根据当前导线运行的线温T
c
按照式(1)－(3)更新计算w
r
、w
c
、w
s
；然后根据式(8)更新计算临时变量ff，
[0038]S3.2.3令t
i
＝t+1，(1≤t
i
≤t
x
)，则：式中为t
i
秒时刻的导线实时线温，为t
i
秒的前1秒的实时线温；mC
p
－导体总热容，J/(m.℃)；
[0039]S3.2.4判断t
i
＝t
x
是否成立，如不成立，则将作为当前导线运行的线温T
c
、并
令t＝t
i
，返回步骤S3.2.2；如成立则结束计算，此时为所获得的热暂态线温，并记上述步骤S3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于递推法和二分法的架空线路热暂态载流量的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)导线参数的设置：S1.1单位长度辐射散热功率w
r
、单位长度对流散热功率w
c
、单位长度太阳辐射吸热功率w
s
：w
r
＝πDεν[(T
c
+273)
4-(T
a
+273)4]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)w
s
＝αDS
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式(1)-(3)中：D－导线直径(m)；π－圆周率；ε－导线表面辐射的黑度系数；ν－斯蒂芬一波尔兹曼常数；T
c
－导线运行时的线温(℃)；T
a
－导线运行时的环境温度(℃)；λ
f
－系数，λ
f
＝2.42
×
10-2
+7[(T
c
+T
a
)/2]
×
10-5
；R
e
－雷诺数；α－导线表面吸热系数；S－日照强度；S1.2集肤效应系数k1、磁滞涡流损耗系数k2、交直流电阻比k及交流电阻R
AC
，k1＝0.99609+0.018578a-0.030263a2+0.020735a3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)k2＝0.99947+0.028895y-0.0059348y2+0.00042259y3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)k＝k1×
k2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)R
AC
＝R
DC
×
k；R
DC
＝R
DC20
×
[1+α
R
×
(T
c-20)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式(4)-(7)中：D1－导线的外径，mm，D2－导线中钢线的外径，mm；f－交流频率；I－导线的电流，A－导线中铝线截面面积，mm2；R
DC
－导线直流电阻；R
DC20
－20℃时导线单位长度交流电阻值，Ω/m；α
R
－电阻温度系数，1/℃；2)计算导线运行时线温T
c
下对应的导线载流量：S2.1设定交直流电阻比k的初始值为1，计算线温T
c
下的导线直流电阻R
DC
，并令R
AC
＝R
DC
；S2.2根据式(1)-(3)计算环境温度T
a
、线温T
c
条件下的w
r
、w
c
、w
s
；S2.3计算导线电流I：并令载流量I
x
＝I+1；S2.4当|I
x-I|＞0.001时，开始按下述步骤计算：S2.4.1令I＝I
x
，根据当前赋值的电流值I和线温T
c
下的导线直流电阻R
DC
按式(4)-(6)计算并更新交直流电阻比k，再根据式(7)计算并更新交流电阻R
AC
；S2.4.2根据S2.4.1获得的新的交流电阻R
AC
按照下式计算新的载流量I
x
：S2.4.3判断是否满足|I
x-I|≤0...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦纪宾，黄海，林径，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：