[發明專利]一種電力電纜載流量監測方法

在審

• 申請號: 201210280862.5
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102768321A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 曹春耕;吳向平;黃展峰
• 申請（專利權）人: 上海森首光電科技有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01K13/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及一種電力系統監測方法，尤其是涉及一種電力電纜載流量監測方法。

背景技術

電網的電纜發生故障其中一個重要原因是缺乏對電纜系統有效的在線監測。隨著電網改造和建設工作開展，城市地下電纜化率不斷提高，電力電纜的使用量大幅度增加，使得電力電纜的監測、管理、維護工作變得越來越重要，同時隨著電力電纜負荷量的增加，對監測的依賴程度也增加。電力電纜載流量直接反應為電纜導體的運行溫度，運行中的導體溫度是電纜的一個重要參數。一般情況下電纜在額定負荷下運行時，這時的線芯導體溫度在允許溫度值以下工作。但是一旦電纜出現超過負荷情況，線芯導體溫度將超過額定溫度值，絕緣層會加速老化。電纜在超過額定溫度值情況下工作，其壽命將大幅度縮短，最終可能導致故障或災害。因此，有必要對電纜的運行溫度進行監測，要求電力運行部門結合監測數據對電纜的實際負荷進行合理調度和控制。另外，在緊急狀況下的電力供應出現滿負荷運營時，為了保障電力電纜運行安全以及電力系統調度需要，必須對電力電纜的載流量進行實時監測。

目前，現有技術采用單一的電纜測溫方法在線監測載流量，采用的光纖激光技術、光纖溫度傳感技術(線性光纖溫度傳感器、光纖光柵溫度傳感器)技術，對運行中的電纜溫度進行監視，通過光纜表皮的溫度與載流量之間的關系，間接測量載流量。

現有技術電纜表皮測溫方法由于電纜表皮溫度和電纜內部實際溫度誤差很大，單獨從溫度分析載流量造成測量誤差很大，并且溫度數據過于單一，不能完整測量電流、電壓、電阻、熱阻、介質、導體、變電、輸電、配電等因素的復雜工況。解決這一問題必須要對多種參量進行有效關聯，使全局關聯耦合。

現有技術沒有綜合采集電壓、電流數據分析電纜的發熱量，因此，存在大量不確定的設備健康狀態；同時，也存在大量無法監測的相互關聯的參數。

現有技術不能精確的導出電纜線芯導體溫度與表皮溫度的梯度關系，不能測量浪涌積效應，不能進行趨勢分析。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種測量精度高、測量數據多的電力電纜載流量監測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種電力電纜載流量監測方法，該方法包括以下步驟：

1)傳感器獲取電纜溫度監測數據、設備溫度數據、現場環境溫度數據、電壓數據、電流數據、不均勻電阻數據、集膚效應數據、介質損耗數據和不均勻熱阻分布數據，并發送至處理器；

2)處理器根據所述的設備溫度數據、現場環境溫度數據、電壓數據、電流數據、不均勻電阻數據、集膚效應數據、介質損耗數據和不均勻熱阻分布數據結合電纜工程基礎數據建立熱平衡有限元模型；

3)由處理器的比較模塊將熱平衡有限元模型的數據與電纜溫度場模型的數據進行對比，若數據差大于閾值，則執行步驟4)；若數據差小于閾值，則執行步驟5)；

4)通過處理器的模型修正模塊對熱平衡有限元模型進行修正后，重新執行步驟3)；

5)比較模塊輸出熱平衡有限元模型的數據，并發送至模式識別模塊進行動態模式識別，同時進行載流量分析、趨勢分析、浪涌積效應分析、預警和報警識別以及輸配電方案優化。

所述的電纜工程基礎數據包括電纜內部結構參數、結構尺寸、電纜材料參數和材料相關系數。

所述的電纜溫度場模型根據傳感器獲得的電纜溫度監測數據建立。

電纜溫度場模型由電纜溫度監測數據通過有限差分的方式擬合得到，具體的擬合過程為：首先將電纜溫度場進行空間上的網格化，然后將在空間上呈點或線分布的電纜溫度監測數據進行有限差分，獲得每個網格化空間的溫度數據，建立電纜溫度場模型。

步驟3)中熱平衡有限元模型與電纜溫度場模型比較的數據包括溫度分布數據和溫度變化數據。

步驟4)中修正模型的修正包括測量誤差修正、計算誤差修正、擬合誤差修正和工程基礎數據調整。

所述熱平衡有限元模型包括靜態數據和動態數據，所述的靜態數據包括溫度分布數據、電流分布數據、電壓分布數據、電阻分布數據、熱阻分布數據、電場分布數據、磁場分布數據，所述的動態數據包括溫度變化數據、電流變化數據、電壓變化數據、電阻變化數據、絕緣系數變化數據、漏電變化數據、熱阻變化數據、電場變化數據、磁場變化數據。

步驟5)中載流量分析、趨勢分析和浪涌積效應分析根據動態數據進行，預警和報警識別根據靜態數據進行。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：