CN109449853A - 一种配电线路融冰***及融冰装置选点方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电线路融冰***及融冰装置选点方法。该***包括控制中心和安装在馈线线路上的融冰终端，融冰终端包括控制器、无线通信模块、融冰装置、环境监测装置和线路监测装置，环境监测装置包括温湿度传感器、风速传感器和覆冰厚度检测模块，线路监测装置包括线路温度检测模块、线路电流检测模块、线路电压检测模块和线路功率检测模块，控制器分别与无线通信模块、融冰装置、温湿度传感器、风速传感器、覆冰厚度检测模块、线路温度检测模块、线路电流检测模块、线路电压检测模块和线路功率检测模块电连接，无线通信模块能够与控制中心无线通信。本发明可以自动实现配电线路融冰，避免覆冰风险，保证***安全可靠运行。

Description

一种配电线路融冰***及融冰装置选点方法

技术领域

本发明涉及电力***技术领域，尤其涉及一种配电线路融冰***及融冰装置选点方法。

背景技术

丽水市地处山区，在08年冰灾时，受损严重。2008年1月13日起，一场罕见的冰灾害突袭中国南方。据统计，冰灾致使丽水市区莲都区电网1座35千伏变电所全所失电、35千伏线路杆塔(断)倒17基、10千伏线路杆塔(断)倒283基、低压线路杆(断)倒256基、供电线路断线累计200多公里。一时间，莲都区205个自然村、23027户、共7万8千多人受断电之苦，而丽水市缙云县部分配网线路位于海拔更高的山区，受灾更为严重。

现有的防冰、除冰方法虽然多种多样，但普遍能耗大、安全性低，到目前为止，尚无一成熟、有效而经济的方法应用于工程实践。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种配电线路融冰***及融冰装置选点方法，其可以自动实现配电线路融冰，避免覆冰风险，保证***安全可靠运行。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种配电线路融冰***，包括控制中心和安装在馈线线路上的融冰终端，所述融冰终端包括控制器、无线通信模块、融冰装置、环境监测装置和线路监测装置，所述环境监测装置包括温湿度传感器、风速传感器和覆冰厚度检测模块，所述线路监测装置包括线路温度检测模块、线路电流检测模块、线路电压检测模块和线路功率检测模块，所述控制器分别与无线通信模块、融冰装置、温湿度传感器、风速传感器、覆冰厚度检测模块、线路温度检测模块、线路电流检测模块、线路电压检测模块和线路功率检测模块电连接，无线通信模块能够与控制中心无线通信。

在本技术方案中，融冰终端通过无线通信模块与控制中心无线通信，将环境监测装置和线路监测装置采集到的数据上传到控制中心。

覆冰厚度检测模块检测线路覆冰厚度，温湿度传感器检测环境温湿度、风速传感器检测环境风速，线路温度检测模块检测线路温度，线路电流检测模块检测线路电流，线路电压检测模块检测线路电压，线路功率检测模块检测有功功率、无功功率、功率因数。

控制器通过环境监测装置、线路监测装置采集数据。当线路覆冰厚度超过设定值时，控制器根据检测数据计算出融冰电流，控制融冰装置输出相应的电流融冰。

作为优选，所述融冰终端还包括液晶显示器和按键，所述控制器分别与液晶显示器和按键电连接。液晶显示器和按键作为人机交互界面。

作为优选，所述融冰终端还包括若干个指示灯，所述控制器与指示灯电连接。

作为优选，所述环境监测装置还包括摄像头，所述摄像头与控制器电连接。摄像头采集周围环境图像数据及线路覆冰图像数据。

作为优选，所述融冰终端还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与控制器电连接。工作人员可通过智能手机与融冰终端通信控制其工作，无需通过按键操作。

作为优选，控制器通过环境监测装置、线路监测装置采集数据，计算出融冰电流-时间关系曲线，控制融冰装置输出相应的电流融冰，融冰电流-时间关系曲线的特征表达式为：

其中，I_r为融冰电流，R₀为0℃时的导线电阻，T_r为融冰时间，Δt为导体温度与外界气温之差，g₀为冰的比重，b为冰层厚度，D为导体覆冰后的外径，R_T0为等效冰层传导热阻，d为导线直径，L_n为导线长度，λ为导热系数，R_T为对流及辐射等效热阻。

本发明的一种配电线路融冰***的融冰装置选点方法，用于上述的一种配电线路融冰***，包括以下步骤：

S1：进行潮流计算，根据潮流计算结果分析不同地点的线路的电压和电流；

S2：采集各地的实际环境数据、无功功率因素和有功功率因素，找出满足融冰装置投放条件的地点；

所述融冰装置投放条件为：线路的首末段电压都不超过10.7V且融冰装置与主馈线首端的距离小于设定值L_n且线路电流满足环境温度下线路所属导线类型的融冰电流值、保线电流值；

S3：选择好融冰装置投放地点后，仿真出模拟场景下的情况，验证此选点是否合适。

作为优选，根据融冰电流-时间关系曲线特征表达式计算出L_n，融冰电流-时间关系曲线特征表达式如下：

其中，I_r为融冰电流，R₀为0℃时的导线电阻，T_r为融冰时间，Δt为导体温度与外界气温之差，g₀为冰的比重，b为冰层厚度，D为导体覆冰后的外径，R_T0为等效冰层传导热阻，d为导线直径，L_n为导线长度，λ为导热系数，R_T为对流及辐射等效热阻。

本发明的有益效果是：(1)可以自动实现配电线路融冰，避免覆冰风险，保证***安全可靠运行。(2)融冰装置被安装在最优位置。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接框图。

图中：1、控制中心，2、控制器，3、无线通信模块，4、融冰装置，5、环境监测装置，6、线路监测装置，7、温湿度传感器，8、风速传感器，9、覆冰厚度检测模块，10、线路温度检测模块，11、线路电流检测模块，12、线路电压检测模块，13、线路功率检测模块，14、液晶显示屏，15、按键，16、指示灯，17、摄像头，18、蓝牙模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种配电线路融冰***，包括控制中心1和安装在馈线线路上的融冰终端，融冰终端包括控制器2、无线通信模块3、融冰装置4、环境监测装置5和线路监测装置6，环境监测装置5包括温湿度传感器7、风速传感器8和覆冰厚度检测模块9，线路监测装置6包括线路温度检测模块10、线路电流检测模块11、线路电压检测模块12和线路功率检测模块13，控制器2分别与无线通信模块3、融冰装置4、温湿度传感器7、风速传感器8、覆冰厚度检测模块9、线路温度检测模块10、线路电流检测模块11、线路电压检测模块12和线路功率检测模块13电连接，无线通信模块3能够与控制中心1无线通信。

融冰终端通过无线通信模块与控制中心无线通信，将环境监测装置和线路监测装置采集到的数据上传到控制中心。

覆冰厚度检测模块检测线路覆冰厚度，温湿度传感器检测环境温湿度、风速传感器检测环境风速，线路温度检测模块检测线路温度，线路电流检测模块检测线路电流，线路电压检测模块检测线路电压，线路功率检测模块检测有功功率、无功功率、功率因数。

控制器通过环境监测装置、线路监测装置采集数据。当线路覆冰厚度超过设定值时，控制器根据检测数据计算出融冰电流，控制融冰装置输出相应的电流融冰。

融冰终端还包括液晶显示器14和按键15，控制器2分别与液晶显示器14和按键15电连接。液晶显示器和按键作为人机交互界面。

融冰终端还包括若干个指示灯16，控制器2与指示灯16电连接。

环境监测装置5还包括摄像头17，摄像头17与控制器2电连接。摄像头采集周围环境图像数据及线路覆冰图像数据。

融冰终端还包括蓝牙模块18，蓝牙模块18与控制器2电连接。工作人员可通过智能手机与融冰终端通信控制其工作，无需通过按键操作。

控制器通过环境监测装置、线路监测装置采集数据，计算出融冰电流-时间关系曲线，控制融冰装置输出相应的电流融冰，融冰电流-时间关系曲线的特征表达式为：

其中，

I_r——融冰电流；

R₀——0℃时的导线电阻；

T_r——融冰时间；

Δt——导体温度与外界气温之差；

g₀——冰的比重(一般按雨淞取0.9)；

b——冰层厚度；

D——导体覆冰后的外径；

R_T0——等效冰层传导热阻；

d——导线直径；

L_n——导线长度；

λ——导热系数，对雨淞λ＝2.27×10^-2，对雾淞λ＝0.12×10^-2；

R_T——对流及辐射等效热阻，对雾淞对雨淞其中V为风速；

根据上述公式，在外界气象条件(风速、气温)以及覆冰厚度已知的情况下，可以得到融冰电流大小与融冰所需时间的关系曲线，在进行融冰操作时，可以利用本公式，通过起始融冰电流推算基本融冰时间。

本实施例的一种配电线路融冰***的融冰装置选点方法，用于上述的一种配电线路融冰***，包括以下步骤：

S1：进行潮流计算，根据潮流计算结果分析不同地点的线路的电压和电流；

S2：采集各地的实际环境数据、无功功率因素和有功功率因素，找出满足融冰装置投放条件的地点；

所述融冰装置投放条件为：线路的首末段电压都不超过10.7V且融冰装置与主馈线首端的距离小于设定值L_n且线路电流满足环境温度下线路所属导线类型的融冰电流值、保线电流值；

S3：选择好融冰装置投放地点后，仿真出模拟场景下的情况，验证此选点是否合适。

根据融冰电流-时间关系曲线特征表达式计算出L_n，融冰电流-时间关系曲线特征表达式如下：

其中，

I_r——融冰电流；

R₀——0℃时的导线电阻；

Tx——融冰时间；

Δt——导体温度与外界气温之差；

g₀——冰的比重(一般按雨淞取0.9)；

b——冰层厚度；

D——导体覆冰后的外径；

R_T0——等效冰层传导热阻；

d——导线直径；

L_n——导线长度；

λ——导热系数，对雨淞λ＝2.27×10^-2，对雾淞λ＝0.12×10^-2；

R_T——对流及辐射等效热阻，对雾淞对雨淞其中V为风速；

L_n为导线长度对达到融冰电流有一定的要求，故在选择融冰装置安装地点时，需要考虑到融冰装置与主馈线的首端距离。

Claims (8)

1.一种配电线路融冰***，其特征在于，包括控制中心(1)和安装在馈线线路上的融冰终端，所述融冰终端包括控制器(2)、无线通信模块(3)、融冰装置(4)、环境监测装置(5)和线路监测装置(6)，所述环境监测装置(5)包括温湿度传感器(7)、风速传感器(8)和覆冰厚度检测模块(9)，所述线路监测装置(6)包括线路温度检测模块(10)、线路电流检测模块(11)、线路电压检测模块(12)和线路功率检测模块(13)，所述控制器(2)分别与无线通信模块(3)、融冰装置(4)、温湿度传感器(7)、风速传感器(8)、覆冰厚度检测模块(9)、线路温度检测模块(10)、线路电流检测模块(11)、线路电压检测模块(12)和线路功率检测模块电连接(13)，无线通信模块(3)能够与控制中心(1)无线通信。

2.根据权利要求1所述的一种配电线路融冰***，其特征在于，所述融冰终端还包括液晶显示器(14)和按键(15)，所述控制器(2)分别与液晶显示器(14)和按键(15)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种配电线路融冰***，其特征在于，所述融冰终端还包括若干个指示灯(16)，所述控制器(2)与指示灯(16)电连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种配电线路融冰***，其特征在于，所述环境监测装置(5)还包括摄像头(17)，所述摄像头(17)与控制器(2)电连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种配电线路融冰***，其特征在于，所述融冰终端还包括蓝牙模块(18)，所述蓝牙模块(18)与控制器(2)电连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种配电线路融冰***，其特征在于，控制器通过环境监测装置、线路监测装置采集数据，计算出融冰电流-时间关系曲线，控制融冰装置输出相应的电流融冰，融冰电流-时间关系曲线的特征表达式为：

其中，I_r为融冰电流，R₀为0℃时的导线电阻，T_r为融冰时间，Δt为导体温度与外界气温之差，g₀为冰的比重，b为冰层厚度，D为导体覆冰后的外径，R_T0为等效冰层传导热阻，d为导线直径，L_n为导线长度，λ为导热系数，R_T为对流及辐射等效热阻。

7.一种配电线路融冰***的融冰装置选点方法，用于权利要求1所述的一种配电线路融冰***，其特征在于，包括以下步骤：

S1：进行潮流计算，根据潮流计算结果分析不同地点的线路的电压和电流；

S2：采集各地的实际环境数据、无功功率因素和有功功率因素，找出满足融冰装置投放条件的地点；

所述融冰装置投放条件为：线路的首末段电压都不超过10.7V且融冰装置与主馈线首端的距离小于设定值L_n且线路电流满足环境温度下线路所属导线类型的融冰电流值、保线电流值；

S3：选择好融冰装置投放地点后，仿真出模拟场景下的情况，验证此选点是否合适。

8.根据权利要求7所述的一种配电线路融冰***的融冰装置选点方法，其特征在于，根据融冰电流-时间关系曲线特征表达式计算出L_n，融冰电流-时间关系曲线特征表达式如下：

其中，I_r为融冰电流，R₀为0℃时的导线电阻，T_r为融冰时间，Δt为导体温度与外界气温之差，g₀为冰的比重，b为冰层厚度，D为导体覆冰后的外径，R_T0为等效冰层传导热阻，d为导线直径，L_n为导线长度，λ为导热系数，R_T为对流及辐射等效热阻。