[發明專利]一種輸電線路最大允許溫度經濟性評估方法及系統

有效

• 申請號: 201910754325.1
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN110390495B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 孫華;張瑞琪;陳全;董曉明
• 申請（專利權）人: 山東勞動職業技術學院（山東勞動技師學院）;山東大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種輸電線路最大允許溫度評估方法，其特征是，包括：

基于輸電線路離散時間段的功率數據，建立輸電線路單位小時平均接受功率評估模型，得到輸電線路一年全時間段內接受的功率；

基于輸電線路位于不同的溫度區間的溫度最大值，建立輸電線路服役壽命評估模型，基于線路抗拉強度的損失，得到輸電線路一年內發生故障的總次數，估測輸電線路的服役壽命；

基于輸電線路運行的總收益及輸電線路運行的總成本，建立輸電線路投資的年平均利潤評估模型，獲得輸電線路投資的年平均利潤，得到最大允許溫度；為電網線路線材選型、功率限制運行參數提供參考值，有利于電網建設；

其中，輸電線路運行的總收益在計算時基于輸電線路一年全時間段內接受的功率計算，輸電線路運行的總成本在計算時基于輸電線路的服役壽命計算；

輸電線路單位小時平均接受功率評估模型為：

其中，W_s為系統全年接受的電能；P_s(n)和P_s(n+1)分別為時間段Δt的始端功率和末端功率；P_m為單位小時平均接受功率；

根據工程應用經驗得到常見的最大允許溫度范圍，在范圍內等距逐步改變最大允許溫度，得到多組單位小時平均接受功率P_m，進而基于擬合得到單位小時平均接受功率的方程，得到理論公式進而便于后續連續值求解；

式中，P_max為不棄風時的系統平均接受功率；T_m為導體最大允許溫度；A和b均為與導體周圍環境相關的系數；

輸電線路服役壽命評估模型，將全年的溫度數據分成n段并統計各時長為t1,t2,…,tn，并認為每個區間ti導線溫度Ti保持恒定，由于Ti取各個溫度區間的最大值，基于以下三式計算導線的服役壽命Y：

式中，為導線運行在溫度T_i下抗拉強度損失1％所需的時長；A₁、B₁、C₁、K和R均為與導體材料屬性相關的系數；Y為線路的服役壽命；W為導線抗拉強度損失的百分比，認為W_(R)＝10時，導線的服役壽命可視為結束；

根據工程應用經驗得到常見的最大允許溫度范圍，在范圍內等距逐步改變最大允許溫度，得到多組導線服役壽命值，使用擬合得到輸電線路服役壽命評估方程，得到理論公式進而便于后續連續值求解，式中，C和d需要通過擬合得到，k為修正系數，取值范圍為1.05-1.15；

根據Weibull分布，使用下式計算輸電線路一年內發生故障的總次數：

式中，N(t)為線路在第t年發生故障的總次數，β為形狀參數，與導體材料有關；t為導線投運時間，L為線路長度。

2.如權利要求1所述的一種輸電線路最大允許溫度評估方法，其特征是，依據下式計算線路在服役壽命期間的總成本

其中：

C_A為輸電線路運行Y年的總成本；C_I為初始投入成本；C_aL為線路單位長度的初始投入成本；C_Ot，C_Mt，C_Ft分別為線路第t年運行成本、維修成本和故障成本；R₁為人工材料費用增長率；r為社會貼現率；C_D為廢棄成本，屬于收入型成本；p為廢棄成本百分比。

3.如權利要求2所述的一種輸電線路最大允許溫度評估方法，其特征是，依據下式線路服役壽命期間的總收益：

式中，R_A為輸電線路運行Y年的總收益；k為單位電量的補貼金額。

4.如權利要求3所述的一種輸電線路最大允許溫度評估方法，其特征是，依據下式計算最終的輸電線路投資的年平均利潤

式中，P為線路運行Y年的平均利潤，R_A為輸電線路運行Y年的總收益，C_A為輸電線路運行Y年的總成本。

5.一種輸電線路最大允許溫度評估系統，其特征是，包括：數據采集模塊、處理器及顯示設備，所述數據采集模塊獲得輸電線路運行中的功率數據，所述處理器被配置為包括以下模塊：

輸電線路一年全時間段內接受的功率計算模塊，基于輸電線路離散時間段的功率數據，建立輸電線路單位小時平均接受功率評估模型，得到輸電線路一年全時間段內接受的功率；

輸電線路的服役壽命估測模塊，基于輸電線路位于不同的溫度區間的溫度最大值，建立輸電線路服役壽命評估模型，基于線路抗拉強度的損失，得到輸電線路一年內發生故障的總次數，估測輸電線路的服役壽命；

輸電線路投資的年平均利潤計算模塊，基于輸電線路運行的總收益及輸電線路運行的總成本，建立輸電線路投資的年平均利潤評估模型，獲得輸電線路投資的年平均利潤，得到最大允許溫度；

其中，輸電線路運行的總收益在計算時基于輸電線路一年全時間段內接受的功率計算，輸電線路運行的總成本在計算時基于輸電線路的服役壽命計算；

顯示設備將處理器的處理結果進行顯示；

輸電線路單位小時平均接受功率評估模型為：

其中，W_s為系統全年接受的電能；P_s(n)和P_s(n+1)分別為時間段Δt的始端功率和末端功率；P_m為單位小時平均接受功率；

根據工程應用經驗得到常見的最大允許溫度范圍，在范圍內等距逐步改變最大允許溫度，得到多組單位小時平均接受功率P_m，進而基于擬合得到單位小時平均接受功率的方程，得到理論公式進而便于后續連續值求解；

式中，P_max為不棄風時的系統平均接受功率；T_m為導體最大允許溫度；A和b均為與導體周圍環境相關的系數；

輸電線路服役壽命評估模型，將全年的溫度數據分成n段并統計各時長為t1,t2,…,tn，并認為每個區間ti導線溫度Ti保持恒定，由于Ti取各個溫度區間的最大值，基于以下三式計算導線的服役壽命Y：

式中，為導線運行在溫度T_i下抗拉強度損失1％所需的時長；A₁、B₁、C₁、K和R均為與導體材料屬性相關的系數；Y為線路的服役壽命；W為導線抗拉強度損失的百分比，認為W_(R)＝10時，導線的服役壽命可視為結束；

根據工程應用經驗得到常見的最大允許溫度范圍，在范圍內等距逐步改變最大允許溫度，得到多組導線服役壽命值，使用擬合得到輸電線路服役壽命評估方程，得到理論公式進而便于后續連續值求解，式中，C和d需要通過擬合得到，k為修正系數，取值范圍為1.05-1.15；

根據Weibull分布，使用下式計算輸電線路一年內發生故障的總次數：

式中，N(t)為線路在第t年發生故障的總次數，β為形狀參數，與導體材料有關；t為導線投運時間，L為線路長度。