一种输电线无功功率损耗检测方法和系统的制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种输电线路无功功率损耗检测方法和系统，该方法包括：采集待检测覆冰线路的状态信息；利用所述状态信息计算得出所述待检测覆冰线路的初始截面的电场分布和磁场分布；在所述待检测覆冰线路上以所述初始截面为起点顺序选取截面，根据所述初始截面的电场分布和磁场分布递推得到各截面的电场分布和磁场分布；利用所述各截面的电场分布和磁场分布得到所述待检测覆冰线路的三维空间电磁场分布；根据所述三维空间电磁场分布计算得到所述待检测覆冰线路的无功功率损耗。该方法充分考虑了输电线路覆冰造成的影响，从而使无功功率损耗的计算更准确，满足了无功补偿的要求。
【专利说明】一种输电线无功功率损耗检测方法和系统
【技术领域】
[0001] 本申请涉及输电线路无功补偿【技术领域】，尤其涉及一种输电线路无功功率损耗检 测方法和系统。
【背景技术】
[0002] 无功功率是电力系统设计运行中的一个重要因素，与电力系统能否安全稳定运行 及电力经济息息相关。在电力系统中，异步电动机和变压器等设备要消耗大量的无功功 率，如果这些无功功率不能及时地得到补偿的话，会对电网的安全、稳定运行产生不利影 响。首先，用电设备没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维 持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。另外， 系统缺乏无功功率时就会造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发 挥。近几十年来，随着经济的发展，人们对电能质量的要求越来越高，而保持电网中适量 的无功功率，是电网安全、稳定、经济运行的重要保障。
[0003] 目前，对新建输电线的无功补偿规划，都是单一的基于输送容量和线路的分布参 数计算，只考虑了线路的固定参数值，而并没有考虑周围的环境因素对线路参数的影响。这 种设计只能在环境气候比较温和的地区有效，然而在冬季环境比较恶劣的东北地区或其他 地区，输电线覆冰比较严重，而输电线覆冰对输电线周围的电场会产生影响，造成无功功率 的损耗，因此基于传统计算方法规划的无功补偿方式，无法满足这种状态下的无功补偿要 求，导致无功补偿的不准确。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本申请提供了一种输电线路无功功率损耗检测方法和系统，以克服现 有技术中在进行无功功率损耗计算时没有考虑线路覆冰而导致结果不准确进而无法满足 无功补偿要求的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
[0006] 一种输电线路无功功率损耗检测方法，包括：
[0007] 采集待检测覆冰线路的状态信息；
[0008] 利用所述状态信息计算得出所述待检测覆冰线路的初始截面的电场分布和磁场 分布；
[0009] 在所述待检测覆冰线路上以所述初始截面为起点顺序选取截面，根据所述初始截 面的电场分布和磁场分布递推得到各截面的电场分布和磁场分布；
[0010] 利用所述各截面的电场分布和磁场分布得到所述待检测覆冰线路的三维空间电 磁场分布；
[0011] 根据所述三维空间电磁场分布计算得到所述待检测覆冰线路的无功功率损耗。
[0012] 优选的，所述状态信息包括：初始端的电压、电流以及所述待检测覆冰线路的介电 常数。
[0013] 优选的，所述初始截面的电场分布利用矩量-模拟电荷法计算得到；
[0014] 所述初始截面的磁场分布利用毕奥-沙伐定律计算得到。
[0015] 优选的，所述各截面的电场分布和磁场分布具体根据频域有限差分算法由所述初 始截面的电场分布和磁场分布递推得到。
[0016] 优选的，所述无功功率损耗具体利用坡印亭矢量与能量损耗在无源介质空间中的 关系计算得到。
[0017] 一种输电线路无功功率损耗检测系统，包括：采集模块、初始计算模块、递推模块、 三维构建模块和损耗计算模块；
[0018] 所述采集模块，用于采集待检测覆冰线路的状态信息；
[0019] 所述初始计算模块，用于利用所述状态信息计算得出所述待检测覆冰线路的初始 截面的电场分布和磁场分布；
[0020] 所述递推模块，用于在所述待检测覆冰线路上以所述初始截面为起点顺序选取截 面，根据所述初始截面的电场分布和磁场分布递推得到各截面的电场分布和磁场分布；
[0021] 所述三维构建模块，用于利用所述各截面的电场分布和磁场分布得到所述待检测 覆冰线路的三维空间电磁场分布；
[0022] 所述损耗计算模块，用于根据所述三维空间电磁场分布计算得到所述待检测覆冰 线路的无功功率损耗。
[0023] 优选的，所述采集模块采集的状态信息包括：初始端的电压、电流以及所述待检测 覆冰线路的介电常数。
[0024] 优选的，所述初始计算模块利用矩量-模拟电荷法计算得到所述初始截面的电场 分布；
[0025] 所述初始计算模块利用毕奥-沙伐定律计算得到所述初始截面的磁场分布。
[0026] 优选的，所述递推模块具体根据频域有限差分算法由所述初始截面的电场分布和 磁场分布递推得到所述各截面的电场分布和磁场分布。
[0027] 优选的，所述损耗计算模块具体利用坡印亭矢量与能量损耗在无源介质空间中的 关系计算得到所述无功功率损耗。
[0028] 由以上技术方案可知，本申请提供了一种输电线路无功功率损耗检测方法和系 统，该方法包括：采集待检测覆冰线路的状态信息；利用所述状态信息计算得出所述待检 测覆冰线路的初始截面的电场分布和磁场分布；在所述待检测覆冰线路上以所述初始截面 为起点顺序选取截面，根据所述初始截面的电场分布和磁场分布递推得到各截面的电场分 布和磁场分布；利用所述各截面的电场分布和磁场分布得到所述待检测覆冰线路的三维空 间电磁场分布；根据所述三维空间电磁场分布计算得到所述待检测覆冰线路的无功功率损 耗。该方法充分考虑了输电线路覆冰造成的影响，从而使无功功率损耗的计算更准确，满足 了无功补偿的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 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的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0030] 图1为本申请实施例一提供的一种输电线路无功功率损耗检测方法的流程图；
[0031] 图2为本申请实施例一提供的不同形状和厚度的覆冰示意图；
[0032] 图3为本申请实施例一提供的一种薄覆冰时不同覆冰形状无功损耗变化曲线；
[0033] 图4为本申请实施例一提供的一种厚覆冰时不同覆冰形状无功损耗变化曲线；
[0034] 图5为本申请实施例二提供的一种输电线路无功功率损耗检测系统的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0035] 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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036] 为克服现有技术中在进行无功功率损耗计算时没有考虑线路覆冰而导致结果不 准确进而无法满足无功补偿要求的问题，本申请提供了一种输电线路无功功率损耗检测方 法和系统，具体方案如下所述：
[0037] 实施例一
[0038] 本申请实施例一提供了一种输电线路无功功率损耗检测方法，如图1所示，图1为 本申请实施例一提供的一种输电线路无功功率损耗检测方法的流程图。该方法包括：
[0039] SlOl :采集待检测覆冰线路的状态信息。
[0040] 其中，状态信息包括：初始端的电压、电流以及所述待检测覆冰线路的介电常数。
[0041] 具体的，通过气象台获得架空线路沿线的气候情况，对冬季气候恶劣的地区的输 电线路采用该方式进行无功功率损耗的计算。
[0042] S102:利用状态信息计算得出待检测覆冰线路的初始截面的电场分布和磁场分 布。
[0043] 其中，在本申请中，初始截面的电场分布利用矩量-模拟电荷法计算得到，初始截 面的磁场分布利用毕奥-沙伐定律计算得到。
[0044] 具体的，计算输电线不规则覆冰的二维电场分布时，由于覆冰主要改变了导线周 围的介电系数，对磁场不产生影响，因而主要利用矩量-模拟电荷法针对电场分布进行计 算，矩量_模拟电荷法的数学模型归结为以电位函数f为未知量的泊松方程或拉普拉斯方 程的定解问题。
[0045] 电位控制方程：
【权利要求】
1. 一种输电线路无功功率损耗检测方法，其特征在于，包括： 采集待检测覆冰线路的状态信息； 利用所述状态信息计算得出所述待检测覆冰线路的初始截面的电场分布和磁场分 布； 在所述待检测覆冰线路上以所述初始截面为起点顺序选取截面，根据所述初始截面的 电场分布和磁场分布递推得到各截面的电场分布和磁场分布； 利用所述各截面的电场分布和磁场分布得到所述待检测覆冰线路的三维空间电磁场 分布； 根据所述三维空间电磁场分布计算得到所述待检测覆冰线路的无功功率损耗。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态信息包括：初始端的电压、电流 以及所述待检测覆冰线路的介电常数。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始截面的电场分布利用矩量-模拟 电荷法计算得到； 所述初始截面的磁场分布利用毕奥_沙伐定律计算得到。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各截面的电场分布和磁场分布具体 根据频域有限差分算法由所述初始截面的电场分布和磁场分布递推得到。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无功功率损耗具体利用坡印亭矢量 与能量损耗在无源介质空间中的关系计算得到。
6. -种输电线路无功功率损耗检测系统，其特征在于，包括：采集模块、初始计算模 块、递推模块、三维构建模块和损耗计算模块； 所述采集模块，用于采集待检测覆冰线路的状态信息； 所述初始计算模块，用于利用所述状态信息计算得出所述待检测覆冰线路的初始截面 的电场分布和磁场分布； 所述递推模块，用于在所述待检测覆冰线路上以所述初始截面为起点顺序选取截面， 根据所述初始截面的电场分布和磁场分布递推得到各截面的电场分布和磁场分布； 所述三维构建模块，用于利用所述各截面的电场分布和磁场分布得到所述待检测覆冰 线路的三维空间电磁场分布； 所述损耗计算模块，用于根据所述三维空间电磁场分布计算得到所述待检测覆冰线路 的无功功率损耗。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述采集模块采集的状态信息包括：初始 端的电压、电流以及所述待检测覆冰线路的介电常数。
8. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述初始计算模块利用矩量-模拟电荷法 计算得到所述初始截面的电场分布； 所述初始计算模块利用毕奥-沙伐定律计算得到所述初始截面的磁场分布。
9. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述递推模块具体根据频域有限差分算 法由所述初始截面的电场分布和磁场分布递推得到所述各截面的电场分布和磁场分布。
10. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述损耗计算模块具体利用坡印亭矢量 与能量损耗在无源介质空间中的关系计算得到所述无功功率损耗。
【文档编号】G01R21/00GK104360151SQ201410636789
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】李俊杰, 刘玲, 周倩, 文一宇, 陈涛, 徐瑞林 申请人:国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国家电网公司