电力线热模型的参数估计制造技术

电力线或输电导体１０的温度Ｔ１、电力线的电气量例如通过电力线的电流／或功率通量Ｐ，以及电力线的气象量或环境条件例如风速Ｗ、风向、湿度、太阳辐射Ｓ和环境温度Ｔａ之间的关系以电力线热模型的形式建立。连续地测量前述量或变量的值并对所收集的上述量的值进行评估，以便在电力线运行期间更新热模型的模型参数。在本发明专利技术的优选实施例中，通过两个可提供来自电力线两端的同步相量值的相量测量单元（ＰＭＵ）１１、１１′来确定代表整个线路的平均温度。根据相量值计算电力线的欧姆电阻，根据欧姆电阻可导出平均线路温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力输送线的运行。本专利技术从如权利要求1的前序部分 中所描述的估计电力线热模型的模型参数的方法出发。
技术介绍
由于电力工业反调节和电力市场的自由化，边远地区之间交换的电 力的量和不同国家之间的商业活动的量稳定增加。此外，由于新兴的对资 产优化的需求，通过现有网络传输的电力量显著增加，所以偶尔导致输电 系统的部分的拥塞、输送瓶颈和/或振荡。尤其是，热约束限制了对不同 区域进行互连的关键的功率流路径或输电通道中的功率通量。热约束的 主要原因是由严重过载以及导体长度随着电力线导体的温度的增加而引 起的导体的退火和/或对导体的永久性损伤。导体长度随着电力线导体的 温度的增加由于线路垂度和可能对附近树木或其它线路导体的跳火会导 致不合要求的离地净高，结果随后由保护系统跳闸。因此，大量征兆或影响涉及升高的线路温度，并且因此的确对特定 电力输送线的最大允许温度有影响。其中前序的大量征兆或影响使导体 和连接器的机械性能退化(机械强度和完整性损失以及加速部件老化)、 导体垂度增加、电阻性损耗增加和对附装到导体的设备或装置(例如，用于电力线通信)有潜在损害。各个网络所有者或独立的输送系统运营商(TSO )选择最大允许的导 体温度和最坏情况的天气条件用于计算线路额定值。特定的架空电力线 的运行温度通常在50。C与100。C之间变化。由于不能直接测量线路温度，因此有时基于最坏情况的情景假设导出 关于最大允许功率传输或最大允许电流的可替选的极限。此极限通常被 称为线路的"载流量"。需要做出的附加假设是主观的，和/或关于功率 传输或电流得到的热极限根据特定情况做出。同样，由于它们基于最坏 情况情景，所以它们通常不一定;^稳妥的。因而，优选为对温度而非功率 传输或电流的热极限进行直接监控，迫使在运行期间对线路温度进行在线测量以评估输电线承受负载是接近其运行温度极限还是未接近。已提出许多技术并且若干产品可用来测量或推断电力线导体在运 行期间的温度。这些技术包括红外摄像机的使用、机械张力测量、直接 垂度测量、气象预测方法或相量测量数据的使用。可使用红外摄像机来拍摄电力线的数字图像，随后在信号处理步骤 中分析数字图像的颜色信息以便得出导体的温度。此技术可对先验已知 的特定热点的温度进行监控。与太阳辐射和环境温度测量结合的塔架与绝缘体之间的机械张力测量基于如下事实线路导体的张力近似地与其长度成反比。根据导体的张 力与长度之间的关系，可推断单跨的线路垂度和导体温度。同样，线路 垂度监控器通过例如GPS (全球定位系统)或激光测量技术直接测量单 跨的线路垂度。已提出气象预测方法和基于IEEE 738-1993 "用于计算棵露架空导体 的电i充-温度的才示准 (Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors )，，的产品^t线路 载流量与各种运行和环境特性之间的相关性模型化。这些方法涉及大量 的气象测量，例如气温、风速、风与导体之间的角度以及海拔。这样， 标准IEEE 738-1993详细说明了如下计算程序，该计算程序可用于仅根 据气象测量值即无需回到对线路温度的独立测量来估计稳态导体温度。该 标准基于纯静态模型，该纯静态模型并未说明线路温度的时间相关特性， 并且由于必须假设许多输入#^数据且需要详细的气象数据，所以难以对 该纯静态模型进行调谐。最后，专利申请EP 1324454描述了一种通过所计算的串联电阻根据 在线相量测量值来确定实际平均导体温度的方法。平均线路温度很大程 度上独立于关于任何线路参数(例如线路导体的电感、电抗或电纳)的 假设。该方法包括如下步骤确定线路的第一端和第二端的标有时间戳 的电流相量信息和电压相量信息；根据相量信息计算线路的欧姆电阻； 以及根据欧姆电阻计算平均线路温度。从多个同步相量测量值或在电力系统或输电网上收集的快照可获 得电力系统在特定时间点的状态或情况。相量是局部电气量(例如电流、 电压和负载流量)的标有时间戳的复值，例如振幅和相位，并且可通过 相量测量单元(PMU)来提供。这些单元涉及非常精确的全球时间基准，5该全球时间基准例如通过使用全球定位卫星(GPS)系统或任何其它类似 装置获得并且允许对来自不同位置的标有时间戳的值进行同步。在小于1 亳秒的时间分辩率的情况下以20Hz至60 Hz的速率对相量进行取样，并 且因此可提供瞬态的颇为动态的视图，该视图超出标量值(例如例如电压 或电流的RMS值)所提供的并且为SCADA/EMS系统所依赖的颇为静态 的视图。因此，通过在网络运行期间在多个网置重复测量电网变量的同步 值并且据此识别电力网的数学模型的当前有效参数，可估计电力网的参 数。尤其是并且举例来说，专利申请EP-A1 489 714公开了 一种基于线性 时间变化模型对电力系统中的机电振荡的自适应检测。对所选网络节点 处的系统量值或信号(例如电压或电流的振幅或角度)进行取样，并且通 过卡尔曼滤波技术来估计表示电力系统特性的线性模型的参数。以递归 方式执行该过程，即，每当测量到系统量的新值时，更新模型的参数。最 后，根据模型的估计参数推导出振荡模式的参数，例如频率和阻尼，并 将其呈现给运营商。此自适应识别过程可实现对电力系统的当前状态的实 时分析。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是，在运行期间的任何时间实现对电力线导 体温度的可靠预报。此目的是通过分别根据权利要求1和7的一种估计电 力线热模型的模型参数的方法以及一种热模型的应用来实现。根据附属权 利要求，优选的实施例变得明显。根据本专利技术，以电力线热才莫型的形式建立电力线或输电导体的温度、 电力线的电气量(例如通过电力线的电流或功率通量等)以及电力线的 气象量或环境条件(例如风速、风向、湿度、太阳辐射和环境温度等) 之间的关系，并且在电力线的运行期间对其进行重复计算或更新。为此， 对前述量或变量的值进行连续或周期性地测量或取样，并且对所收集的 量的值进行评估，以便更新或调谐热模型的模型参数。包括作为热模型 变量的电力线温度，允许使用具有有限数量的模型参数的简单模型或者 甚至黑盒子模型，而不会减弱其有效性。后者可以被随意频繁地更新而 无需过度的计算工作量，这最终在运行期间的任何时间将增加出现的线 路温度预测的可靠性。在本专利技术的一个优选实施例中，通过从电力线的两端提供同步相量值的两个相量测量单元(PMU)确定代表整个线路的平均温度。根据相 量值计算电力线的欧姆电阻，而根据欧姆电阻又可导出平均线路温度。 由于PMU主要用于其它目的，例如，用于确定电气量，这种双重使用可 避免对任何专用线路温度传感设备的需求。此外，由于PMU通常在室内 安装在受保护的环境中，与任何其它线路温度传感设^^目比，它们更少地 暴露于环境应力。另一方面，有利的是，通过这种专用线路温度传感器对从电阻到电力 线的温度的转换进行校准。由于仅临时需要专用线路温度传感器用于特定 的校准目的，所以其可以是昂贵的或相反M烦的而不损害电力线随后 运行的情况。在一个优选的变形方案中，通过从与传输系统运营商(TSO)不同 的外部源(例如气象研究所等)订阅和引入来获得气象数据。依靠来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计电力线（１０）的热模型的模型参数（Ａ，Ｂ，…；Ｃ１，…）的方法，包括：　－测量电力线的电气量（Ｉ，Ｐ）的值和表示电力线的环境条件的气象量（Ｔ↓［ａ］，Ｓ，Ｗ）的值；以及　－根据所述测量到的值计算所述模型参数的值，　 其特征在于，该方法包括：　－在电力线的运行期间重复测量电气和气象量的瞬时值（Ｉ↑［ｉ］，Ｔ↓［ａ］↑［ｉ］Ｓ↑［ｉ］，Ｗ↑［ｉ］）；－并行测量电力线的温度（Ｔ↓［１］）的瞬时值（Ｔ↓［１］↑［ｉ］）；以及　－在电力线的运行期间根 据所述测量到的值重复计算模型参数的值（Ａ↑［ｉ］，Ｂ↑［ｉ］；…；Ｃ↓［１］↑［ｉ］，…）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马雷克齐马，彼得科尔巴，艾伯特利尔布克特，马茨拉尔森，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]