專利名稱：電力線熱模型的參數(shù)估計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力輸送線的運(yùn)行。本發(fā)明從如權(quán)利要求1的前序部分 中所描述的估計(jì)電力線熱模型的模型參數(shù)的方法出發(fā)。
背景技術(shù)：
由于電力工業(yè)反調(diào)節(jié)和電力市場(chǎng)的自由化，邊遠(yuǎn)地區(qū)之間交換的電 力的量和不同國(guó)家之間的商業(yè)活動(dòng)的量穩(wěn)定增加。此外，由于新興的對(duì)資 產(chǎn)優(yōu)化的需求，通過(guò)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)碾娏α匡@著增加，所以偶爾導(dǎo)致輸電 系統(tǒng)的部分的擁塞、輸送瓶頸和/或振蕩。尤其是，熱約束限制了對(duì)不同 區(qū)域進(jìn)行互連的關(guān)鍵的功率流路徑或輸電通道中的功率通量。熱約束的 主要原因是由嚴(yán)重過(guò)載以及導(dǎo)體長(zhǎng)度隨著電力線導(dǎo)體的溫度的增加而引 起的導(dǎo)體的退火和/或?qū)?dǎo)體的永久性損傷。導(dǎo)體長(zhǎng)度隨著電力線導(dǎo)體的 溫度的增加由于線路垂度和可能對(duì)附近樹木或其它線路導(dǎo)體的跳火會(huì)導(dǎo) 致不合要求的離地凈高，結(jié)果隨后由保護(hù)系統(tǒng)跳閘。
因此，大量征兆或影響涉及升高的線路溫度，并且因此的確對(duì)特定 電力輸送線的最大允許溫度有影響。其中前序的大量征兆或影響使導(dǎo)體 和連接器的機(jī)械性能退化(機(jī)械強(qiáng)度和完整性損失以及加速部件老化)、 導(dǎo)體垂度增加、電阻性損耗增加和對(duì)附裝到導(dǎo)體的設(shè)備或裝置(例如，用
于電力線通信)有潛在損害。
各個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有者或獨(dú)立的輸送系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(TSO )選擇最大允許的導(dǎo) 體溫度和最壞情況的天氣條件用于計(jì)算線路額定值。特定的架空電力線 的運(yùn)行溫度通常在50。C與100。C之間變化。
由于不能直接測(cè)量線路溫度，因此有時(shí)基于最壞情況的情景假設(shè)導(dǎo)出 關(guān)于最大允許功率傳輸或最大允許電流的可替選的極限。此極限通常被 稱為線路的"載流量"。需要做出的附加假設(shè)是主觀的，和/或關(guān)于功率 傳輸或電流得到的熱極限根據(jù)特定情況做出。同樣，由于它們基于最壞 情況情景，所以它們通常不一定;^穩(wěn)妥的。因而，優(yōu)選為對(duì)溫度而非功率 傳輸或電流的熱極限進(jìn)行直接監(jiān)控，迫使在運(yùn)行期間對(duì)線路溫度進(jìn)行在線測(cè)量以評(píng)估輸電線承受負(fù)載是接近其運(yùn)行溫度極限還是未接近。
已提出許多技術(shù)并且若干產(chǎn)品可用來(lái)測(cè)量或推斷電力線導(dǎo)體在運(yùn) 行期間的溫度。這些技術(shù)包括紅外攝像機(jī)的使用、機(jī)械張力測(cè)量、直接 垂度測(cè)量、氣象預(yù)測(cè)方法或相量測(cè)量數(shù)據(jù)的使用。
可使用紅外攝像機(jī)來(lái)拍攝電力線的數(shù)字圖像，隨后在信號(hào)處理步驟 中分析數(shù)字圖像的顏色信息以便得出導(dǎo)體的溫度。此技術(shù)可對(duì)先驗(yàn)已知 的特定熱點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)控。
與太陽(yáng)輻射和環(huán)境溫度測(cè)量結(jié)合的塔架與絕緣體之間的機(jī)械張力測(cè)
量基于如下事實(shí)線路導(dǎo)體的張力近似地與其長(zhǎng)度成反比。根據(jù)導(dǎo)體的張 力與長(zhǎng)度之間的關(guān)系，可推斷單跨的線路垂度和導(dǎo)體溫度。同樣，線路 垂度監(jiān)控器通過(guò)例如GPS (全球定位系統(tǒng))或激光測(cè)量技術(shù)直接測(cè)量單 跨的線路垂度。
已提出氣象預(yù)測(cè)方法和基于IEEE 738-1993 "用于計(jì)算棵露架空導(dǎo)體 的電i充-溫度的才示準(zhǔn) (Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors )，，的產(chǎn)品^t線路 載流量與各種運(yùn)行和環(huán)境特性之間的相關(guān)性模型化。這些方法涉及大量 的氣象測(cè)量，例如氣溫、風(fēng)速、風(fēng)與導(dǎo)體之間的角度以及海拔。這樣， 標(biāo)準(zhǔn)IEEE 738-1993詳細(xì)說(shuō)明了如下計(jì)算程序，該計(jì)算程序可用于僅根 據(jù)氣象測(cè)量值即無(wú)需回到對(duì)線路溫度的獨(dú)立測(cè)量來(lái)估計(jì)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)體溫度。該 標(biāo)準(zhǔn)基于純靜態(tài)模型，該純靜態(tài)模型并未說(shuō)明線路溫度的時(shí)間相關(guān)特性， 并且由于必須假設(shè)許多輸入#^數(shù)據(jù)且需要詳細(xì)的氣象數(shù)據(jù)，所以難以對(duì) 該純靜態(tài)模型進(jìn)行調(diào)諧。
最后，專利申請(qǐng)EP 1324454描述了一種通過(guò)所計(jì)算的串聯(lián)電阻根據(jù) 在線相量測(cè)量值來(lái)確定實(shí)際平均導(dǎo)體溫度的方法。平均線路溫度很大程 度上獨(dú)立于關(guān)于任何線路參數(shù)(例如線路導(dǎo)體的電感、電抗或電納)的 假設(shè)。該方法包括如下步驟確定線路的第一端和第二端的標(biāo)有時(shí)間戳 的電流相量信息和電壓相量信息；根據(jù)相量信息計(jì)算線路的歐姆電阻； 以及根據(jù)歐姆電阻計(jì)算平均線路溫度。
從多個(gè)同步相量測(cè)量值或在電力系統(tǒng)或輸電網(wǎng)上收集的快照可獲 得電力系統(tǒng)在特定時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)或情況。相量是局部電氣量(例如電流、 電壓和負(fù)載流量)的標(biāo)有時(shí)間戳的復(fù)值，例如振幅和相位，并且可通過(guò) 相量測(cè)量單元(PMU)來(lái)提供。這些單元涉及非常精確的全球時(shí)間基準(zhǔn)，
5該全球時(shí)間基準(zhǔn)例如通過(guò)使用全球定位衛(wèi)星(GPS)系統(tǒng)或任何其它類似 裝置獲得并且允許對(duì)來(lái)自不同位置的標(biāo)有時(shí)間戳的值進(jìn)行同步。在小于1 亳秒的時(shí)間分辯率的情況下以20Hz至60 Hz的速率對(duì)相量進(jìn)行取樣，并 且因此可提供瞬態(tài)的頗為動(dòng)態(tài)的視圖，該視圖超出標(biāo)量值(例如例如電壓 或電流的RMS值)所提供的并且為SCADA/EMS系統(tǒng)所依賴的頗為靜態(tài) 的視圖。
因此，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行期間在多個(gè)網(wǎng)置重復(fù)測(cè)量電網(wǎng)變量的同步 值并且據(jù)此識(shí)別電力網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型的當(dāng)前有效參數(shù)，可估計(jì)電力網(wǎng)的參 數(shù)。尤其是并且舉例來(lái)說(shuō)，專利申請(qǐng)EP-A1 489 714公開了 一種基于線性 時(shí)間變化模型對(duì)電力系統(tǒng)中的機(jī)電振蕩的自適應(yīng)檢測(cè)。對(duì)所選網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 處的系統(tǒng)量值或信號(hào)(例如電壓或電流的振幅或角度)進(jìn)行取樣，并且通 過(guò)卡爾曼濾波技術(shù)來(lái)估計(jì)表示電力系統(tǒng)特性的線性模型的參數(shù)。以遞歸 方式執(zhí)行該過(guò)程，即，每當(dāng)測(cè)量到系統(tǒng)量的新值時(shí)，更新模型的參數(shù)。最 后，根據(jù)模型的估計(jì)參數(shù)推導(dǎo)出振蕩模式的參數(shù)，例如頻率和阻尼，并 將其呈現(xiàn)給運(yùn)營(yíng)商。此自適應(yīng)識(shí)別過(guò)程可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)的實(shí) 時(shí)分析。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，在運(yùn)行期間的任何時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線導(dǎo) 體溫度的可靠預(yù)報(bào)。此目的是通過(guò)分別根據(jù)權(quán)利要求1和7的一種估計(jì)電 力線熱模型的模型參數(shù)的方法以及一種熱模型的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)附屬權(quán) 利要求，優(yōu)選的實(shí)施例變得明顯。
根據(jù)本發(fā)明，以電力線熱才莫型的形式建立電力線或輸電導(dǎo)體的溫度、 電力線的電氣量(例如通過(guò)電力線的電流或功率通量等)以及電力線的 氣象量或環(huán)境條件(例如風(fēng)速、風(fēng)向、濕度、太陽(yáng)輻射和環(huán)境溫度等) 之間的關(guān)系，并且在電力線的運(yùn)行期間對(duì)其進(jìn)行重復(fù)計(jì)算或更新。為此， 對(duì)前述量或變量的值進(jìn)行連續(xù)或周期性地測(cè)量或取樣，并且對(duì)所收集的 量的值進(jìn)行評(píng)估，以便更新或調(diào)諧熱模型的模型參數(shù)。包括作為熱模型 變量的電力線溫度，允許使用具有有限數(shù)量的模型參數(shù)的簡(jiǎn)單模型或者 甚至黑盒子模型，而不會(huì)減弱其有效性。后者可以被隨意頻繁地更新而 無(wú)需過(guò)度的計(jì)算工作量，這最終在運(yùn)行期間的任何時(shí)間將增加出現(xiàn)的線 路溫度預(yù)測(cè)的可靠性。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)從電力線的兩端提供同步相量
值的兩個(gè)相量測(cè)量單元(PMU)確定代表整個(gè)線路的平均溫度。根據(jù)相 量值計(jì)算電力線的歐姆電阻，而根據(jù)歐姆電阻又可導(dǎo)出平均線路溫度。 由于PMU主要用于其它目的，例如，用于確定電氣量，這種雙重使用可 避免對(duì)任何專用線路溫度傳感設(shè)備的需求。此外，由于PMU通常在室內(nèi) 安裝在受保護(hù)的環(huán)境中，與任何其它線路溫度傳感設(shè)^^目比，它們更少地 暴露于環(huán)境應(yīng)力。
另一方面，有利的是，通過(guò)這種專用線路溫度傳感器對(duì)從電阻到電力 線的溫度的轉(zhuǎn)換進(jìn)行校準(zhǔn)。由于僅臨時(shí)需要專用線路溫度傳感器用于特定 的校準(zhǔn)目的，所以其可以是昂貴的或相反M煩的而不損害電力線隨后 運(yùn)行的情況。
在一個(gè)優(yōu)選的變形方案中，通過(guò)從與傳輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(TSO)不同 的外部源(例如氣象研究所等)訂閱和引入來(lái)獲得氣象數(shù)據(jù)。依靠來(lái)自 專家的數(shù)據(jù)可避免對(duì)位于線路導(dǎo)體上或其附近并由TSO運(yùn)營(yíng)的專用測(cè) 量單元的需求。由于環(huán)境條件相對(duì)緩慢變化及其較小的地理梯度，所以 氣象數(shù)據(jù)與電氣數(shù)據(jù)之間的任何潛在的時(shí)間上或地理上的偏移較少被關(guān) 注，并且可以忽略。
在一個(gè)有利的變形方案中，自適應(yīng)的方法或算法是基于對(duì)每個(gè)時(shí)間步 驟的模型參數(shù)的遞歸計(jì)算、基于所測(cè)量的量的新值和模型參數(shù)的舊值。 與通過(guò)時(shí)間窗收集數(shù)據(jù)并且隨后立即執(zhí)行參數(shù)識(shí)別相反,可更快地檢測(cè)電 力系統(tǒng)中的任何變化，在本上下文中，優(yōu)選的是，熱模型是有限階的線性 自回歸模型，并且自適應(yīng)卡爾曼濾波器被用于估計(jì)其模型參數(shù)。
熱模型可以是基于熱平衡方程的非線性參數(shù)模型。當(dāng)用于模擬、預(yù) 測(cè)或外推時(shí)，這種物理激勵(lì)模型提供較高的置信度，并且因此對(duì)例如無(wú) 物理意義的線性參數(shù)模型(例如自回歸滑動(dòng)平均模型(ARMA)是優(yōu)選 的。另一方面，ARMA模型具有以下優(yōu)點(diǎn)，除了模型的階以外，不必對(duì) 模型結(jié)構(gòu)和M做出先驗(yàn)的假設(shè)。
在本發(fā)明的又一方面，熱模型用于在給定例如由負(fù)載預(yù)測(cè)或天氣預(yù) 報(bào)提供的電氣和氣象量的實(shí)際或預(yù)報(bào)值情況下計(jì)算電力線溫度。通過(guò)將此 預(yù)測(cè)溫度與電力線的溫度極限進(jìn)行比較，優(yōu)選通過(guò)對(duì)熱模型的模擬或反 演，可導(dǎo)出在不違反線路溫度或垂度極限情況下能夠在線路上傳輸?shù)碾娏?或電功率通量的最大量。將引起特定導(dǎo)體溫度的最大通量的確定尤其可 用于確定平衡市場(chǎng)結(jié)算(balance market clearing)過(guò)程中要使用的實(shí)際功率通量極限。由于這些極限比先驗(yàn)的已知極限更不穩(wěn)妥，所以可計(jì)劃
較不昂貴的平衡功率(balance power )，從而為TSO帶來(lái)經(jīng)濟(jì)增益。
本發(fā)明還涉及一種包括用于對(duì)連接到電力線的模型參數(shù)估計(jì)器、線 路溫度預(yù)測(cè)器或功率通量控制設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)行控制的計(jì)算 機(jī)程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，并且尤其涉及一種包括其中含有所 述計(jì)算積^呈序代碼裝置的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算^ME序產(chǎn)品。


在下文中將參照附圖中所說(shuō)明的優(yōu)選示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的主題 進(jìn)行更為詳細(xì)地解釋，在附圖中
圖1示意性地示出了具有許多測(cè)量i殳備的電力線；
圖2描繪了模型^估計(jì)的過(guò)程；以及
圖3描繪了在6小時(shí)的時(shí)期內(nèi)所記錄的許多量的測(cè)量值。
附圖標(biāo)記列表中概要地列出了附圖中所使用的附圖標(biāo)記及其意義。 原則上，相同的部分在圖中設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了電力線10，該電力線是包括多個(gè)通過(guò)輸電網(wǎng)互連的發(fā)電 裝置和電力用戶的電力系統(tǒng)(未示出)的一部分。在電力線的兩端，設(shè) 置有兩個(gè)同步的相量測(cè)量單元(PMU) 11、 ll',且同步向量測(cè)量單元 優(yōu)選地安裝在各自的變電站配電室中。用于測(cè)量在電力線10附近的一個(gè) 或多個(gè)位置處的氣象量的感測(cè)設(shè)備統(tǒng)稱為氣象站12。示意性地描繪了用 于測(cè)量電力線的電氣量的裝置13，其部件中的一些部件例如互感器或過(guò) 程總線也可被PMU使用。同樣示出了獨(dú)立的線路溫度測(cè)量設(shè)備14。氣 象站12、裝置13和設(shè)備14收集對(duì)環(huán)境條件(風(fēng)速W、風(fēng)向、太陽(yáng)輻射 S、環(huán)境溫度Ta、濕度)、電氣量(線路電流I、功率通量P)以及線路溫 度(T1)的許多等距離取樣的測(cè)量值，并且提供給模型M估計(jì)器、線路 溫度預(yù)測(cè)器或功率通量控制設(shè)備的處理器15。
圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的模型^lt估計(jì)的示例性過(guò)程。將共同表示為 輸入變量u的氣象量和電氣量的測(cè)量值饋送給處理器15，用于基于參數(shù) 識(shí)別或擬合^支術(shù)(例如卡爾曼濾波器、最大似然或最小平方)來(lái)估計(jì)或調(diào)諧電力線熱模型的模型參數(shù)A, B，...； d,...的值?；陔姎饬亢蜌庀罅康?瞬時(shí)值以及模型參數(shù)的瞬時(shí)值，產(chǎn)生線路溫度預(yù)測(cè)T/作為輸出變量，并 且線路溫度預(yù)測(cè)與線路溫度的相應(yīng)的獨(dú)立測(cè)量值1\之間的任何差異^CA 饋以用于進(jìn)一步評(píng)估。
熱模型可以是傳遞函數(shù)或狀態(tài)空間形式的標(biāo)準(zhǔn)線性黑盒子模型。為了 處理若干輸入變量u，離散時(shí)間狀態(tài)空間形式
x(kT+T)= Ax (kT ) + Bu (kT ) + Ke (kT) ( a)
y (kT ) = Cx (kT ) + Du (kT ) + e (kT ) (b )
x (0 ) = x0 ( c)
為最方便的形式。此處，x表示模型的動(dòng)態(tài)，u表示驅(qū)動(dòng)輸入變量，y表 示模型應(yīng)再現(xiàn)的系統(tǒng)的輸出，并且e表示高斯白噪聲，而A，B,...為模型 參數(shù)。由于有簡(jiǎn)單參數(shù)估計(jì)技術(shù)可用以及除了要使用測(cè)量值之外事實(shí)上 無(wú)需給出先驗(yàn)的知識(shí)，線性模型是有吸引力的。另一方面，此線性模型 僅可用于預(yù)測(cè)其輸入變量的變化相當(dāng)小的線路特性，因?yàn)楫?dāng)導(dǎo)體溫度和/ 或測(cè)量量的變化較大時(shí)，導(dǎo)體溫度與所測(cè)量的量之間的非線性貢獻(xiàn)會(huì)相當(dāng) 重要。
因此，線性模型適用于分鐘級(jí)的短期預(yù)測(cè)。尤其可基于5-30分鐘預(yù) 報(bào)并且基于所識(shí)別的在導(dǎo)體溫度與電氣與氣象測(cè)量值之間的相關(guān)性，使用 約5-30分鐘的預(yù)測(cè)間隔來(lái)計(jì)算電力線的動(dòng)態(tài)功率額定值。此額定值可最 為有利地用于通常按類似時(shí)間尺JLiL生的平衡市場(chǎng)的市場(chǎng)結(jié)算。
可替選地，基于熱平衡方程式的物理激勵(lì)(physicallyinspired)熱模 型具有如下優(yōu)點(diǎn)可事先確定以足夠確定性已知的模型參數(shù)，并且在運(yùn)行 點(diǎn)變化相當(dāng)大的情況下此熱模型也會(huì)是有效的。然而，此模型將為非線 性的并且要求比線性黑盒子模型更為復(fù)雜的參數(shù)估計(jì)技術(shù)。盡管可利用 其它選擇，但是已表明的是，擴(kuò)展的卡爾曼濾波器可良好地執(zhí)行非線性 模型中的^lt估計(jì)。典型的熱平衡方程具有如下形式
c,^=&n(//,ra'，&^'"..)-i(Cw',...)
其中，Q是良映線路的特性熱時(shí)間或熱容量的模型參數(shù)，以及其中qin表 示主要由太陽(yáng)(solar)輻射引起的至導(dǎo)體的引入熱流量和導(dǎo)體中的電阻性 損耗所產(chǎn)生的熱，以及其中q。ut表示導(dǎo)體的總熱損失。熱損失取決于許多因素，例如對(duì)周圍空氣的傳導(dǎo)性和輻射性，這又取決于風(fēng)速(wind)和 風(fēng)向以及空氣濕度等因素。這兩個(gè)熱傳遞項(xiàng)明顯涉及許多其它的模型參 數(shù)。
為了進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，希望使用較高的模型階和長(zhǎng)的數(shù)據(jù)集，從而可 將每日、甚至每周或每月的變化模型化?？蓪⒒诖四Ｐ偷念A(yù)測(cè)例如用 于在前一日市場(chǎng)中線路動(dòng)態(tài)額定值的計(jì)算，其通常提前24小時(shí)以一小時(shí) 的更新間隔來(lái)執(zhí)行。
圖3示出了來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的一些測(cè)量數(shù)據(jù)，其中在正午連接380kV 輸電線之后六小時(shí)的觀察窗期間記錄天氣和電氣相量測(cè)量值。測(cè)量到的量 為(左上曲線)導(dǎo)體溫度(實(shí)線)和環(huán)境溫度(虛線)，線路電流(右上 曲線)、濕度(中左曲線)、風(fēng)速(中右曲線)和在沿線路的特定位置處 的太陽(yáng)輻射(底部曲線)。對(duì)所記錄的測(cè)量值樣本進(jìn)行評(píng)估以識(shí)別如上指 示的第一階離散時(shí)間狀態(tài)空間模型的參數(shù)A， B，...，其目的為精確地再現(xiàn) 線路溫度?；谒R(shí)別的模型參數(shù)，模擬了線路電流增加100A以及環(huán)境 溫度變化一度的影響，分別產(chǎn)生約2.5°C和1°C的線路溫度的增加。
由分布在大的地理區(qū)域(即在幾十到幾百千米以上的地理區(qū)域)的 相量測(cè)量單元收集相量數(shù)據(jù)％ i1; v2, i2。由于相結(jié)合地分析來(lái)自這些不 同源的相量數(shù)據(jù)，這些相量數(shù)據(jù)必須參考共同的相位基準(zhǔn)。因此，不同的 相量測(cè)量單元必須具有在給定的精度內(nèi)彼此同步的本地時(shí)鐘。相量測(cè)量單 元的這種同步優(yōu)選通過(guò)已知的時(shí)間分布系統(tǒng)，例如全球定位系統(tǒng)(GPS) 來(lái)實(shí)現(xiàn)。在典型的實(shí)施中，以優(yōu)選為小于1毫秒的時(shí)間分辯率，至少每 200毫秒或每100亳秒或優(yōu)選每20亳秒確定相量數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例中，時(shí)間分辯率小于10微秒，該時(shí)間分辨率對(duì)應(yīng)于0，2度的相位 誤差。各個(gè)測(cè)量值與從經(jīng)同步的本地時(shí)鐘導(dǎo)出的時(shí)間翻目關(guān)聯(lián)。因此，相 量數(shù)據(jù)包括時(shí)間戳數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選變形方案，以如下方式來(lái)確定線路的溫度 根據(jù)測(cè)量到或計(jì)算出的表示線路兩端處的一些或所有電壓和電流相量的 相量信息來(lái)確定電氣線路參數(shù)或至少線路的歐姆電阻R"即線路阻抗 Z-I^+jXi的實(shí)部F^。
在第一變形方案中，假設(shè)分流電容jXe在電力線運(yùn)行期間保持基本 恒定，并且可從其它測(cè)量值、設(shè)計(jì)參數(shù)或計(jì)算值獲知。于是，僅需要確
定在線路任一端處的兩個(gè)電壓相量Vi和V2以及一個(gè)電^M目量^或i2。假設(shè)測(cè)量h。于是，阻抗Z為
7 , ^「 、 2
力 ....................
在第二變形方案中，未就分流阻抗做出假設(shè)，而是兩個(gè)電壓相量Vl
和V2以及兩個(gè)電^t目量L或i2被測(cè)量，或根據(jù)測(cè)量值被確定。根據(jù)這些測(cè)
量值確定實(shí)際電氣線路^tRi、 X" Xc是公知常識(shí)。由于所得的用于電 氣線路參數(shù)的方程式是非線性的，所以使用數(shù)值方法例如 Newton-Raphson近似法來(lái)確定實(shí)際參數(shù)值。所得到的線路參數(shù)為實(shí)際 值，因?yàn)樗鼈儽辉诰€地確定并JL^示電力線的實(shí)際狀態(tài)。
通過(guò)將溫度與電阻之間的關(guān)系模型化為線性，可根據(jù)歐姆電阻RJ十 算平均線路溫度T"即
R廣Ro(l+ao(TVTo))
其中Ro為由電力線導(dǎo)體制造商所詳細(xì)說(shuō)明的已知材料特性，即取決于線路 構(gòu)造的基準(zhǔn)電阻，以及其中a。為線路纜線的材料常數(shù)。這種線性關(guān)系對(duì) 于普通導(dǎo)體材料(例如銅或鋁等)是典型的。作為一個(gè)實(shí)例，參lt值為 對(duì)于AT = 30°C的線路溫度變化，電阻變化約= 12%。針對(duì)給出希望 的平均輸電線溫度的T\對(duì)所選關(guān)系的方程式求解。
附圖標(biāo)記表
10 電力線
11,11'相量測(cè)量單元
12 氣象站
13 電氣量測(cè)量裝置
14 線路溫度測(cè)量^1備
15 處理器
權(quán)利要求
1. 一種估計(jì)電力線(10)的熱模型的模型參數(shù)(A，B，...；C1，...)的方法，包括-測(cè)量電力線的電氣量(I，P)的值和表示電力線的環(huán)境條件的氣象量(Ta，S，W)的值；以及-根據(jù)所述測(cè)量到的值計(jì)算所述模型參數(shù)的值，其特征在于，該方法包括-在電力線的運(yùn)行期間重復(fù)測(cè)量電氣和氣象量的瞬時(shí)值(Ii，TaiSi，Wi)；-并行測(cè)量電力線的溫度(T1)的瞬時(shí)值(T1i)；以及-在電力線的運(yùn)行期間根據(jù)所述測(cè)量到的值重復(fù)計(jì)算模型參數(shù)的值(Ai，Bi；...；C1i，...)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，測(cè)量電力線的溫度的瞬 時(shí)值(lV)包括-通過(guò)兩個(gè)相量測(cè)量單元(11,11，)測(cè)量在電力線的兩端處的同步相 量數(shù)據(jù)(v/， );-才艮據(jù)相量數(shù)據(jù)計(jì)算電力線的電阻(R》的值(R/);以及-才艮據(jù)電力線的電阻的值(R )計(jì)算作為電力線溫度的瞬時(shí)值(TV) 的平均線路溫度。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，計(jì)算平均線路溫度涉 及具有通過(guò)獨(dú)立的線路溫度測(cè)量設(shè)備(14 )進(jìn)行適當(dāng)校準(zhǔn)的參數(shù)(Ro, a0) 的解析表達(dá)式。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，測(cè)量氣象量的瞬時(shí)值(T」， Sj, Wj)涉及通過(guò)氣象數(shù)據(jù)的供應(yīng)者而不是電力線運(yùn)營(yíng)商對(duì)所述值進(jìn)行測(cè) 量。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該方法包括國(guó)生成電力線溫度以及電氣量和氣象量的一系列的測(cè)量值(Ti1， T ,...; u1,112，...)，，以及-每次測(cè)量到電力線溫度或電氣量和氣象量的新值(T,， uk),則自適 應(yīng)地計(jì)算所i^型參數(shù)的更新值(Ak, Bk;...; C,，...)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，熱模型是基于熱平衡方程 的非線性^lt模型。
7. —種具有根據(jù)權(quán)利要求1至6中之一所估計(jì)的瞬時(shí)模型參數(shù)值(Aj, Bi;…；C ,…)的熱模型用于預(yù)測(cè)電力線的線路溫度的值(T/)的應(yīng)用， 包括-提供電氣和氣象量的預(yù)l艮值(uf);-基于瞬時(shí)模型參數(shù)以及電氣量和氣象量的預(yù)報(bào)值來(lái)計(jì)算電力線溫度 預(yù)報(bào)(T/)。
8. 如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括 國(guó)將電力線溫度預(yù)報(bào)(T/)與電力線溫度極限進(jìn)行比較；以及 國(guó)由此計(jì)算電氣量(I,P)的最大允許值。
9. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括 -將線性熱模型用于電力線；以及 畫為平衡市場(chǎng)結(jié)算過(guò)程提供電氣量(I，P)的最大允許值。
全文摘要
電力線或輸電導(dǎo)體10的溫度T1、電力線的電氣量例如通過(guò)電力線的電流/或功率通量P，以及電力線的氣象量或環(huán)境條件例如風(fēng)速W、風(fēng)向、濕度、太陽(yáng)輻射S和環(huán)境溫度Ta之間的關(guān)系以電力線熱模型的形式建立。連續(xù)地測(cè)量前述量或變量的值并對(duì)所收集的上述量的值進(jìn)行評(píng)估，以便在電力線運(yùn)行期間更新熱模型的模型參數(shù)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)兩個(gè)可提供來(lái)自電力線兩端的同步相量值的相量測(cè)量單元(PMU)11、11′來(lái)確定代表整個(gè)線路的平均溫度。根據(jù)相量值計(jì)算電力線的歐姆電阻，根據(jù)歐姆電阻可導(dǎo)出平均線路溫度。
文檔編號(hào)H02J3/00GK101507074SQ200780029875
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者彼得·科爾巴, 艾伯特·利爾布克特, 馬茨·拉爾森, 馬雷克·齊馬 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司