一種實(shí)時檢測架空線路金具接頭發(fā)熱的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種實(shí)時檢測架空線路金具接頭發(fā)熱的方法，屬于電力系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)基于輸電線等效阻抗原理，通過交流電阻測試儀獲取線路測量交流電阻值，基于熱平衡原理，通過環(huán)境參數(shù)和線路電流實(shí)時獲取導(dǎo)線溫度數(shù)據(jù)，通過區(qū)分三相電流平衡情況，在導(dǎo)線溫度-線路交流電阻平面上直接比較或先進(jìn)行直線擬合再比較交流電阻值的方式獲取各相金具在運(yùn)行中的接觸電阻，依據(jù)接觸電阻與接頭處溫升關(guān)系，定位發(fā)熱接頭所在相線，并確定接頭發(fā)熱程度。本發(fā)明專利技術(shù)能夠在線判斷三相架空輸電線路的金具接頭發(fā)熱情況，快速準(zhǔn)確定位熱缺陷故障，分析并反饋熱缺陷程度信息，增加了線路運(yùn)行的可靠性，對于線路在線載流量提升起到輔助決策的作用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于電力系統(tǒng)自動化
，具體地說本專利技術(shù)涉及一種實(shí)時檢測架空線路金具接頭發(fā)熱的方法。
技術(shù)介紹
高壓、超高壓、特高壓輸電線路在導(dǎo)線連接時就會在接觸面出現(xiàn)接觸電阻。接觸良好接觸電阻就小，對線路影響甚小。若連接不牢或其他原因使接點(diǎn)接觸不良，則會導(dǎo)致因接觸電阻大而發(fā)熱，加劇接觸面的氧化，使接觸電阻不斷增大，發(fā)熱更劇烈、溫度不斷升高，造成惡性循環(huán)，最終將致使連接點(diǎn)金屬變色甚至熔化。因此分析導(dǎo)線連接點(diǎn)發(fā)熱問題，采取有效措施積極預(yù)防和消除故障對電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重大的意義。通常檢測高壓架空線路溫度都是人工現(xiàn)場測量。人工測量一般是在負(fù)荷高峰來臨前和負(fù)荷高峰期對重點(diǎn)線路進(jìn)行有針對的測量。在實(shí)際運(yùn)行中，如能夠?qū)λ羞\(yùn)行線路做到實(shí)時監(jiān)測，第一時間獲取導(dǎo)線接點(diǎn)溫升情況，及時掌握突發(fā)性故障的可能而有效控制缺陷向事故的演變，將具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的是：針對實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測導(dǎo)線連接點(diǎn)發(fā)熱的問題，提供一種實(shí)時檢測架空線路金具接頭發(fā)熱的方法。該方法綜合環(huán)境因素和線路電氣及物理參數(shù)，不依賴于人工線路巡查，在三相線路電流平衡或不完全平衡情況下均可以進(jìn)行有效判斷，能夠快速準(zhǔn)確定位熱缺陷并判斷發(fā)熱程度，并遠(yuǎn)傳和發(fā)出告警信息。具體地說，本專利技術(shù)是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：1)進(jìn)行架空線路電氣量和環(huán)境參數(shù)的采集，根據(jù)所采集的電氣量實(shí)時計算線路各相的測量交流電阻值Rac，作為線路各相的總交流電阻值，該總交流電阻值包括線路自身的交流電阻和金具的接觸電阻；2)根據(jù)所采集的環(huán)境參數(shù)和電氣量實(shí)時計算線路各相的導(dǎo)線溫度和當(dāng)前溫度下正常金具接觸電阻Rj，設(shè)A、B和C相的導(dǎo)線溫度分別為TA、TB和TC；計算正常金具接觸電阻的公式為：Rj=Rj0(1+23αt)]]>上述式中，Rj0為0℃時的金具接觸電阻，α為金屬的電阻溫度系數(shù)，t為金具工作時的環(huán)境溫度；然后，判斷線路各相的導(dǎo)線溫度是否相同，如相同則采用直接比較法計算各相各自金具的接觸電阻，否則則采用擬合比較法計算各相各自金具的接觸電阻；所述直接比較法為：認(rèn)為A、B和C相三相中測量交流電阻值Rac最小的相線中金具未發(fā)熱，其金具的接觸電阻等于Rj，然后分別將其余兩相的測量交流電阻值Rac與金具未發(fā)熱的那相的交流電阻值Rac作差；再將差值與Rj作和，得到其余兩相的金具的接觸電阻值；所屬擬合比較法為：取A、B和C相三相當(dāng)前時刻的導(dǎo)線溫度T1x(x＝A,B,C)和對應(yīng)線路的測量交流電阻值Rac1x(x＝A,B,C)作為T-R平面上的一組坐標(biāo)，另取T1x(x＝A,B,C)中的最小溫度值，在該溫度值左側(cè)1℃處作為另一組坐標(biāo)的導(dǎo)線溫度值T2，通過歷史數(shù)據(jù)查詢得到三相在該溫度下的交流電阻測量值Rac2x(x＝A,B,C)，則Rac2x(x＝A,B,C)中的最小值Rac2x_min(x＝A或B或C)為正常相的測量交流電阻值；將該坐標(biāo)(T2，Rac2x_min)分別與三點(diǎn)坐標(biāo)(T1x(x＝A,B,C)，Rac1x(x＝A,B,C))進(jìn)行基于T-R平面兩點(diǎn)的線性擬合，并分別求得各擬合直線斜率，其中斜率最小值的擬合直線對應(yīng)的相在任意時刻均認(rèn)為是正常相，在該擬合直線上可得到在T1x(x＝A,B,C)處對應(yīng)的擬合交流電阻值R′ac1x(x＝A,B,C)；將A、B和C相三相的測量交流電阻值Rac1x(x＝A,B,C)與擬合值擬合交流電阻值R′ac1x(x＝A,B,C)的偏差加上對應(yīng)溫度下正常金具接觸電阻，得到各相的金具的接觸電阻值；3)根據(jù)各相的金具的接觸電阻值代入以下公式計算各相的金具接頭溫升和金具的實(shí)際溫度：τ=I2R28LT]]>Tf＝τ+T-273.15上述式中，τ為金具接頭溫升，I為各相的線路電流，R為金具的接觸電阻值，L為洛倫茲常數(shù)，值為2.44×10-8，T為環(huán)境溫度的絕對溫度值，單位為K，Tf為金具的實(shí)際溫度；4)根據(jù)下式計算各相的金具接頭溫升幅度：Δt=I2Rr28LT-I2Rj28LT]]>上述式中，Rr為步驟2)得到的各相的金具的接觸電阻值；根據(jù)各相的金具接頭溫升幅度所處區(qū)間不同，將金具接頭熱缺陷等級分為：一般熱缺陷、重大熱缺陷、危急熱缺陷，對于危急熱缺陷以及金具的實(shí)際溫度大于架空線溫度運(yùn)行極限的情況，立即采取措施處理。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于：所述步驟1)中，采用π型等值電路計算線路各相的總交流電阻值。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于：所述步驟4)中，缺陷相線接頭與正常運(yùn)行時相線接頭溫差10℃～20℃為一般熱缺陷；缺陷相線接頭與正常運(yùn)行時相線接頭溫差20℃～40℃為重大熱缺陷；缺陷相線接頭與正常運(yùn)行時相線接頭溫差≥40℃為危急熱缺陷。本專利技術(shù)的有益效果如下：本專利技術(shù)將線路載流量提升技術(shù)和交流電阻的概念運(yùn)用到判斷金具接觸電阻的變化中，通過實(shí)時采集線路數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)，在線判斷三相架空輸電線路的金具接頭發(fā)熱情況，一方面能夠快速準(zhǔn)確定位和判斷熱缺陷故障并反饋信息，避免了人工線路巡查工作，改變了單純從紅外測溫儀確定接頭溫度的現(xiàn)狀，另一方面，實(shí)時的金具發(fā)熱情況信息對于線路在線載流量提升起到輔助決策的作用。本專利技術(shù)能夠在線判斷三相架空輸電線路的金具接頭發(fā)熱情況，增加了線路運(yùn)行的可靠性。附圖說明圖1是均勻傳輸線的線的π形等值電路圖。圖2是本專利技術(shù)方法的流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1：本專利技術(shù)的一個實(shí)施例1，用于實(shí)時檢測架空線路金具接頭發(fā)熱的狀況。首先需要獲得環(huán)境氣象參數(shù)和線路基本參數(shù)作為計算的輸入。考慮到要保證環(huán)境因素的一致性，因此本實(shí)施例選取在1km范圍內(nèi)線路含1～2個耐張金具的運(yùn)行線路進(jìn)行實(shí)施，對于運(yùn)行電壓等級沒有明確限制其范圍。當(dāng)三相電流不平衡時，零序電流限值一般設(shè)定為10％In(In為線路額定電流)。導(dǎo)線溫度的計算方法涉及到多種環(huán)境參數(shù)的確定，包括輻射散熱系數(shù)、導(dǎo)線表面吸熱系數(shù)、垂直于導(dǎo)線的風(fēng)速、日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度等。其中垂直于導(dǎo)線的風(fēng)速、日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度可由安裝于導(dǎo)線附近的氣象儀實(shí)時獲取。在本實(shí)施例中，輻射散熱系數(shù)和導(dǎo)線表面吸熱系數(shù)一般分別保守取為0.6和0.5。金具在0℃的接觸電阻一般由廠家提供，或直接由交流電阻測試儀在相同環(huán)境條件下測得，一般取值為(13.5～14.5)μΩ。本專利技術(shù)的具體步驟如圖2所示，具體為：步驟1：進(jìn)行架空線路電氣量和環(huán)境參數(shù)的采集，根據(jù)所采集的電氣量實(shí)時計算線路各本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種實(shí)時檢測架空線路金具接頭發(fā)熱的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)進(jìn)行架空線路電氣量和環(huán)境參數(shù)的采集，根據(jù)所采集的電氣量實(shí)時計算線路各相的測量交流電阻值Rac，作為線路各相的總交流電阻值，該總交流電阻值包括線路自身的交流電阻和金具的接觸電阻；2)根據(jù)所采集的環(huán)境參數(shù)和電氣量實(shí)時計算線路各相的導(dǎo)線溫度和當(dāng)前溫度下正常金具接觸電阻Rj，設(shè)A、B和C相的導(dǎo)線溫度分別為TA、TB和TC；計算正常金具接觸電阻的公式為：Rj=Rj0(1+23αt)]]>上述式中，Rj0為0℃時的金具接觸電阻，α為金屬的電阻溫度系數(shù)，t為金具工作時的環(huán)境溫度；然后，判斷線路各相的導(dǎo)線溫度是否相同，如相同則采用直接比較法計算各相各自金具的接觸電阻，否則則采用擬合比較法計算各相各自金具的接觸電阻；所述直接比較法為：認(rèn)為A、B和C相三相中測量交流電阻值Rac最小的相線中金具未發(fā)熱，其金具的接觸電阻等于Rj，然后分別將其余兩相的測量交流電阻值Rac與金具未發(fā)熱的那相的測量交流電阻值Rac作差；再將差值與Rj作和，得到其余兩相的金具的接觸電阻值；所屬擬合比較法為：取A、B和C相三相當(dāng)前時刻的導(dǎo)線溫度T1x(x＝A,B,C)和對應(yīng)線路的測量交流電阻值Rac1x(x＝A,B,C)作為T?R平面上的一組坐標(biāo)，另取T1x(x＝A,B,C)中的最小溫度值，在該溫度值左側(cè)1℃處作為另一組坐標(biāo)的導(dǎo)線溫度值T2，通過歷史數(shù)據(jù)查詢得到三相在該溫度下的交流電阻測量值Rac2x(x＝A,B,C)，則Rac2x(x＝A,B,C)中的最小值Rac2x_min(x＝A或B或C)為正常相的測量交流電阻值；將該坐標(biāo)(T2，Rac2x_min)分別與三點(diǎn)坐標(biāo)(T1x(x＝A,B,C)，Rac1x(x＝A,B,C))進(jìn)行基于T?R平面兩點(diǎn)的線性擬合，并分別求得各擬合直線斜率，其中斜率最小值的擬合直線對應(yīng)的相在任意時刻均認(rèn)為是正常相，在該擬合直線上可得到在T1x(x＝A,B,C)處對應(yīng)的擬合交流電阻值R′ac1x(x＝A,B,C)；將A、B和C相三相的測量交流電阻值Rac1x(x＝A,B,C)與擬合值擬合交流電阻值R′ac1x(x＝A,B,C)的偏差加上對應(yīng)溫度下正常金具接觸電阻，得到各相的金具的接觸電阻值；3)根據(jù)各相的金具的接觸電阻值代入以下公式計算各相的金具接頭溫升和金具的實(shí)際溫度：τ=I2R28LT]]>Tf＝τ+T?273.15上述式中，τ為金具接頭溫升，I為各相的線路電流，R為金具的接觸電阻值，L為洛倫茲常數(shù)，值為2.44×10?8，T為環(huán)境溫度的絕對溫度值，單位為K，Tf為金具的實(shí)際溫度；4)根據(jù)下式計算各相的金具接頭溫升幅度：Δt=I2Rr28LT-I2Rj28LT]]>上述式中，Rr為步驟2)得到的各相的金具的接觸電阻值；根據(jù)各相的金具接頭溫升幅度所處區(qū)間不同，將金具接頭熱缺陷等級分為：一般熱缺陷、重大熱缺陷、危急熱缺陷，對于危急熱缺陷以及金具的實(shí)際溫度大于架空線溫度運(yùn)行極限的情況，立即采取措施處理。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種實(shí)時檢測架空線路金具接頭發(fā)熱的方法，其特征在于，包括以下步
驟：
1)進(jìn)行架空線路電氣量和環(huán)境參數(shù)的采集，根據(jù)所采集的電氣量實(shí)時計算
線路各相的測量交流電阻值Rac，作為線路各相的總交流電阻值，該總交流電阻
值包括線路自身的交流電阻和金具的接觸電阻；
2)根據(jù)所采集的環(huán)境參數(shù)和電氣量實(shí)時計算線路各相的導(dǎo)線溫度和當(dāng)前溫
度下正常金具接觸電阻Rj，設(shè)A、B和C相的導(dǎo)線溫度分別為TA、TB和TC；
計算正常金具接觸電阻的公式為：
Rj=Rj0(1+23αt)]]>上述式中，Rj0為0℃時的金具接觸電阻，α為金屬的電阻溫度系數(shù)，t為金
具工作時的環(huán)境溫度；
然后，判斷線路各相的導(dǎo)線溫度是否相同，如相同則采用直接比較法計算
各相各自金具的接觸電阻，否則則采用擬合比較法計算各相各自金具的接觸電
阻；
所述直接比較法為：認(rèn)為A、B和C相三相中測量交流電阻值Rac最小的相
線中金具未發(fā)熱，其金具的接觸電阻等于Rj，然后分別將其余兩相的測量交流電
阻值Rac與金具未發(fā)熱的那相的測量交流電阻值Rac作差；再將差值與Rj作和，得
到其余兩相的金具的接觸電阻值；
所屬擬合比較法為：取A、B和C相三相當(dāng)前時刻的導(dǎo)線溫度T1x(x＝A,B,C)
和對應(yīng)線路的測量交流電阻值Rac1x(x＝A,B,C)作為T-R平面上的一組坐標(biāo)，另
取T1x(x＝A,B,C)中的最小溫度值，在該溫度值左側(cè)1℃處作為另一組坐標(biāo)的導(dǎo)線
溫度值T2，通過歷史數(shù)據(jù)查詢得到三相在該溫度下的交流電阻測量值
Rac2x(x＝A,B,C)，則Rac2x(x＝A,B,C)中的最小值Rac2x_min(x＝A或B或C)為正常相的測量交
流電阻值；將該坐標(biāo)(T2，Rac2x_min)分別與三點(diǎn)坐標(biāo)(T1x(x＝A,B,C)，Rac1x(x＝A,...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐保國，王天正，羅劍波，李雪明，郭瑞宙，陳洶，陳永華，鐘亮民，梁暉，朱開陽，朱石晶，曲曉蕾，宋長坡，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，國電南瑞科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山西;14