專利名稱：通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸電線路的弧垂監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法和一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置。
背景技術(shù)：
弧垂是線路輸電設(shè)備運行維護的重要指標之一，它的大小直接關(guān)系到輸電線路的 安全穩(wěn)定運行。輸電線路由于長時間經(jīng)受著自然界中覆冰、溫升和風(fēng)吹等氣候條件的影響，使得其弧垂會相應(yīng)地發(fā)生較大變化。并且，由于近年來由于用電負荷增長的需要，許多已有的輸電線路為了提高輸送能力，將輸電線路最高運行允許溫度從70°C提高到了 80°C。在這種情況下，輸電線路的弧垂就成為了主要的制約因素。綜上所述，需要對輸電線路的弧垂進行實時監(jiān)測，將其用于工業(yè)控制，以確保電網(wǎng)運行安全。近年來經(jīng)常使用的對弧垂進行在線監(jiān)測的方法主要有通過監(jiān)測導(dǎo)線溫度計算弧垂的方法、通過測量懸掛點傾角估算弧垂的方法以及通過拍攝觀測檔圖像計算弧垂的方法等。這些做法需要在輸電線路上安裝相應(yīng)的測量元件或者拍攝相機等設(shè)備，由于這些設(shè)備的投入往往較大，無法實現(xiàn)全線監(jiān)測。也即只能做到對輸電線路的弧垂進行選擇性地監(jiān)測，工業(yè)控制的有效范圍受到限制，不利于電網(wǎng)安全運行的全面監(jiān)測和控制。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明提供了一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法和一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置。一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法，包括以下步驟根據(jù)影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立輸電線路的溫度場模型；獲取所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值；根據(jù)獲取的所述各個參數(shù)的數(shù)值和建立的所述溫度場模型，計算輸電線路的溫度值；根據(jù)計算的所述溫度值，計算所述輸電線路的弧垂值；根據(jù)計算的所述輸電線路的弧垂值進行工業(yè)控制。與一般技術(shù)相比，本發(fā)明通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法，通過影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立了輸電線路的溫度場模型。由于影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值可通過已有的電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)獲得，因此在計算輸電線路溫度值時不需要額外在輸電線路上安裝設(shè)備。根據(jù)計算得到的溫度值，可進一步計算輸電線路的弧垂值以及利用弧垂值進行工業(yè)控制。通過本發(fā)明進行弧垂監(jiān)測和工業(yè)控制時，由于節(jié)省了在輸電線路上安裝監(jiān)測設(shè)備的成本，可以實現(xiàn)輸電線路的全線監(jiān)測和控制。一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置，包括模型建立模塊、參數(shù)數(shù)值獲取模塊、溫度值計算模塊、弧垂值監(jiān)測模塊和工業(yè)控制模塊；所述模型建立模塊，用于根據(jù)影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立輸電線路的溫度場模型；所述參數(shù)數(shù)值獲取模塊，用于獲取所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值；所述溫度值計算模塊，用于根據(jù)獲取的所述各個參數(shù)的數(shù)值和建立的所述溫度場模型，計算輸電線路的溫度值；所述弧垂值監(jiān)測模塊，用于根據(jù)計算的所述溫度值，計算所述輸電線路的弧垂值；所述工業(yè)控制模塊，用于根據(jù)計算的所述輸電線路的弧垂值進行工業(yè)控制。與一般技術(shù)相比，本發(fā)明通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置，通過影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立了輸電線路的溫度場模型。由于影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值可通過已有的電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)獲得，因此在計算輸電線路溫度值時不需要額外在輸電線路上安裝設(shè)備。根據(jù)計算得到的溫度值，可進一步計算輸電線路的弧垂值以及利用弧垂值進行工業(yè)控制。通過本發(fā)明進行弧垂監(jiān)測和工業(yè)控制時，由于節(jié)省了在輸電線路上安裝監(jiān)測設(shè)備的成本，可以實現(xiàn)輸電線路的全線監(jiān)測和控制。


圖I是本發(fā)明通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及取得的效果，下面結(jié)合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案，進行清楚和完整的描述。請參閱圖1，為本發(fā)明通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法的流程示意圖。本發(fā)明通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法包括以下步驟SlOl根據(jù)影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立輸電線路的溫度場模型；所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)可包括輸電線路的電流、電壓、負荷、型號、設(shè)計弧垂、輸電線路材料的比熱容數(shù)值、輸電線路對應(yīng)的環(huán)境溫度、太陽輻射強度以及風(fēng)速中的一個或者多個。電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗，包括載流架空線(即輸電線路)的電阻損耗、絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗和金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗等，這些損耗使得電氣設(shè)備的溫度升高。架空線電阻損耗的熱量有Qr = d
r I H=M/ [! + OCt (&w — 20)]其中，=^——^^ Ki。架空線吸收太陽輻射的熱量有Qt = EtAtD架空線對流散熱量有Qd = Bt(Sff-S0)F1其中，F(xiàn)1= JiD0
架空線福射散熱量有
八(273+ ^w Y f273 + ^ V pQf = 5.73/1 -^--2- F1
f ^ ioo J Iv ioo J 1導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量有Qh 二 JLFi
上述公式中，Kf為架空線的集膚效應(yīng)系數(shù)，與電流的頻率、架空線的形狀和尺寸有關(guān)；IW為架空線通過的電流；Ra。為架空線的交流電阻；ew為架空線溫度；Qtl為周圍空氣(環(huán)境)溫度；at為自然對流散熱系數(shù)，其中at = I. 5( 0 w- 0 0) 0-35 ；Et為太陽輻射功率密度；At為架空線的吸收率山為架空線的直徑P1為單位長度導(dǎo)線散熱面積，與導(dǎo)線尺寸、布置方式等因素有關(guān)彳為架空線比熱容系數(shù)；S為架空線子導(dǎo)線厚度。根據(jù)能量守恒原理，穩(wěn)定狀態(tài)時QK+Qt = Qd+Qf+Qho通過上述各參數(shù)的變化計算出導(dǎo)線的熱量變化，從而計算出導(dǎo)線的溫升。根據(jù)導(dǎo)線溫升即可根據(jù)線路力學(xué)的應(yīng)力狀態(tài)方程得出導(dǎo)線的弧垂值?？赏ㄟ^對常用型號的架空導(dǎo)線(即輸電線路)在各種自然環(huán)境及負荷條件下溫度場進行分析，利用計算機數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗，找出常用結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線材料的比熱容數(shù)值，從而對架空導(dǎo)線的溫度進行準確計算。S102獲取所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值；可以通過建立軟件系統(tǒng)的方式來獲取影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值。例如建立包括基礎(chǔ)信息系統(tǒng)、能量信息采集系統(tǒng)、外界信息采集系統(tǒng)以及綜合管理系統(tǒng)四個部分的軟件系統(tǒng)。前三個系統(tǒng)進行低層信息采集工作，由綜合計算管理系統(tǒng)做數(shù)據(jù)的綜合計算并提供各種應(yīng)用層服務(wù)。基礎(chǔ)信息系統(tǒng)，可提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。該部分可涵蓋了設(shè)備臺賬和運行信息，例如導(dǎo)線型號、設(shè)計弧垂、安全系數(shù)、檔距、測量弧垂等基礎(chǔ)信息。此部分還可同時允許用戶進行相關(guān)的編輯維護工作，提供有效的維護接口，可以方便運維人員快捷方便進行更新維護。能量信息采集系統(tǒng)，該部分可通過采集接口與能量管理系統(tǒng)(已有系統(tǒng))相結(jié)合的方式獲取電網(wǎng)的實時監(jiān)測信息，獲取的參數(shù)可包括架空線路實時電流、架空線路實時電壓及負荷信息。同時為保證信息的安全可靠，可設(shè)計專門的SSL加密體系，即將獲取到的信息進行加密處理，傳輸后再進行解密處理的方式。外界信息采集系統(tǒng)，該部分可采用軟件接口的方式與氣象局氣象預(yù)報實時進行聯(lián)系，獲取部分實時的氣象數(shù)據(jù)。當存在氣象部門沒有進行檢測或發(fā)布的數(shù)據(jù)時，該系統(tǒng)也可提供接口由各分布點巡視站進行氣象數(shù)據(jù)的獲取，例如太陽輻射、覆冰厚度等氣象參數(shù)。S103根據(jù)獲取的所述各個參數(shù)的數(shù)值和建立的所述溫度場模型，計算輸電線路的溫度值；通過在實驗室、數(shù)值模擬、外界環(huán)境中模擬真實架空線路運行條件，對導(dǎo)線溫度場進行了全面分析，通過試驗得出不同型號鋼芯鋁絞線的比熱容數(shù)據(jù)，例如分析和得出鋼芯鋁絞線這種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的比熱容數(shù)值規(guī)律。根據(jù)建立的溫度場模型，可通過計算機編程的方式將溫度場模型進行數(shù)值模擬計算。對架空導(dǎo)線溫度場進行三維模擬，獲得溫度環(huán)境的各個數(shù)據(jù)參數(shù)，對系統(tǒng)模型進行模擬分析，通過有限元的方法獲得架空導(dǎo)線任意點的準確溫度數(shù)據(jù)。在獲得準確的導(dǎo)線溫度數(shù)據(jù)后即可根據(jù)架空輸電導(dǎo)線的狀態(tài)方程計算出架空導(dǎo)線的弧垂。S104根據(jù)計算的所述溫度值，計算所述輸電線路的弧垂值；作為其中一個實施例，可通過輸電線路狀態(tài)方程計算所述輸電線路的弧垂值。輸電線路上任一點弧垂fx可采用如下斜拋物線公式計算
權(quán)利要求
1.一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法，其特征在于，包括以下步驟 根據(jù)影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立輸電線路的溫度場模型； 獲取所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值； 根據(jù)獲取的所述各個參數(shù)的數(shù)值和建立的所述溫度場模型，計算輸電線路的溫度值； 根據(jù)計算的所述溫度值，計算所述輸電線路的弧垂值； 根據(jù)計算的所述輸電線路的弧垂值進行工業(yè)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法，其特征在于，所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)包括輸電線路的電流、電壓、負荷、型號、設(shè)計弧垂、輸電線路材料的比熱容數(shù)值、輸電線路對應(yīng)的環(huán)境溫度、太陽輻射強度以及風(fēng)速中的一個或者多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法，其特征在于，在所述計算所述輸電線路的弧垂值的步驟中，通過輸電線路狀態(tài)方程計算所述輸電線路的弧垂值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法，其特征在于，所述根據(jù)計算的所述輸電線路的弧垂值進行工業(yè)控制的步驟，包括以下步驟 判斷計算的所述輸電線路的弧垂值是否超過預(yù)設(shè)的弧垂值范圍； 如果所述輸電線路的弧垂值超過了預(yù)設(shè)的弧垂值范圍，則發(fā)出弧垂值超范圍的告警信號。
5.一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置，其特征在于，包括模型建立模塊、參數(shù)數(shù)值獲取模塊、溫度值計算模塊、弧垂值監(jiān)測模塊和工業(yè)控制模塊； 所述模型建立模塊，用于根據(jù)影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立輸電線路的溫度場模型； 所述參數(shù)數(shù)值獲取模塊，用于獲取所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)的數(shù)值；所述溫度值計算模塊，用于根據(jù)獲取的所述各個參數(shù)的數(shù)值和建立的所述溫度場模型，計算輸電線路的溫度值； 所述弧垂值監(jiān)測模塊，用于根據(jù)計算的所述溫度值，計算所述輸電線路的弧垂值； 所述工業(yè)控制模塊，用于根據(jù)計算的所述輸電線路的弧垂值進行工業(yè)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置，其特征在于，所述影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)包括輸電線路的電流、電壓、負荷、型號、設(shè)計弧垂、輸電線路材料的比熱容數(shù)值、輸電線路對應(yīng)的環(huán)境溫度、太陽輻射強度以及風(fēng)速中的一個或者多個。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置，其特征在于，所述弧垂值監(jiān)測模塊通過輸電線路狀態(tài)方程計算所述輸電線路的弧垂值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置，其特征在于，所述工業(yè)控制模塊包括判斷模塊和告警信號發(fā)送模塊； 所述判斷模塊，用于判斷計算的所述輸電線路的弧垂值是否超過預(yù)設(shè)的弧垂值范圍；所述告警信號發(fā)送模塊，用于在所述輸電線路的弧垂值超過了預(yù)設(shè)的弧垂值范圍時，發(fā)出弧垂值超范圍的告警信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的方法，包括根據(jù)影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立輸電線路的溫度場模型；獲取各個參數(shù)的數(shù)值；計算輸電線路的溫度值；計算所述輸電線路的弧垂值；根據(jù)計算的所述輸電線路的弧垂值進行工業(yè)控制。此外，還公開了一種通過弧垂監(jiān)測進行工業(yè)控制的裝置。本發(fā)明通過影響輸電線路溫度場的各個參數(shù)，建立了輸電線路的溫度場模型。計算輸電線路溫度值時不需要額外在輸電線路上安裝設(shè)備。根據(jù)計算得到的溫度值，可進一步計算輸電線路的弧垂值以及進行工業(yè)控制。通過本發(fā)明進行弧垂監(jiān)測和工業(yè)控制時，由于節(jié)省了在輸電線路上安裝監(jiān)測設(shè)備的成本，可以實現(xiàn)輸電線路的全線監(jiān)測和控制。
文檔編號G01B21/02GK102768029SQ20121025875
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者何偉明, 周亞兵, 張濤, 曾偉洲, 祝賀, 蘇超, 阮國恒, 雷國偉 申請人:廣東電網(wǎng)公司清遠供電局