一种基于电缆传热模型的准动态增容方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于电缆传热模型的准动态增容方法，用于排管内部的电缆增容，包括以下步骤：1)根据电缆全线的工况，在瓶颈电缆段建立数据采集系统，进行当日数据测量；2)根据数据采集系统当日测得的瓶颈电缆段的数据，建立并以日为单位更新次日瓶颈电缆段的电缆传热模型；3)根据次日瓶颈电缆段的电缆传热模型，估算瓶颈电缆段中待增容电缆次日的载流量，实现电缆增容。与现有技术相比，本发明具有方法先进、实时性好、效果显著等优点。
【专利说明】一种基于电缆传热模型的准动态增容方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力领域，尤其是涉及一种基于电缆传热模型的准动态增容方法。
【背景技术】
[0002] 目前大型城市电网的中心城区用电负荷大、电缆通道资源紧张，部分重载线路已 成为明显的输电瓶颈，通过电缆增容来挖掘现有电缆的输电潜力，对缓解城市供电压力有 重要意义。
[0003] 目前电缆载流量计算普遍采用的IEC60287、IEC853、JB/T10181. 3-2000标准，是 针对稳态计算的，不适合计算动态负荷。而且电缆载流量是在设计阶段确定的，由于电缆传 热环境的复杂性和不确定性，设计人员通常作最不利散热假设，以得到一个足够安全的电 流值。在电缆寿命周期内调度部门都将使用该值。这就造成了电缆载流量普遍存在取值过 于保守、误差较大的问题，不能充分发挥电缆的输电能力。
[0004] 所谓电缆动态增容，即：给定电流，实时预测电缆导体到达指定温度的时间；或者 给定过载时间，实时预测电缆导体不超过指定温度的最大电流。但该方法缺少公认的标准， 效果尚待检验。从不同敷设方式看，电缆动态增容对于隧道敷设方式难度相对低一些，而排 管敷设方式，由于涉及相邻电缆的相互影响，难以实现准确的动态计算。国内有一些电缆安 装了动态增容系统，但仅将光纤测温数据用于防外破、消防；不敢真正地根据动态计算结果 将电缆超设计容量运行
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法先进、实时 性好、效果显著的基于排管电缆传热模型的准动态增容方法。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007] -种基于电缆传热模型的准动态增容方法，用于排管内部的电缆增容，包括以下 步骤：
[0008] 1)根据电缆全线的工况，在瓶颈电缆段建立数据采集系统，进行当日数据测量；
[0009] 2)根据数据采集系统当日测得的瓶颈电缆段的数据，建立并以日为单位更新次日 瓶颈电缆段的电缆传热模型；
[0010] 3)根据次日瓶颈电缆段的电缆传热模型，估算瓶颈电缆段中待增容电缆次日的载 流量，实现电缆增容。
[0011] 所述的步骤2)具体包括以下步骤：
[0012] 21)根据当日测得的电缆与排管之空间介质的温度0 m与经过赋初值计算获得的 浸水温度<和未浸水温度< 比较，判断排管内是否浸水，获得电缆表面与排管内表面之间 空间热阻T4_i的值；
[0013]22)获得当日的瓶颈电缆段的土壤热阻系数Pe;
[0014] 23)获得当日的瓶颈电缆段的混凝土热阻系数P。；
[0015] 24)将当日的电缆表面与排管内表面之间空间热阻T4_i、土壤热阻系数Pe和混凝 土热阻系数P。代入，得到次日瓶颈电缆段的电缆传热模型为：
[0016] ilRTi+Rd+A DL+Ra+A片入公（T3+T4)]+Wd0. 51\=0「0 c
[0017] T4 = T4_1+T4_2+T4_ 3
【权利要求】
1. 一种基于电缆传热模型的准动态增容方法，用于排管内部的电缆增容，其特征在于， 包括以下步骤： 1) 根据电缆全线的工况，在瓶颈电缆段建立数据采集系统，进行当日数据测量； 2) 根据数据采集系统当日测得的瓶颈电缆段的数据，建立并以日为单位更新次日瓶颈 电缆段的电缆传热模型； 3) 根据次日瓶颈电缆段的电缆传热模型，估算瓶颈电缆段中待增容电缆次日的载流 量，实现电缆增容。
2. 根据权利要求1所述的一种基于电缆传热模型的准动态增容方法，其特征在于，所 述的步骤2)具体包括以下步骤： 21) 根据当日测得的电缆与排管之空间介质的温度em与经过赋初值计算获得的浸水 温度<和未浸水温度< 比较，判断排管内是否浸水，获得电缆表面与排管内表面之间空间 热阻IV1的值； 22) 获得当日的瓶颈电缆段的土壤热阻系数P。； 23) 获得当日的瓶颈电缆段的混凝土热阻系数P。； 24) 将当日的电缆表面与排管内表面之间空间热阻IV1、土壤热阻系数P。和混凝土热 阻系数P。代入，得到次日瓶颈电缆段的电缆传热模型为： I2 [RI\+R (1+ X D T2+R (1+ X 汴 X 2) (T3+T4) ] +WdO. 5I\ = 0「0 c T4 - T4_1+T4_2+T4-3
其中，I为载流量，R为工作温度下的导体交流电阻，Wd为绝缘介质损耗，a 1为护套和 屏蔽损耗因数，A 2为金属铠装损耗因数，T1为导体与金属护套间绝缘层热阻，T2为金属护 套与铠装层之间内衬层热阻,T3为电缆外护层热阻，T4为电缆表面与周围环境之间热阻，0。 为环境温度，0 i为电缆导体温度，T^1为电缆表面与排管内表面之间空间热阻，T4_2为排管 本身热阻，T4_3为排管外部热阻，U、V、Y为常数，0 m为电缆与排管之空间介质的温度，D。。为 电缆外径，Au为排管混凝土材料的热阻系数，D。为排管外径，Dd为排管内径，N为排管内有 负荷电缆根数，P。为排管周围土壤的热阻系数，P。为混凝土的热阻系数，Lg为排管埋深，Ig为排管混凝土预制件中心的埋设深度，rb为排管混凝土预制件等效半径，Dpg为排管外径； 25)重复步骤21)-24)，更新次日瓶颈电缆段的传热模型。
3. 根据权利要求2所述的一种基于电缆传热模型的准动态增容方法，其特征在于，所 述的步骤22)具体包括以下步骤： 221) 确定土壤热阻系数P。的范围为0. 6-1. 2 ; 222) 在土壤热阻系数取值范围内，求解瓶颈电缆段电缆的热网络节点方程，获得瓶颈 电缆段的导引孔温度Q6，热网络节点方程为：
其中，G1为导体表面的温度，G2为绝缘中部的温度，G3为金属护套表面的温度，e 4为电缆表面的温度，e5为排管内壁的温度，06为导引孔的温度，Q1为导体损耗，Q 2为绝缘 介损，Q3为金属护套损耗； 223) 根据测得瓶颈电缆段的导引孔温度$，，当4和06的差值绝对值最小时，此时 96对应的土壤热阻系数即为土壤热阻系数P。。
4. 根据权利要求3所述的一种基于电缆传热模型的准动态增容方法，其特征在于，所 述的步骤23)具体包括以下步骤： 231) 确定混凝土热阻系数P。的范围为0. 6-1. 2 ; 232) 根据步骤222)获得瓶颈电缆段的电缆表面温度04: 233) 根据测得瓶颈电缆段的电缆表面温度％，当0和04的差值绝对值最小时，此时 Q4对应的土壤热阻系数即为混凝土热阻系数P。。
【文档编号】G01R31/00GK104330659SQ201410562427
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】李红雷, 贺林, 杨凌辉, 胡正勇, 祝达康 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司