一种基于统计气象的输电线路动态增容系统的制作方法

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1.本实用新型涉及电力技术和统计气象应用领域，特别是涉及一种基于统计气象的输电线路动态增容系统。

背景技术：

2.由于经济持续快速增长，继而随着用电量迅猛增长，电网输电形势日趋严峻。在用地紧张、高楼耸立的经济发达地区，新建输电线路不仅建设周期长投资大，还存在实现难度大的问题。此外现有线路的输送能力有着更加严格的限制，往往存在电能输送和用电需求之间的矛盾。因此，在加快智能电网建设的同时，如何提高现有输电线路的输送容量，对提高电网的安全、经济、可靠运行也具有非常大的现实意义。
3.目前，输电线路动态增容技术主要与输电线路在线监测技术相结合，实现一种输电线路负荷动态增容及在线监测系统，进而提高输电线路的输送容量(载流量)。但是，由于现阶段在线监测装置中传感器和电源等硬件技术的限制，所采集的在线监测数据存在准确度和可靠度均较低的问题，因此单纯依靠在线监测数据计算载流量，由于数据的数量和类型都很少，无法为工作人员进行输电线路调整提供准确的依据，进而工作人员无法准确的进行配电容量的调整，简而言之，单纯依靠在线监测数据会导致系统计算得到输电线路的载流量不准确的风险，从而无法为调度的工作人员提供动态增容(增加配电容量)的有效依据。另外，在输电线路设计阶段，对线路容量限额的计算，设计人员忽视了局部地区的气象差异性，均采取同一严酷气象标准，因此线路容量限额的设计值与线路实际运行限额有可能会存在一定的差别。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种基于统计气象的输电线路动态增容系统，以提高载流量准确性，进而提高增加配电容量的准确性。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种基于统计气象的输电线路动态增容系统，所述系统包括：数据采集装置、数据接收端口和移动终端；
7.所述数据采集装置设置在目标输电线路上；所述数据采集装置经所述数据接收端口与所述移动终端连接；
8.所述数据接收端口包括气象数据接收端口和线路数据接收端口；
9.所述数据采集装置用于获取所述目标输电线路在当前时刻的线路数据；所述线路数据包括：气象监测数据、导线温度、导线弧垂、导线电流和线路运行数据；
10.所述线路数据接收端口用于接收线路数据；
11.所述气象数据接收端口用于接收所述目标输电线路所在区域的历史气象数据；所述历史气象数据包括历史时间段内的历史气象监测数据；
12.所述移动终端用于接收所述线路数据和所述历史气象数据，并确定所述目标输电
线路在当前时刻的载流量；当前时刻的载流量用于调度人员调整所述目标输电线路在当前时刻的容量。
13.可选地，所述系统还包括：数据传输装置；
14.所述数据传输装置分别与所述数据采集装置和所述数据接收端口连接；所述数据传输装置用于将所述线路数据传输至所述线路数据接收端口；所述数据传输装置还用于将所述历史气象数据传输至所述气象数据接收端口。
15.可选地，所述系统还包括：监测告警装置；
16.所述监测告警装置与所述移动终端连接；所述监测告警装置用于根据所述线路数据发出预警信号。
17.可选地，所述数据采集装置包括：气象监测器、导线温度监测器、导线弧垂监测器、导线电流监测器和线路运行监测器；
18.所述气象监测器、所述导线温度监测器、所述导线弧垂监测器、所述导线电流监测器和所述线路运行监测器均设置在所述目标输电线路上。
19.可选地，所述数据传输装置包括：vpn专线、交换机和防火墙；
20.所述vpn专线与所述数据采集装置连接；所述交换机与所述vpn专线连接；所述防火墙与所述交换机连接。
21.可选地，所述监测告警装置包括：导线温度告警器和导线弧垂告警器；
22.所述导线温度告警器和所述导线弧垂告警器均与所述移动终端连接；
23.所述导线温度告警器用于在所述导线温度超出设定温度范围时，发出第一预警信号；
24.所述导线弧垂告警器用于在所述导线弧垂超出设定距离范围时，发出第二预警信号。
25.可选地，所述监测告警装置还包括：显示器；
26.所述显示器与所述移动终端连接；所述显示器用于显示所述线路数据和所述历史气象数据。
27.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
28.本实用新型提供了一种基于统计气象的输电线路动态增容系统，数据采集装置设置在目标输电线路上，获取目标输电线路在当前时刻的线路数据；数据采集装置经数据接收端口与移动终端连接；数据接收端口包括气象数据接收端口和线路数据接收端口；线路数据接收端口接收线路数据；气象数据接收端口接收目标输电线路所在区域的历史气象数据；再通过移动终端接收线路数据和历史气象数据，确定目标线路在当前时刻的载流量。本实用新型采用气象数据接收端口和线路数据接收端口与移动终端连接，为移动终端提供线路数据和历史气象数据，增多了数据类型和数量，从而能够避免因数据量少，无法保证数据准确而出现的输电线路载流量准确性低下的问题，从而为工作人员增加配电容量提供准确的依据，因此，本实用新型能够提高载流量准确性，进而提高增加配电容量的准确性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的
一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型实施例提供的基于统计气象的输电线路动态增容系统的结构图。
31.符号说明：
32.数据采集装置-1、数据接收端口-2、移动终端-3、气象数据接收端口-4、线路数据接收端口-5、数据传输装置-6。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.本实用新型的目的是提供一种基于统计气象的输电线路动态增容系统，数据采集装置设置在目标输电线路上，获取目标输电线路在当前时刻的线路数据；数据采集装置经数据接收端口与移动终端连接；数据接收端口包括气象数据接收端口和线路数据接收端口；线路数据接收端口接收线路数据；气象数据接收端口接收目标输电线路所在区域的历史气象数据；再通过移动终端接收线路数据和历史气象数据，确定目标线路在当前时刻的载流量。本实用新型采用气象数据接收端口和线路数据接收端口与移动终端连接，为移动终端提供线路数据和历史气象数据，增多了数据类型和数量，从而能够避免因数据量少，无法保证数据准确而出现的输电线路载流量准确性低下的问题，从而为工作人员增加配电容量提供准确的依据，因此，本实用新型能够提高载流量准确性，进而提高增加配电容量的准确性。
35.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
36.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于统计气象的输电线路动态增容系统，该系统包括：数据采集装置1、数据接收端口2和移动终端3。
37.数据采集装置1设置在目标输电线路上；数据采集装置1经数据接收端口2与移动终端3连接。数据接收端口2包括气象数据接收端口4和线路数据接收端口5。
38.数据采集装置1用于获取目标输电线路在当前时刻的线路数据；线路数据包括：气象监测数据、导线温度、导线弧垂、导线电流和线路运行数据；线路数据接收端口5用于接收线路数据。
39.数据采集装置1包括：气象监测器、导线温度监测器、导线弧垂监测器、导线电流监测器和线路运行监测器；
40.气象监测器、导线温度监测器、导线弧垂监测器、导线电流监测器和线路运行监测器均设置在目标输电线路上。
41.线路数据还包括：数据采集装置1对应的标识、被采集设备的标识、采集时间。
42.气象监测数据可以为目标输电线路的环境温度、设定时长内的平均风速和平均风向(如十分钟平均风速、十分钟平均风向)、光辐射强度等微气象监测数据。导线温度可以包
括第一线温和第二线温；导线弧垂还可以包括导线对地距离等数据。
43.线路运行数据包括：实时输送电流、实时输送电压、实时输送有功功率和负载率等。
44.气象数据接收端口4用于接收目标输电线路所在区域的历史气象数据；历史气象数据包括历史时间段内的历史气象监测数据。
45.历史气象数据指的是在当前时刻之前的历史气象监测数据。如可以是该目标输电线路所在区域近50年各个季度每个月的最高气温、最低气温、平均气温、最小风速、最大风速和平均风速等数据。
46.移动终端3用于接收线路数据和历史气象数据，并确定目标输电线路在当前时刻的载流量；当前时刻的载流量用于调度人员调整目标输电线路在当前时刻的容量。
47.具体地，工作人员可以根据自身的工作经验，对接收到的线路数据和历史气象数据进行判别，得到目标线路在当前时刻的载流量。
48.此外，对载流量的确定，也可以选用现有技术中的计算方法进行计算得到。现有技术公开了根据单种数据(如线路数据)进行载流量的计算；根据单种数据和多种数据(线路数据和历史气象数据结合)计算载流量的方法与上述计算方法类似，如：根据摩尔根载流量简化经验计算公式，由线路数据、历史气象数据(包括：统计气象数据、严酷气象数据)分别计算出目标输电线路的最大载流量。
49.线路数据可以是气温、风速、风向以及光辐射强度；统计气象数据可以是统计气象数据本月最高气温、本月最小风速、风向取垂直线路方向、由ieee std738-2006标准下的光辐射强度经验公式求取的光辐射强度值；严酷气象数据可以为气温40℃、风速0.5m/s、风向取垂直线路方向、光辐射强度1000w/m2。
50.然后将计算结果与目标输电线路实时的线路运行数据和导线电流做对比，优化摩尔根载流量简化经验计算公式的具体计算参数，并进行显示，可以利用web浏览器动态展示计算结果，进而为调度人员提供动态增容依据。
51.摩尔根载流量简化经验计算公式具体如下：
52.当输电线路和外界均不发生变化，该系统达到稳态平衡，则有：
53.qc+qr＝qs+i2r
t
；
[0054][0055]
qr＝πεsd[(θ+ta+273)
4-(ta+273)4]；
[0056]qs
＝a
sis
d；
[0057][0058]
其中，qc为输电线路的导线对流散热，qr为输电线路的导线辐射散热，qs为输电线路的导线日照吸热，r
t
为输电线路的导线交流电阻值，i为输电线路的导线电流，θ为导线的载流温升，为风向与导线夹角的绝对值，v为风速，d为导线外径，ε为导线表面的辐射系数(光亮新线为0.23-0.46)，s为斯蒂芬-包尔茨曼系数。s＝5.67
×
10-8
w/m2。
[0059]as
为导线吸热系数，其中光亮新线为0.23-0.46，发黑旧线为0.90-0.95。
[0060]is
为日光对导线的日照强度，t
α
导线温度。
[0061]rt
＝βrd；
[0062]
rd＝r
20
[1+α(t
c-20)]；
[0063]
其中，β为交流电阻比，rd为直流电阻。r
20
为导线在20℃时直流电阻，α为导线温度系数，tc为当前的导线温度。不同温度下导体的交流电阻比可以通过查阅资料得到。
[0064]
当输电线路的电流值发生改变时，在达到稳态之前，导线温度是一个动态变化过程，变化规律用暂态方程来表示：
[0065][0066]
m为单位长度导线的质量，c
p
为导线综合热容系数，a为单位长度导线导线表面算热面积，t0为电流值改变前的导线温度；
[0067]
将暂态方程移项整理后得到：
[0068][0069]
该方程为标准的一元线性微分方程，其解为
[0070][0071]
e为以e为底的指数函数；当t＝0时，
[0072][0073][0074]
线路跃迁时，暂态方程可为：
[0075][0076]
当载流量从当前值突变到某个值，代入突变后的载流量，记录温度时间曲线，可以计算需要的时间。
[0077]
ieee标准下的光辐射强度经验公式：
[0078][0079]
hc＝arcsin(cosl
at
×
cosδ
×
cosω+sinl
at
×
sinδ)
[0080][0081]
ω＝15
×
(time-12)
[0082]ksolar
＝k1+k2×
he+k3×he2
[0083]
其中，q为光辐射强度；a～g均为常数；hc为太阳高度角；l
at
为线路所在地点的纬
度；δ为由季节变化引起的角度变化；n为从年初开始经历的天数；ω为不同小时的角度，其中正午12点为0
°
，每小时15
°
；time时间点，k
solar
为计算系数；he为监测点海拔高度，k1、k2、k3均为常数。
[0084]
常数a～g，其取值如表1所示：
[0085]
表1 常数a～g取值范围
[0086]
参数值清洁空气污染空气a-42.239153.1821b63.804414.2110c-1.92206.6138
×
10-1
d3.46921
×
10-2-3.1658
×
10-2
e-3.61118
×
10-4
5.4654
×
10-4
f1.94318
×
10-6-4.3446
×
10-6
g-4.07608
×
10-9
1.3236
×
10-8
[0087]
常数k1、k2和k3的取值如表2所示：
[0088]
表2 常数k1～k3取值
[0089]
参数参数值k11k21.148e-4k3-1.108e-8
[0090]
此外，
[0091]
θ＝arccos(cos(hc)
×
cos(z
c-z1))；
[0092]
zc＝c1+arctan(x)；
[0093][0094]
x为计算参数，z1为监测点的导线夹角，zc为太阳方位角，c1为计算参数。
[0095]
c1的取值如表3所示：
[0096]
表3 c1的取值
[0097][0098]
作为一种可选的实施方式，该系统还包括：数据传输装置6；数据传输装置6分别与数据采集装置1和数据接收端口2连接；数据传输装置6用于将线路数据传输至线路数据接收端口5；数据传输装置6还用于将历史气象数据传输至气象数据接收端口4。
[0099]
具体地，数据传输装置6包括：vpn专线、交换机和防火墙。
[0100]
vpn专线与数据采集装置1连接；交换机与vpn专线连接；防火墙与交换机连接。
[0101]
该系统还包括：监测告警装置；监测告警装置与移动终端3连接；监测告警装置用于根据线路数据发出预警信号，以提示工作人员对目标输电线路进行维护。
[0102]
具体地，监测告警装置包括：导线温度告警器和导线弧垂告警器。
[0103]
导线温度告警器和导线弧垂告警器均与移动终端3连接；导线温度告警器用于在导线温度超出设定温度范围时，发出第一预警信号；导线弧垂告警器用于在导线弧垂超出设定距离范围时，发出第二预警信号。
[0104]
进一步地，监测告警装置还包括：显示器；显示器与移动终端3连接；显示器用于显示线路数据和历史气象数据。
[0105]
当出现线路数据缺失情况时，可以根据实际需要进行相应的预警处理。以一条目标输电线路为例，该目标输电线路上设有5个数据采集装置1，如下所示：
[0106]
当目标输电线路上设有的5个数据采集装置1获取的线路数据均缺失(如在极端情况下时)或者线路数据缺失的数据采集装置1的个数小于5个，并且缺失的时间大于设定时长时，如30分钟，则将历史气象数据代替线路数据，确定载流量；同时，发出预警并提示工作人员进行线路维护。此时的历史气象数据为统计气象数据本月最高气温、本月最小风速、风向取垂直线路方向、由ieee std738-2006标准下的光辐射强度经验公式求取的光辐射强度值。
[0107]
当出现线路数据缺失的数据采集装置1的个数小于5个，且缺失的时间小于或者等于设定时长时，如30分钟，则将本月最小风速、风向取垂直线路方向、数据缺失时对应的上一时刻的光辐射强度值和气温值代替线路数据，确定载流量，同时发出预警。
[0108]
本实施例在实际应用中，该系统还可以通过外接设备，以实现下列功能；如可以包括系统管理模块、监测告警装置、动态增容模块、安全分析模块、数据统计模块等。系统管理模块包括台账管理、权限管理、用户管理和日志管理等工作模块，工作人员在移动终端3进行工作时，可以根据需要选择对应的工作模块。动态增容模块包括四个工作模式；如实时数据展示、实测增容分析、严酷增容分析和统计增容分析。安全分析模块也包括四个板块，如导线温度暂态分析、导线弧垂暂态分析、电流限额分析和安全时间分析。数据统计模块即历史数据分析，可以对统计的增容、统计的气温、统计的风速、统计的线温和统计的弧垂均进行分析。然后将上述各种分析结果以直观的方式进行展示，如可以采用线性图或者直方图显示，以便为工作人员作为增容依据。
[0109]
本实用新型通过将线路数据和历史气象数据相结合，不仅能够扩大数据量，使得该系统能够适用目标输电线路所在区域的实际气象情况，还能够使载流量更加的贴近实际，从而提高载流量准确性。
[0110]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0111]
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

技术特征：

1.一种基于统计气象的输电线路动态增容系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集装置、数据接收端口和移动终端；所述数据采集装置设置在目标输电线路上；所述数据采集装置经所述数据接收端口与所述移动终端连接；所述数据接收端口包括气象数据接收端口和线路数据接收端口；所述数据采集装置用于获取所述目标输电线路在当前时刻的线路数据；所述线路数据包括：气象监测数据、导线温度、导线弧垂、导线电流和线路运行数据；所述线路数据接收端口用于接收线路数据；所述气象数据接收端口用于接收所述目标输电线路所在区域的历史气象数据；所述历史气象数据包括历史时间段内的历史气象监测数据；所述移动终端用于接收所述线路数据和所述历史气象数据，并确定所述目标输电线路在当前时刻的载流量；当前时刻的载流量用于调度人员调整所述目标输电线路在当前时刻的容量。2.根据权利要求1所述的基于统计气象的输电线路动态增容系统，其特征在于，所述系统还包括：数据传输装置；所述数据传输装置分别与所述数据采集装置和所述数据接收端口连接；所述数据传输装置用于将所述线路数据传输至所述线路数据接收端口；所述数据传输装置还用于将所述历史气象数据传输至所述气象数据接收端口。3.根据权利要求1所述的基于统计气象的输电线路动态增容系统，其特征在于，所述系统还包括：监测告警装置；所述监测告警装置与所述移动终端连接；所述监测告警装置用于根据所述线路数据发出预警信号。4.根据权利要求1所述的基于统计气象的输电线路动态增容系统，其特征在于，所述数据采集装置包括：气象监测器、导线温度监测器、导线弧垂监测器、导线电流监测器和线路运行监测器；所述气象监测器、所述导线温度监测器、所述导线弧垂监测器、所述导线电流监测器和所述线路运行监测器均设置在所述目标输电线路上。5.根据权利要求2所述的基于统计气象的输电线路动态增容系统，其特征在于，所述数据传输装置包括：vpn专线、交换机和防火墙；所述vpn专线与所述数据采集装置连接；所述交换机与所述vpn专线连接；所述防火墙与所述交换机连接。6.根据权利要求3所述的基于统计气象的输电线路动态增容系统，其特征在于，所述监测告警装置包括：导线温度告警器和导线弧垂告警器；所述导线温度告警器和所述导线弧垂告警器均与所述移动终端连接；所述导线温度告警器用于在所述导线温度超出设定温度范围时，发出第一预警信号；所述导线弧垂告警器用于在所述导线弧垂超出设定距离范围时，发出第二预警信号。7.根据权利要求3所述的基于统计气象的输电线路动态增容系统，其特征在于，所述监测告警装置还包括：显示器；所述显示器与所述移动终端连接；所述显示器用于显示所述线路数据和所述历史气象
数据。

技术总结

本实用新型提供一种基于统计气象的输电线路动态增容系统，涉及电力技术和统计气象应用领域。该系统包括：数据采集装置、数据接收端口和移动终端；数据采集装置设置在目标输电线路上；数据采集装置经数据接收端口与移动终端连接；数据接收端口包括气象数据接收端口和线路数据接收端口；数据采集装置获取目标输电线路在当前时刻的线路数据；线路数据接收端口接收线路数据；气象数据接收端口接收目标输电线路所在区域的历史气象数据；历史气象数据包括历史时间段内的历史气象监测数据；移动终端接收线路数据和历史气象数据，并确定目标输电线路在当前时刻的载流量；本实用新型能够提高载流量准确性，进而提高增加配电容量的准确性。进而提高增加配电容量的准确性。进而提高增加配电容量的准确性。