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一種電力電纜實時應急載流量的計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種電力電纜實時應急載流量的計算方法，包括如下步驟：（1）構建電纜系統暫態熱路模型；（2）建立熱平衡方程；（3）求得熱平衡方程的通解；（4）由初始條件求得導體溫度的表達式；（5）由導體溫度表達式轉化為實時應急載流量的表達式；（6）測量或計算得到環境溫度與計算初始時刻導體溫度；（7）確定N-1故障修復期或者用電高峰期的時間與電纜導體溫度極限值；（8）計算得到電纜實時應急載流量。具有計算使電纜導體溫度在一定時間上升到極限值的最大載流量（即實時應急載流量）、為突發狀況下電網調度及電力搶修提供科學合理的決策依據、且計算簡便等優點。
【專利說明】一種電力電纜實時應急載流量的計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力電纜運行中最大載流量的計算技術，特別涉及一種電力電纜實時應急載流量的計算方法。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的發展，城市電網更多的使用電力電纜進行輸配電。一般，電網的日負荷特性為雙峰特性，在峰值期間電網能否承載過負荷，是否需要拉閘限電取決于線路的承載能力。據統計，電網處于峰值運行的時間為2至3小時，如果在這段時間里電纜導體的溫度不會超過90°C，那么電纜線路完全可以承載這些負荷而不必進行特殊操作。另外，電纜線路發生N-1故障時，其余線路能否承擔全部負荷或可以承擔多大的臨時應急負荷，這些都涉及電纜實時應急載流量的計算。
[0003]目前，電纜短時過電流的研究比較少。電纜因接地故障(短路)在極短時間(幾秒)內承受的短路電流可根據IEC-949(1988)及IEC-987(1989)的標準確定。實際運行中由于各種原因，確定電纜短期負載電流目前還未有成熟的標準，用嚴格的數學方法計算太復雜，其公式也不符合工程計算的要求。有文獻利用有限元法和有限差分法將地下電纜群暫態過程分為離散的時間步，然后利用有限元法分析每一時間步的地下電纜群溫度場分布，給出了 土壤直埋電纜群的暫態溫度場分布，在此基礎上，利用牛頓迭代法計算了 土壤直埋電纜群的短時載流量。部分文獻綜合了空氣、直埋兩種敷設下電力電纜短期允許負載電流的計算方法，研究了其中土壤劃分區域個數的選擇、短時負載前電纜非滿載運行下導體溫度的確定等問題并參考載流量計算中相關參數的確定方式，給出了電纜在直埋更換回填土以及水泥槽中管道敷設情況下的短期負載電流計算公式，并以簡單計算驗證其正確性。這些研究只針對短路情況下過電流的計算，而針對其他應急情況，如發生N-1故障或者用電高峰情況，卻很少有研究，而一旦發生這些情況，在N-1故障修復時期或者用電高峰期以內，電纜可以承受的最大載流量，即實時應急載流量，對于電網調度和電力搶修意義重大。
[0004]若由于某種原因電纜負荷突然增大，且電纜達到熱穩態后，會導致導體溫度超過90°C，將電纜從負荷開始增大到電纜導體溫度達到90°C的時間定義為電纜的應急負荷時間；確定應急負荷時間后，例如I小時，將使電纜導體溫度在I小時后達到90°C的電流定義為電纜實時應急載流量。根據電纜系統的暫態熱路模型即可推導出實時應急載流量的計算公式。科學合理地計算出實時應急載流量，將合理地指導電力單位進行工程實踐。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種電力電纜實時應急載流量的計算方法，該方法通過已提供的判別依據和計算方法，能夠計算出實時應急載流量，從而為突發情況下的應急任務提供負荷轉移的依據。
[0006]本發明的目的通過下述技術方案實現:一種電力電纜實時應急載流量的計算方法，可以包括如下步驟:[0007](I)作出電纜系統(包括電纜本體和周圍介質)的暫態熱路模型，將電纜系統等值為一個熱流源Q、一個熱阻T、和一個熱容C并聯，如圖1所示，其中，Θ。表示電纜導體溫度，θ。表不環境溫度；
[0008](2)基于電纜系統的暫態熱路模型，建立熱平衡方程:
【權利要求】
1.一種電力電纜實時應急載流量的計算方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)構建電纜系統的暫態熱路模型，將電纜系統等值為一個熱流源Q、一個熱阻T、和一個熱容C并聯，其中，Θ。表示電纜導體溫度，Θ。表示環境溫度；


(2)基于電纜系統的暫態熱路模型，建立熱平衡方程:
2.根據權利要求1所述的電力電纜實時應急載流量的計算方法，其特征在于:所述步驟(I)中，當電纜導體通以電流I時，熱量是以導體為中心向各個方向傳導的，熱量傳導過程由電纜各層及環境的熱阻、熱容的串并聯熱路來等效，經過等值變換，構建電纜系統暫態熱路模型。
3.根據權利要求1所述的電力電纜實時應急載流量的計算方法，其特征在于:所述步驟(I)中，電纜系統暫態熱路模型的Q為電纜導體損耗、介質損耗、金屬護套和鎧裝損耗的總和，T為代表電纜本體和環境的總熱阻，C為代表電纜本體和環境的總熱容。
4.根據權利要求1所述的電力電纜實時應急載流量的計算方法，其特征在于:所述步驟(4)中，T=TC, τ為熱時間常數。
5.根據權利要求1所述的電力電纜實時應急載流量的計算方法，其特征在于:所述步驟(6)中，所述實時應急載流量I表達式里，對于某一次計算，環境溫度Θ。與計算初始時刻的導體溫度ec(o+)是測量或計算得到的定值。
6.根據權利要求1所述的電力電纜實時應急載流量的計算方法，其特征在于:所述步驟(6)的實時應急載流量I表達式中，當明確了 N-1故障修復期或者用電高峰期的時間長短，即時間t為已知；又假定到達t時刻，電纜導體溫度達到極限值，當取極限值為90°C時，求出當前條件下t時刻內實時應急載流量。
【文檔編號】G01R31/00GK103439609SQ201310386069
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】劉剛, 葉曉君, 周凡 申請人:華南理工大學