一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及电流调节技术领域，尤其涉及一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法、装置及系统。


背景技术：

2.输电电缆线路由于其最大载流量的限制，单根电缆往往难以满足负荷需求，为了增大线路载流量，将两根电缆并列使用，构成了双拼电缆线路。由于两根电缆在线路参数和安装位置上的差异，导致双拼电缆线路在运行过程中两根电缆的输出电流不均衡，进而会使得输出电流较大的电缆提前损坏，影响输电电缆线路的安全稳定运行。
3.相关技术中通过改变电缆线路的阻抗的方式实现输电电缆双拼运行的均流。然而，这种方式需要在输电电缆线路处于非运行状态时进行，无法在运行过程中直接接入阻抗器件，且不易于调节阻抗值，调节难度较大。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法、装置及系统，解决了现有双拼电缆线路的均流方法不能在运行过程中直接接入阻抗、阻抗值调节不便的技术问题。
5.本发明第一方面提供一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法，所述输电电缆线路包括并列运行的两根电缆线路，每根电缆线路上安装有多个未投切的阻抗单元，所述方法包括：
6.接收电流采集单元在输电电缆线路运行时采集的电流数据，所述电流数据包括每根电缆线路的电流；
7.根据两根电缆线路的电流的差值判断是否需要进行均流控制，若是，根据所述电流的差值确定阻抗单元的投切数量；
8.根据所述阻抗单元的投切数量，对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元进行投切。
9.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据两根电缆线路的电流的差值判断是否需要进行均流控制，包括：
10.根据两根电缆线路的电流的差值计算所述输电电缆线路的电流不平衡度；
11.在所述电流不平衡度满足预置阈值范围时，判定需要进行均流控制。
12.根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据两根电缆线路的电流的差值计算所述输电电缆线路的电流不平衡度，包括：
13.按照下式计算所述输电电缆线路的电流不平衡度：
[0014][0015]
式中，η表示输电电缆线路的电流不平衡度，δi为两根电缆线路的电流的差值，ir为单根电缆线路的额定电流。
[0016]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述阻抗单元包括依次连接的电容、开关电路和绕制于对应电缆线路的阻抗耦合线圈，所述根据所述电流的差值确定阻抗单元的投切数量，包括：
[0017]
按照下式计算阻抗单元的投切数量：
[0018][0019]
式中，nc表示阻抗单元的投切数量，k为阻抗耦合线圈的匝数，ω为工频角频率，c为电容的电容量，u为输电电缆线路的运行电压，η表示输电电缆线路的电流不平衡度，ir为单根电缆线路的额定电流。
[0020]
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元进行投切，包括：
[0021]
控制电流值较高的电缆线路上相应数量的开关电路处于通路状态。
[0022]
本发明第二方面提供一种用于输电电缆线路双拼运行的均流装置，包括：
[0023]
存储器，用于存储指令；其中，所述指令为可实现如上任意一项能够实现的方式所述的用于输电电缆线路双拼运行的均流方法的指令；
[0024]
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
[0025]
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项能够实现的方式所述的用于输电电缆线路双拼运行的均流方法。
[0026]
本发明第四方面提供一种用于输电电缆线路双拼运行的均流系统，所述输电电缆线路包括并列运行的两根电缆线路，所述系统包括：
[0027]
电流采集单元，用于采集输电电缆运行时采集的电流数据，所述电流数据包括每根电缆线路的电流；
[0028]
阻抗单元，每根电缆线路上安装有多个未投切的所述阻抗单元；
[0029]
均流控制单元，用于接收所述电流数据，根据两根电缆线路的电流的差值判断是否需要进行均流控制，若是，根据所述电流的差值确定阻抗单元的投切数量；根据所述阻抗单元的投切数量，对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元进行投切。
[0030]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述均流控制单元包括用于根据两根电缆线路的电流的差值判断是否需要进行均流控制的判断模块，所述判断模块包括：
[0031]
计算子模块，用于根据两根电缆线路的电流的差值计算所述输电电缆线路的电流不平衡度；
[0032]
判定子模块，用于在所述电流不平衡度满足预置阈值范围时，判定需要进行均流控制。
[0033]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述计算子模块具体用于：
[0034]
按照下式计算所述输电电缆线路的电流不平衡度：
[0035]
[0036]
式中，η表示输电电缆线路的电流不平衡度，δi为两根电缆线路的电流的差值，ir为单根电缆线路的额定电流。
[0037]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述阻抗单元包括依次连接的电容、开关电路和绕制于对应电缆线路的阻抗耦合线圈，所述均流控制单元还包括用于根据所述电流的差值确定阻抗单元的投切数量的确定模块，所述确定模块具体用于：
[0038]
按照下式计算阻抗单元的投切数量：
[0039][0040]
式中，nc表示阻抗单元的投切数量，k为阻抗耦合线圈的匝数，ω为工频角频率，c为电容的电容量，u为输电电缆线路的运行电压。
[0041]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述均流控制单元还包括用于对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元进行投切的控制模块，所述控制模块具体用于：
[0042]
控制电流值较高的电缆线路上相应数量的开关电路处于通路状态。
[0043]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述电流采集单元包括：
[0044]
用于采集单根电缆线路的电流的电流传感器。
[0045]
根据本发明第四方面的一种能够实现的方式，所述均流控制单元包括蓄电池模块，所述系统还包括：
[0046]
取能单元，包括绕有线圈的磁芯和电源管理模块；所述磁芯安装于单根电缆线路，所述线圈的输出端连接所述电源管理模块的输入端，所述电源管理模块的输出端连接所述蓄电池模块。
[0047]
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
[0048]
本发明在双拼输电电缆线路的每根电缆线路上安装有多个未投切的阻抗单元，根据输电电缆线路双拼运行的电流数据判断是否需要进行均流控制，在需要进行均流控制时根据输电电缆线路的两根电缆线路的电流差确定阻抗单元的投切数量，进而根据投切数量对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元进行投切；本发明能够有效调节分配电缆线路内部的电流以实现均流，且不需要停电操作，不会影响线路的正常运行和负荷的正常工作，能够解决现有双拼电缆线路的均流方法不能在运行过程中直接接入阻抗、阻抗值调节不便的技术问题。
附图说明
[0049]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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它的附图。
[0050]
图1为本发明一个可选实施例提供的一种用于输电电缆线路双拼运行的均流系统的结构连接框图；
[0051]
图2为本发明一个可选实施例提供的一种用于输电电缆线路双拼运行的均流系统
的运行示意图；
[0052]
图3为本发明一个可选实施例提供的一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法的流程图；
[0053]
附图标记：
[0054]
1-电流采集单元；2-阻抗单元；3-均流控制单元；4-取能单元；ct-电流传感器；c1-电容；s1-开关电路；t1-阻抗耦合线圈。
具体实施方式
[0055]
本发明实施例提供了一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法、装置及系统，用于解决现有双拼电缆线路的均流方法不能在运行过程中直接接入阻抗、阻抗值调节不便的技术问题。
[0056]
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0057]
本发明提供了一种用于输电电缆线路双拼运行的均流系统。其中，该输电电缆线路包括并列使用的两根电缆线路，分别为第一电缆线路和第二电缆线路。
[0058]
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种用于输电电缆线路双拼运行的均流系统的结构连接框图。
[0059]
本发明实施例提供的均流系统，包括：
[0060]
电流采集单元1，用于采集输电电缆运行时采集的电流数据，所述电流数据包括每根电缆线路的电流；
[0061]
阻抗单元2，每根电缆线路上安装有n个未投切的所述阻抗单元2；
[0062]
均流控制单元3，用于接收所述电流数据，根据两根电缆线路的电流的差值判断是否需要进行均流控制，若是，根据所述电流的差值确定阻抗单元2的投切数量；根据所述阻抗单元2的投切数量，对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元2进行投切。
[0063]
作为一种实施方式，该电流采集单元1包括用于采集单根电缆线路的电流的电流传感器ct。如图2所示，每根电缆线路上设置一个电流传感器ct。该电流传感器ct基于电磁感应原理，测量电缆线路运行时的电流。其内部结构为绕有一定匝数的磁环。在电缆线路运行时，工频电流流过电缆导体，在电缆周围产生工频交变的磁场，由于电流传感器ct内部磁环的磁阻远小于电缆的绝缘介质与空气的磁阻，交变的磁场被大部分集中在磁环内部，从而导致磁环上的绕组产生感应电压。此时可以通过测量电流传感器ct的感应电压的大小判断电缆线路内部电流的大小。
[0064]
其中，均流控制单元3在接收所述电流数据后，根据电流数据中的两根电缆线路的电流计算差值，进而根据该差值判断是否需要进行均流控制。由于电流不平衡会导致两根电缆之间的电流差距明显，具体实现时，可以设定相应的均流控制判断机制，例如差值在预置差值阈值范围时判定需要进行均流控制。
[0065]
作为一种优选的实施方式，所述均流控制单元3包括用于根据两根电缆线路的电
流的差值判断是否需要进行均流控制的判断模块，所述判断模块包括：
[0066]
计算子模块，用于根据两根电缆线路的电流的差值计算所述输电电缆线路的电流不平衡度；
[0067]
判定子模块，用于在所述电流不平衡度满足预置阈值范围时，判定需要进行均流控制。
[0068]
具体实现时，对于该预置阈值范围，可以设置为[η
min
,η
max
]，其中η
min
为输电电缆线路允许的最小电流不平衡度，η
max
为输电电缆线路可能出现的最大电流不平衡度。
[0069]
本发明实施例，根据电流不平衡度进行是否需要均流控制的判断，方法简单便捷。
[0070]
具体实现时，可以根据两根电缆线路的电流的差值，按照实际情况设定不平衡度的计算公式。其中，作为优选，该计算子模块具体用于按照下式计算所述输电电缆线路的电流不平衡度：
[0071][0072]
式中，η表示输电电缆线路的电流不平衡度，δi为两根电缆线路的电流的差值，ir为单根电缆线路的额定电流。
[0073]
阻抗单元2作为实现电缆线路接入阻抗的元件，其可以采用具有控制开关的阻抗器件，其中该控制开关由均流控制单元3进行开通关断的控制，以实现阻抗器件的智能投切。作为一种实施方式，如图2所示，该阻抗单元2包括依次连接的电容c1、开关电路s1和绕制于对应电缆线路的阻抗耦合线圈t1。作为优选，该开关电路s1mosfet开关电路s1。
[0074]
当开关电路s1导通时，电容c1接入阻抗耦合线圈t1的两端，经阻抗耦合线圈t1的作用，电容c1被耦合到对应的电缆线路中，电容c1在电缆线路中的等效阻抗为：
[0075][0076]
式中，zc表示电容c1在电缆线路中的等效阻抗，j表示虚部，c为电容c1的电容c1值，k为阻抗耦合线圈t1的匝数，ω为工频角频率。
[0077]
由上式可知可通过投切电容c1的方式改变电缆线路的阻抗，从而改变电缆的内部电流。本发明实施例，设置了阻抗单元2的具体结构以及阻抗单元2各元件的连接方式，通过该阻抗单元2与均流控制单元3连接，安装方式简单便捷，且易于实现阻抗的投切。
[0078]
基于该阻抗单元2，该均流控制单元3还包括用于根据所述电流的差值确定阻抗单元2的投切数量的确定模块，所述确定模块具体用于：
[0079]
按照下式计算阻抗单元2的投切数量：
[0080][0081]
式中，nc表示阻抗单元2的投切数量，u为输电电缆线路的运行电压。
[0082]
根据阻抗单元2的投切数量nc的计算公式，可以发现阻抗耦合线圈t1的匝数越大，投切数量越多，线路需要的阻抗单元2越多，而线圈匝数越小，线圈漏感越大，耦合效果越差，综合考虑线路上阻抗单元2的数量和阻抗耦合线圈t1的耦合效果，可以设置阻抗耦合线圈t1的匝数为2～3匝。
[0083]
在一种能够实现的方式中，所述均流控制单元3还包括用于对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元2进行投切的控制模块，所述控制模块具体用于：
[0084]
控制电流值较高的电缆线路上相应数量的开关电路s1处于通路状态。
[0085]
进一步地，均流控制单元3包括蓄电池模块，所述系统还包括用于为均流控制单元3供电的取能单元4，如图2所示。其中取能单元4包括绕有线圈的磁芯和电源管理模块；所述磁芯安装于单根电缆线路，所述线圈的输出端连接所述电源管理模块的输入端，所述电源管理模块的输出端连接所述蓄电池模块。基于电磁感应原理，电缆线路内部流通电流，在磁芯周围产生交变磁场，交变磁场在线圈上产生感应电压，感应电压经线圈的输出端输出，经过电源管理模块的整流、稳压等过程，最后输出给蓄电池进行电能存储。
[0086]
本发明实施例，从运行的电缆内部获取电能，无需额外的供电电源，无需定期更换蓄电池，可实现系统的免维护运行。
[0087]
基于上述实施例的用于输电电缆线路双拼运行的均流系统，本发明还提供了一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法。其中该均流方法可由该系统中的均流控制单元3进行执行。
[0088]
请参阅图3，图3示出了本发明实施例提供的一种用于输电电缆线路双拼运行的均流方法的流程图。
[0089]
本发明实施例提供的均流方法，包括步骤s1-s3。
[0090]
步骤s1，接收电流采集单元1在输电电缆线路运行时采集的电流数据，所述电流数据包括每根电缆线路的电流。
[0091]
步骤s2，根据两根电缆线路的电流的差值判断是否需要进行均流控制，若是，根据所述电流的差值确定阻抗单元2的投切数量。
[0092]
在一种能够实现的方式中，所述根据两根电缆线路的电流的差值判断是否需要进行均流控制，包括：
[0093]
根据两根电缆线路的电流的差值计算所述输电电缆线路的电流不平衡度；
[0094]
在所述电流不平衡度满足预置阈值范围时，判定需要进行均流控制。
[0095]
在一种能够实现的方式中，所述根据两根电缆线路的电流的差值计算所述输电电缆线路的电流不平衡度，包括：
[0096]
按照下式计算所述输电电缆线路的电流不平衡度：
[0097][0098]
式中，η表示输电电缆线路的电流不平衡度，δi为两根电缆线路的电流的差值，ir为单根电缆线路的额定电流。
[0099]
在一种能够实现的方式中，所述阻抗单元2包括依次连接的电容c1、开关电路s1和绕制于对应电缆线路的阻抗耦合线圈t1，所述根据所述电流的差值确定阻抗单元2的投切数量，包括：
[0100]
按照下式计算阻抗单元2的投切数量：
[0101]
[0102]
式中，nc表示阻抗单元2的投切数量，k为阻抗耦合线圈t1的匝数，ω为工频角频率，c为电容c1的电容c1量，u为输电电缆线路的运行电压。
[0103]
步骤s3，根据所述阻抗单元2的投切数量，对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元2进行投切。
[0104]
在一种能够实现的方式中，所述对电流值较高的电缆线路上相应数量的阻抗单元2进行投切，包括：
[0105]
控制电流值较高的电缆线路上相应数量的开关电路s1处于通路状态。
[0106]
本发明还提供了一种用于输电电缆线路双拼运行的均流装置，包括：
[0107]
存储器，用于存储指令；其中，所述指令为可实现如上任意一项实施例所述的用于输电电缆线路双拼运行的均流方法的指令；
[0108]
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
[0109]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项实施例所述的用于输电电缆线路双拼运行的均流方法。
[0110]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程及效果，可以参考前述系统实施例中的对应过程及效果，在此不再赘述。
[0111]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0112]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0113]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0114]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0115]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前
述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。