專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置與方法，尤其涉及一種用于電力傳輸線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)分析的裝置與方法，其具有計(jì)算和顯示所設(shè)置的電力傳輸線路周?chē)h(huán)境的熱阻抗和熱電容的功能。
背景技術(shù)：
本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“電力傳輸線路”定義為包括用于從供電方(比如發(fā)電機(jī)、變電站和配電站)傳輸電力到使用方(比如變電站、配電站和最終用戶(hù)如建筑或房屋)的電纜、接頭和分支，并且在下文中簡(jiǎn)稱(chēng)為“線路”。
該線路對(duì)環(huán)境變化，比如線路被掩埋或被臨時(shí)設(shè)置的地點(diǎn)周?chē)臏囟茸兓?，?huì)敏感地做出反應(yīng)，從而這樣的環(huán)境變化會(huì)極大地影響線路的傳輸性能和穩(wěn)定性。特別是，設(shè)置于地下的線路的傳輸容量和性能會(huì)嚴(yán)重地受到熱參數(shù)即熱阻抗和熱電容的影響。線路的電力傳輸會(huì)產(chǎn)生熱量，并且該熱量會(huì)使得周?chē)寥赖臐駳庖苿?dòng)，由此增大熱阻抗。由線路的工作所造成的熱阻抗的增大，將該線路所能承受的電流限制在一極限水平。因此，操作該線路而未察覺(jué)到熱阻抗的增大，會(huì)導(dǎo)致危機(jī)事故，比如熱擊穿或火災(zāi)。
目前，如韓國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2001-79444或美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,167,525中所公開(kāi)的，已有一些防止這些危機(jī)事故的嘗試。例如，在測(cè)量了線路的外表面溫度之后，或測(cè)量了沿著線路縱向方向的絕緣材料的外部溫度之后，電力傳輸電纜中的導(dǎo)體溫度可基于測(cè)得的數(shù)值被實(shí)時(shí)計(jì)算出來(lái)，并且被通知給操作員。此外，線路所能承受的安培容量(或載流容量)可基于導(dǎo)體的溫度計(jì)算出來(lái)。上述兩種情況中計(jì)算的數(shù)值可用以防止意外事故。這里，當(dāng)計(jì)算導(dǎo)體溫度或安培容量時(shí)，常規(guī)地，土壤的熱阻抗設(shè)置為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的固定值，比如在溫帶地區(qū)中為1K·m/W。
然而，熱阻抗和熱電容實(shí)際上會(huì)因線路周?chē)耐寥阑颦h(huán)境或者線路的操作條件而具有變化的數(shù)值，并且常規(guī)的技術(shù)無(wú)法處理這些外界熱參數(shù)的變化。此外，雖然這些技術(shù)旨在通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算導(dǎo)體溫度，以采取預(yù)防措施防止危機(jī)事故，但是由于導(dǎo)體溫度不是基于導(dǎo)體本身來(lái)計(jì)算的，而是基于線路外部的外界溫度和并非由電流狀態(tài)所限定的固定熱參數(shù)來(lái)計(jì)算的，所以這些技術(shù)仍然不足以防止由熱參數(shù)的變化所導(dǎo)致的危機(jī)事故。
另一方面，也可以設(shè)置直接測(cè)量周?chē)h(huán)境，特別是土壤的熱參數(shù)的傳感器。然而由于線路太長(zhǎng)，監(jiān)控線路的整個(gè)長(zhǎng)度在實(shí)際中并不可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，因此本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于實(shí)時(shí)計(jì)算電力傳輸線路的外部熱參數(shù)的裝置與方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供通過(guò)利用實(shí)時(shí)計(jì)算出的外界熱參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算電力傳輸線路的實(shí)時(shí)傳輸容量，從而防止危機(jī)事故的裝置與方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，包括分布式溫度測(cè)量單元，該單元沿著直接掩埋或設(shè)置于管道或隧道中的電力傳輸線路的縱向設(shè)置，用于從分布式溫度傳感器實(shí)時(shí)獲得縱向分布溫度；導(dǎo)體溫度計(jì)算單元，用于基于由分布式溫度測(cè)量單元計(jì)算的分布溫度和流經(jīng)電力傳輸線路的電流，計(jì)算電力傳輸線路的導(dǎo)體溫度；以及外界熱參數(shù)計(jì)算單元，用于基于由分布式溫度測(cè)量單元獲得的分布溫度和由導(dǎo)體溫度計(jì)算單元計(jì)算的導(dǎo)體溫度，計(jì)算從電力傳輸線路射出的熱流量，然后基于熱流量，實(shí)時(shí)計(jì)算電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱參數(shù)。
這里優(yōu)選地，外界熱參數(shù)計(jì)算單元基于熱流量、分布溫度和電力傳輸線路狀態(tài)周?chē)耐饨绛h(huán)境的溫度，或者基于熱流量、分布溫度、電力傳輸線路狀態(tài)周?chē)耐饨绛h(huán)境的溫度和電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱時(shí)間常數(shù)，計(jì)算電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱阻抗。
另一方面，電力傳輸線路周?chē)沫h(huán)境溫度可根據(jù)分布溫度或利用分離的環(huán)境分布式溫度傳感器來(lái)計(jì)算。
換言之，分布式溫度傳感器優(yōu)選為光纖分布式溫度傳感器，也優(yōu)選地包括沿著電力傳輸線路的縱向設(shè)置的第一分布式溫度傳感器，和設(shè)置于地下，并平行于第一分布式溫度傳感器且與第一分布式溫度傳感器恒定地間隔地第二分布式溫度傳感器，其中，第一分布式溫度傳感器測(cè)量分布溫度，第二分布式溫度傳感器測(cè)量電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境溫度。
可選地，分布式溫度傳感器也可以是形成回路的光纖分布式傳感器，該回路的一端沿著電力傳輸線路的縱向設(shè)置，另一端設(shè)置于地下，并平行于前述一端且與前述一端恒定地間隔，其中分布溫度在回路的一端測(cè)量，電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境溫度在回路的另一端測(cè)量。
按照本發(fā)明的另一方案，也提供一種用于分析電力傳輸線路狀態(tài)的方法，包括步驟(a)利用沿著直接掩埋或設(shè)置于管道或隧道中的電力傳輸線路的縱向設(shè)置的分布式溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量電力傳輸線路的表面分布溫度；(b)基于表面分布溫度和流經(jīng)電力傳輸線路的電流，計(jì)算電力傳輸線路的導(dǎo)體溫度；(c)基于表面分布溫度和導(dǎo)體溫度，計(jì)算從電力傳輸線路射出的熱流量；以及(d)基于熱流量，實(shí)時(shí)計(jì)算電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱參數(shù)。
利用上述的線路狀態(tài)分析裝置和方法，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算線路周?chē)沫h(huán)境熱參數(shù)，能夠計(jì)算更準(zhǔn)確的傳輸容量，并且防止由環(huán)境熱參數(shù)變化所導(dǎo)致的危機(jī)事故。


從如下的參考附圖對(duì)實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其他目的和方案將會(huì)更為明顯，在附圖中圖1示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置的示意圖；圖2示出了圖1的地下電力電纜的剖視圖；圖3和圖4是圖2的地下電力電纜的熱近似電路圖；圖5示出了按照本發(fā)明另一實(shí)施例的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置的示意圖；圖6示出了按照本發(fā)明又一實(shí)施例的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，具體地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，這里所用的術(shù)語(yǔ)和詞匯不應(yīng)當(dāng)解釋為限制于一般的和字面上的意義，而應(yīng)理解為是基于按照本發(fā)明的精神和范圍應(yīng)有的意義和概念，這些精神和范圍是基于這樣的原則，該原則允許發(fā)明人將術(shù)語(yǔ)定義為方便于最佳說(shuō)明的合適概念。因此，這里的描述不應(yīng)當(dāng)理解為限制本發(fā)明的范圍，而是僅提供對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，不背離本發(fā)明的精神和范圍，可對(duì)這些實(shí)施例做出其他變更和改動(dòng)。
圖1示出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的用于線路狀態(tài)的分析的裝置。
參照?qǐng)D1，該實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置30包括分布式溫度測(cè)量單元31，通過(guò)利用分布式溫度傳感器32，測(cè)量設(shè)置于地下的電力傳輸線路20的縱向分布溫度；導(dǎo)體溫度計(jì)算單元33，用于基于分布溫度和流經(jīng)線路的電流20，計(jì)算線路中的導(dǎo)體溫度；以及熱參數(shù)計(jì)算單元35，用于基于導(dǎo)體溫度和分布溫度，計(jì)算線路20周?chē)耐饨绛h(huán)境(或土壤)的熱參數(shù)；以及載流容量計(jì)算單元36，用于基于導(dǎo)體溫度和熱參數(shù)，計(jì)算該線路所能承受的安培容量(或載流容量)。
線路狀態(tài)分析裝置30可利用能夠高速計(jì)算和臨時(shí)存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且每個(gè)部件31、33、35或36可利用計(jì)算機(jī)中的操作單元、處理單元或存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，部件31、33、35和36的一部分，該部分可由后面提到的算法來(lái)表示，并且該部分可以被提供一計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序，該程序可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)中。
此外，線路狀態(tài)分析裝置30還包括顯示單元37，用于向操作者顯示線路20的過(guò)去狀態(tài)、當(dāng)前狀態(tài)或?qū)?lái)狀態(tài)(即在預(yù)定期間之后某一時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài))；以及數(shù)據(jù)庫(kù)38，用于存儲(chǔ)與這樣的線路狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，具體描述本實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置30的結(jié)構(gòu)和操作，以及根據(jù)本實(shí)施例的用于分析線路狀態(tài)的方法。
在本實(shí)施例中，分布式溫度傳感器32優(yōu)選為光纖，其一端連接到分布式溫度測(cè)量單元31。如圖2所示，光纖32附著于線路20的表面，即外殼23的外表面。至于光纖，最優(yōu)選地是直徑為50μm/125μm(內(nèi)核/覆層)和長(zhǎng)度為12km或更短的多模光纖。
參照表示線路20或電力電纜的簡(jiǎn)化剖視圖的圖2，線路20包括導(dǎo)體21，位于作為電流通道的線路的中央；絕緣層22，圍繞著導(dǎo)體21；以及外殼23，作為電纜的保護(hù)層。當(dāng)然，電力電纜實(shí)際上具有更多的元件如可拉伸的金屬線，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將它們從附圖中省略。
另一方面，雖然用作分布式溫度傳感器32的光纖在這里表示和描述為附著于外殼23的表面，該光纖也能夠被插入而與絕緣層22的外圓周接觸，或者與外殼23的內(nèi)圓周接觸。此外，雖然在該實(shí)施例中光纖被選擇作為分布式溫度傳感器32，但這僅為優(yōu)選示例，也可以采用各種溫度傳感器。當(dāng)該光纖被替換為另一種溫度傳感器時(shí)，分布式溫度測(cè)量單元31的數(shù)量和具體結(jié)構(gòu)可能需要隨著溫度傳感器變化。
分布式溫度測(cè)量單元31，該單元連接到光纖的一端，通過(guò)將激光射向光纖并繼而檢測(cè)返回光線的波長(zhǎng)，從而在光纖32被設(shè)置的線路20的整個(gè)長(zhǎng)度上，實(shí)時(shí)計(jì)算線路20表面的分布溫度。更具體地，分布式溫度測(cè)量單元31向光纖32射出激光脈沖，這些脈沖在幾kHz的頻率上具有幾ns到幾十ns的寬度，然后將反射激光中的拉曼散射光線的與溫度相關(guān)的光功率數(shù)據(jù)加以平均，從而獲得溫度數(shù)據(jù)。該溫度可對(duì)于每1米的線路20測(cè)量，其精確度為±1.5℃。
導(dǎo)體溫度計(jì)算單元33基于由分布式溫度測(cè)量單元3 1獲得的線路20的表面的分布溫度和流經(jīng)線路20的電流，實(shí)時(shí)計(jì)算導(dǎo)體21的溫度、絕緣層22的溫度和外殼23的溫度。此外，熱參數(shù)計(jì)算單元35基于線路20的表面分布溫度、從線路20射出的熱流量和線路20周?chē)耐寥?0的溫度，來(lái)計(jì)算熱參數(shù)，比如線路20周?chē)耐寥?0的熱阻抗和/或熱電容?，F(xiàn)在參照表示電力電纜的熱近似電路圖，具體地描述計(jì)算導(dǎo)體溫度和熱參數(shù)的過(guò)程。
圖3是一電路圖，近似地表示在線路20(或電力電纜)的每個(gè)元件與圍繞線路20的土壤10之間的熱傳遞，其中CI和CO分別表示線路的內(nèi)部和外部。在該電路圖中，節(jié)點(diǎn)N21、N22、N23、N24、N32和N25分別標(biāo)識(shí)導(dǎo)體21、絕緣層22、外殼23、電纜或外殼的表面、分布式溫度傳感器32和一圍繞線路20的受電纜產(chǎn)生的熱量影響的土壤10的區(qū)域。此外，θ1至θ4、θe和θamb分別標(biāo)識(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，T1至T5標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)之間的熱阻抗，Q1至Q4標(biāo)識(shí)構(gòu)成各節(jié)點(diǎn)的材料的熱電容，i1至i5標(biāo)識(shí)流經(jīng)各節(jié)點(diǎn)的熱量。另一方面，Wc、Wd和Ws是當(dāng)電流流經(jīng)線路20時(shí)在線路20中產(chǎn)生的熱源，并且分別標(biāo)識(shí)導(dǎo)體21中產(chǎn)生的導(dǎo)體損失、絕緣層22中產(chǎn)生的介電損失和外殼23中產(chǎn)生的外殼損失。導(dǎo)體損失Wc是基于考慮到與導(dǎo)體阻抗的平方和電流成正比的焦耳損失、與交流電的流動(dòng)有關(guān)的趨膚效應(yīng)、由相鄰電纜引起的鄰近效應(yīng)等來(lái)確定的。外殼損失是基于考慮到外殼循環(huán)電流損失和由外殼接地的類(lèi)型引起的損失來(lái)確定的。
在這些值中，Q1至Q4和T1至T4由構(gòu)成電纜的各材料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)來(lái)確定，而Wc、Wd和Ws由流經(jīng)導(dǎo)體21的電流以及各材料的性質(zhì)(比如阻抗)和結(jié)構(gòu)來(lái)確定。流經(jīng)線路20或?qū)w21的電流可通過(guò)借助電流測(cè)量單元34測(cè)量該電流來(lái)獲得，或者通過(guò)從輸電站接收關(guān)于當(dāng)前電流的數(shù)據(jù)來(lái)獲得。此外，θe由前述分布式溫度測(cè)量單元31來(lái)獲得。
與一般電路的分析相似，θ1至θe可通過(guò)利用所得數(shù)值分析圖3的熱近似電路來(lái)獲得。此外，流經(jīng)各節(jié)點(diǎn)的熱流量i1至i4以及從電纜射出的熱流量i5可利用下面的等式來(lái)獲得。
等式1i1=Q1Δθ1Δt,it=Q2Δθ2Δt,i3=Q3Δθ3Δt,i4=Q4Δθ4Δt]]>i5＝Wc+Wd+Ws-(i1+i2+i3+i4)然后，線路周?chē)耐寥?0的熱阻抗T5可利用下面的等式來(lái)獲得。
等式2T5=θe-θambi5]]>這里，線路20的表面分布溫度θe，即分布式溫度傳感器31的溫度，可通過(guò)前述分布式溫度測(cè)量單元31來(lái)獲得，線路20周?chē)耐寥?0的溫度θamb可利用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60287為電力電纜所設(shè)定的數(shù)值(例如，當(dāng)線纜直接掩埋或設(shè)置于管道中時(shí)，在溫帶區(qū)域中為25℃，而在電纜設(shè)置于隧道中時(shí)為40℃)。
另一方面，如圖4所示，除計(jì)算線路20周?chē)耐寥?0的熱阻抗之外，或者不計(jì)算該熱阻抗，也能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算熱電容。
圖4的熱近似電路圖與圖3的不同在于，線路周?chē)耐寥赖臒犭娙軶5增加到了圖3的電路圖中。在圖4的熱近似電路圖中，線路20周?chē)耐寥?0的熱電容Q5是利用下面的等式3計(jì)算的。在等式3中，k是土壤的熱時(shí)間常數(shù)，即溫度函數(shù)中的一個(gè)時(shí)間參數(shù)，當(dāng)線路周?chē)耐寥罍囟入S著線路20的加熱而升高時(shí)，該時(shí)間參數(shù)隨時(shí)間而增大。熱時(shí)間常數(shù)k取決于土壤的地理特征。
等式3Q5=i5dθedt+θe-θambk]]>另一方面，線路周?chē)耐寥赖臒嶙杩筎5和熱電容Q5是相關(guān)的，如下面的等式所示。
等式5Ts=kQ5]]>當(dāng)線路20的導(dǎo)體溫度和線路20周?chē)耐寥?0的熱參數(shù)計(jì)算出來(lái)之后，載流容量計(jì)算單元36可基于這些值，計(jì)算線路20所能承受的安培容量。簡(jiǎn)言之，與常規(guī)的情況相同，載流容量也可以?xún)H基于導(dǎo)體溫度或僅基于計(jì)算出的熱參數(shù)來(lái)計(jì)算。具體地，由過(guò)去的一段預(yù)定期間內(nèi)的線路操作歷史所構(gòu)造的導(dǎo)體溫度，與將來(lái)的線路安培容量之間的關(guān)系將形成一數(shù)據(jù)庫(kù)，用于計(jì)算將來(lái)的預(yù)定期間的載流容量。在利用熱參數(shù)時(shí)，載流容量可以相同的方式計(jì)算。
在計(jì)算將來(lái)的預(yù)定期間(優(yōu)選為各種時(shí)間期間，比如2小時(shí)、4小時(shí)、8小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)、48小時(shí)、100小時(shí)等等)的載流容量時(shí)，對(duì)線路20的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。換言之，在實(shí)時(shí)監(jiān)控導(dǎo)體溫度和熱參數(shù)時(shí)，如果導(dǎo)體溫度或熱阻抗接近或超過(guò)一個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該裝置會(huì)發(fā)出警報(bào)。
優(yōu)選地，線路20的該監(jiān)控、報(bào)警和管理通過(guò)如圖1所示的線路狀態(tài)分析裝置30中設(shè)置的顯示單元37來(lái)進(jìn)行。此外，諸如線路20的表面分布溫度、導(dǎo)體溫度、熱參數(shù)和載流容量等數(shù)據(jù)優(yōu)選地累積在數(shù)據(jù)庫(kù)38的每項(xiàng)之中。特別地，因?yàn)榫€路20的整個(gè)長(zhǎng)度是按照每米進(jìn)行監(jiān)控的，所以該實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置能管理大量的數(shù)據(jù)。
圖5表示按照本發(fā)明另一實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，描述該實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置，重點(diǎn)描述與前述實(shí)施例不相同的特征和結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，該實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置30在分布式溫度測(cè)量單元31a中包括兩個(gè)分布式溫度傳感器32a和32b。這里，第一分布式溫度傳感器32a用于測(cè)量線路20的表面分布溫度，這一點(diǎn)與前述實(shí)施例的分布式溫度傳感器32相同(參見(jiàn)圖1)，而第二分布式傳感器(或環(huán)境分布式溫度傳感器)32b以平行于第一分布式溫度傳感器32a，并與第一分布式溫度傳感器32a恒定地間隔開(kāi)地設(shè)置。這樣，第二分布式溫度傳感器32b可直接地測(cè)量線路20周?chē)耐寥?0的溫度θamb(參見(jiàn)圖3、4和等式2、3)，從而能夠獲得比前述實(shí)施例更準(zhǔn)確的熱參數(shù)。
圖6表示按照本發(fā)明又一實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6，描述該實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置，重點(diǎn)描述與前述實(shí)施例不相同的特征和結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，該實(shí)施例的線路狀態(tài)分析裝置30包括形成一回路的分布式溫度傳感器32c，該回路連接到分布式溫度測(cè)量單元31b?；芈?即分布式溫度傳感器)32c的一端用于測(cè)量線路20的表面分布溫度，這一點(diǎn)與前述實(shí)施例的分布式溫度傳感器32或32b(參見(jiàn)圖1至圖5)相同，而回路32c的另一端以平行于回路32c的一端的方式設(shè)置，并與回路32c恒定地間隔。因此，回路32c的另一端可直接地測(cè)量線路20周?chē)耐寥?0的溫度θamb(參見(jiàn)圖3、4和等式2、3)，從而能夠獲得比前述實(shí)施例更準(zhǔn)確的熱參數(shù)。
另一方面，雖然上述實(shí)施例中已表示和描述了線路20是直接掩埋在地下的，但是相同的原理和結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于線路20設(shè)置于管道或隧道中的情形。
本發(fā)明已被具體地描述，然而應(yīng)當(dāng)理解，表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和具體示例僅作為說(shuō)明而給出，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從該詳細(xì)的描述中，在本發(fā)明的精神和范圍以?xún)?nèi)做出變化和改型是顯而易見(jiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明，由于實(shí)時(shí)計(jì)算了線路周?chē)h(huán)境的熱參數(shù)，能夠更準(zhǔn)確地管理電力傳輸線路的操作狀態(tài)，由此防止了任何可能在環(huán)境熱參數(shù)的變化未能適當(dāng)反映時(shí)會(huì)發(fā)生的危機(jī)事故。
由于地下電力傳輸線路周?chē)耐寥赖臒釁?shù)可顯示給線路操作員，本發(fā)明也能夠同時(shí)確保線路的安全和效率。
權(quán)利要求
1.一種用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，包括分布式溫度測(cè)量單元，該單元沿著直接掩埋或設(shè)置于管道或隧道中的電力傳輸線路的縱向設(shè)置，以從分布式溫度傳感器實(shí)時(shí)獲得縱向分布溫度；導(dǎo)體溫度計(jì)算單元，用于基于由該分布式溫度測(cè)量單元獲得的分布溫度和流經(jīng)該電力傳輸線路的電流，計(jì)算該電力傳輸線路的導(dǎo)體溫度；以及外界熱參數(shù)計(jì)算單元，用于基于由該分布式溫度測(cè)量單元獲得的分布溫度和由該導(dǎo)體溫度計(jì)算單元計(jì)算出的導(dǎo)體溫度，計(jì)算從該電力傳輸線路射出的熱流量，然后基于該熱流量，實(shí)時(shí)計(jì)算該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，其中該外界熱參數(shù)計(jì)算單元基于該熱流量、該分布溫度和該電力傳輸線路狀態(tài)周?chē)耐饨绛h(huán)境溫度，計(jì)算該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱阻抗。
3.如權(quán)利要求1所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，其中該外界熱參數(shù)計(jì)算單元基于該熱流量、該分布溫度、該電力傳輸線路狀態(tài)周?chē)耐饨绛h(huán)境溫度和該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱時(shí)間常數(shù)，計(jì)算該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱電容。
4.如權(quán)利要求2或3所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，其中該分布式溫度傳感器是光纖分布式溫度傳感器，并且包括沿著該電力傳輸線路的縱向設(shè)置的第一分布式溫度傳感器，和設(shè)置于地下并平行于該第一分布式溫度傳感器且與該第一分布式溫度傳感器恒定地間隔的第二分布式溫度傳感器，其中，該第一分布式溫度傳感器測(cè)量該分布溫度，該第二分布式溫度傳感器測(cè)量該電力傳輸線路周?chē)脑撏饨绛h(huán)境的溫度。
5.如權(quán)利要求2或3所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，其中該分布式溫度傳感器是形成回路的光纖分布式溫度傳感器，該回路的一端沿著該電力傳輸線路的縱向設(shè)置，另一端設(shè)置于地下，并平行于該一端并與該一端恒定地間隔，其中，該分布溫度在該回路的該一端測(cè)量，該電力傳輸線路周?chē)脑撏饨绛h(huán)境的溫度在該回路的該另一端測(cè)量。
6.如權(quán)利要求1所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，還包括載流容量計(jì)算單元，用于基于由該導(dǎo)體溫度計(jì)算單元計(jì)算出的導(dǎo)體溫度和由該外界熱參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的熱參數(shù)，計(jì)算該電力傳輸線路在預(yù)定時(shí)間所能流過(guò)的安培容量。
7.如權(quán)利要求1所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，還包括載流容量計(jì)算單元，用于基于由該導(dǎo)體溫度計(jì)算單元計(jì)算出的導(dǎo)體溫度，計(jì)算該電力傳輸線路在預(yù)定時(shí)間所能流過(guò)的安培容量。
8.如權(quán)利要求1所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，還包括熱參數(shù)顯示單元，用于實(shí)時(shí)顯示由該外界熱參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的熱參數(shù)。
9.如權(quán)利要求1所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，還包括導(dǎo)體溫度顯示單元，用于實(shí)時(shí)顯示由該導(dǎo)體溫度計(jì)算單元計(jì)算出的導(dǎo)體溫度。
10.如權(quán)利要求1所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的裝置，還包括電流測(cè)量單元，用于測(cè)量流經(jīng)該電力傳輸線路的電流。
11.一種用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，包括步驟(a)通過(guò)使用沿著直接掩埋或設(shè)置于管道或隧道中的電力傳輸線路的縱向設(shè)置的分布式溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量該電力傳輸線路的表面分布溫度；(b)基于該表面分布溫度和流經(jīng)該電力傳輸線路的電流，計(jì)算該電力傳輸線路的導(dǎo)體溫度；(c)基于該表面分布溫度和該導(dǎo)體溫度，計(jì)算從該電力傳輸線路射出的熱流量；以及(d)基于該熱流量，實(shí)時(shí)計(jì)算該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中步驟(d)基于該熱流量、該表面分布溫度和該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的溫度，計(jì)算該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱阻抗。
13.如權(quán)利要求12所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中步驟(d)通過(guò)利用下面的等式來(lái)計(jì)算該熱阻抗TT=θe-θambi]]>其中是θe是表面分布溫度，θamb是該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境溫度，i是該熱流量。
14.如權(quán)利要求11所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中其中步驟(d)基于該熱流量、該表面分布溫度、該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的溫度和該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱時(shí)間常數(shù)，計(jì)算該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱電容。
15.如權(quán)利要求14所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中步驟(d)通過(guò)利用下面的等式來(lái)計(jì)算該熱電容QQ=idθedt+θe-θambk]]>其中是θe是表面分布溫度，θamb是該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的溫度，i是該熱流量，k是該熱時(shí)間常數(shù)。
16.如權(quán)利要求12或14所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的溫度是通過(guò)環(huán)境分布式溫度傳感器來(lái)測(cè)量的，該環(huán)境分布式溫度傳感器設(shè)置于地下，并平行于該分布式溫度傳感器且與該分布式溫度傳感器恒定地間隔。
17.如權(quán)利要求12或14所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中該分布式溫度傳感器是形成回路的光纖分布式溫度傳感器，該回路的一端沿著該電力傳輸線路的縱向設(shè)置，另一端設(shè)置于地下，并平行于該一端且與該一端恒定地間隔，其中，該表面分布溫度在該回路的該一端測(cè)量，該電力傳輸線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的溫度在該回路的該另一端測(cè)量。
18.如權(quán)利要求11所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中還包括基于該導(dǎo)體溫度和該熱參數(shù)來(lái)計(jì)算電流的步驟，該電流是指該電力傳輸線路在預(yù)定時(shí)間所能流過(guò)的電流。
19.如權(quán)利要求11所述的用于電力傳輸線路狀態(tài)的分析的方法，其中還包括基于該導(dǎo)體溫度計(jì)算電流的步驟，該電流是指該電力傳輸線路在預(yù)定時(shí)間所能流過(guò)的電流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于電力傳輸線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)分析的裝置與方法，該線路直接地掩埋或設(shè)置于管道或隧道中。該方法包括利用沿著線路的縱向設(shè)置的分布式溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量線路的表面分布溫度；基于表面分布溫度和流經(jīng)線路的電流，計(jì)算線路的導(dǎo)體溫度；基于該表面分布溫度和該導(dǎo)體溫度，計(jì)算從線路射出的熱流量；以及基于該熱流量，實(shí)時(shí)計(jì)算該線路周?chē)耐饨绛h(huán)境的熱參數(shù)。因此，能夠通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算線路周?chē)臒岘h(huán)境參數(shù)，更準(zhǔn)確地計(jì)算線路的操作狀態(tài)和改善電力傳輸?shù)陌踩浴?br> 文檔編號(hào)G01K11/32GK1625016SQ20041003859
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者南晰鉉, 李秀吉, 吳德鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:Lg電線有限公司