一种根据覆冰线路温度自动调节输出电流的融冰系统的制作方法

技术特征：

1.一种根据覆冰线路温度自动调节输出电流的融冰系统，其特征在于，所述系统包括：

温度现场监控传感模块、温度光纤光栅调节模块、覆冰现场监控传感模块、覆冰光纤光栅调节模块、监控计算模块、融冰电源模块和覆冰线路；

所述覆冰线路由所述融冰电源模块的直流侧引出，分别连接用于获取覆冰线路导线温度数据的所述温度现场监控传感模块和用于获取覆冰线路导线外径数据的所述覆冰现场监控传感模块；

所述温度现场监控传感模块双向连接所述温度光纤光栅调节模块；

所述覆冰现场监控传感模块双向连接所述覆冰光纤光栅调节模块；

所述温度光纤光栅调节模块和所述覆冰光纤光栅调节模块分别连接所述监控计算模块，所述监控计算模块连接所述融冰电源模块。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度数据包括：导线温度T_i、环境温度T_e和导线与冰交界面的温度T₀；所述外径数据包括：导线覆冰后的外径D和导线外径d。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度现场监控传感模块双向连接所述温度光纤光栅调节模块包括：

所述温度光纤光栅调节模块用于通过掺铒光纤放大器对用于采集所述覆冰线路导线温度数据的光信号和用于携带所述覆冰线路导线温度数据的返回信号进行光放大，向所述温度现场监控传感模块发送用于采集所述覆冰线路导线温度数据的光信号并接收携带所述覆冰线路导线温度数据的返回信号。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述覆冰现场监控传感模块双向连接所述覆冰光纤光栅调节模块包括：

所述覆冰光纤光栅调节模块用于通过掺铒光纤放大器对用于采集所述覆冰线路导线外径数据的光信号和用于携带所述覆冰线路导线外径数据的返回信号进行光放大，向所述覆冰现场监控传感模块发送用于采集所述覆冰线路导线外径数据的光信号并接收携带所述覆冰线路导线外径数据的返回信号。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度光纤光栅调节模块和所述覆冰光纤光栅调节模块分别连接所述监控计算模块，所述监控计算模块连接所述融冰电源模块包括：

所述监控计算模块用于根据所述温度数据，所述外径数据和导线融冰的热平衡公式(1-1)计算融冰时间t和融冰电流I的关系及临界融冰电流I_c，并控制所述融冰电源模块输出所述融冰电流I，输出时间为融冰时间t；所述导线融冰的热平衡公式(1-1)为：

I²R₀t＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅ (1-1)

I：融冰电流；

R₀导线温度为0℃时的导线电阻；

Q₁：被融化部分的冰的温度从导线环境温度T_e升温至导线与冰交界面的温度T₀所吸收的热量；

Q₂：融化冰所需吸收的热量；

Q₃：未被融化的冰温度变化吸收的热量；

Q₄：导线温度从导线环境温度T_e升温至导线与冰交界面的温度T₀所吸收的热量；

Q₅：冰表面散失的热量。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，根据所述温度数据，所述外径数据和导线融冰的热平衡公式(1-1)计算临界融冰电流I_c包括：

$\begin{array}{c}{I}_C={\left[\frac{{2\mathrm{\πk}}_i(T_0-T_i)}{R_0\ln \left(\frac{D+2d}{D}\right)}\right]}^{\frac{1}{2}}={(\frac{{2\mathrm{\πk}}_i}{R_0\ln \frac{D_i}{D}}\×T_i)}^{\frac{1}{2}}-\frac{0.851075612T_i}{(T_i-T_e)\ln \left(\frac{D+2d}{D}\right)}=\\ 4.05503055\×{10}^{-8}(D+2d){(T_e+273)}^3+\{4.16942731463\×{10}^{-3}C\·R_e^n+{\left[\frac{(T_i-T_e){(D+2d)}^3}{\frac{(T_i+T_e)}{2}+273}\right]}^{0.25}\}\end{array}---(1-2)$

式(1-2)中，T_e为导线环境温度，T₀为导线与冰交界面的温度，T_i为导线温度，D为导线覆冰后的外径，d为导线外径，R₀导线温度为0℃时的导线电阻，R_e为雷诺数，k_i为导热系数，n和C均为环境系数根据式(1-3)确认；

其中，R_e为雷诺数，计算公式为：

$R_e=7.517442\×{10}^4{D}_i{v}_a,\left(\begin{array}{c}40\≤R_e\<4000,C=0.683,n=0.466\\ 4000\≤R_e\<40000,C=0.193,n=0.618\\ 40000\≤R_e\<400000,C=0.0266,n=0.805\end{array}\right)---(1-3)$

式(1-3)中，D_i为冰层厚度，v_a为风速，n和C均为环境系数根据式(1-3)确认。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，计算融冰时间t和融冰电流I的关系为：

$\begin{array}{c}t\×{10}^{-6}=\frac{3.01047574135d(D+d)-1.0540915D(0.1073D+d)}{2(I^2-{\mathrm{Ic}}^2)R_0}\×T_i+337.9145\×\frac{D(0.1073D+d)}{(I^2-{\mathrm{Ic}}^2)R_0}\\ -\frac{6.0209514827d(D+d)+2.444420A_{\mathrm{Al}}+3.6989A_{\mathrm{Fe}}}{(I^2-{\mathrm{Ic}}^2)R_0}\×T_e(I>I_c)\end{array}---(1-4)$

式中，D为导线覆冰后的外径，d为导线外径，I为融冰电流，I_C为临界融冰电流，R₀导线温度为0℃时的导线电阻，T_i为导线温度，T_e为导线环境温度，A_Al为导线铝部横截面积，A_Fe 为导线钢部横截面积。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控计算模块还用于当导线温度超过限定温度时，控制所述融冰电源模块停止输出融冰电流。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述覆冰线路包括：输电线路和光纤复合架空地线。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述融冰电源模块包括：断路器、熔断器、接触器、电流互感器、升压变压器、晶闸管整流器、霍尔电流传感器和霍尔电压传感器；

发电机或变电站电源的输出端依次连接所述断路器、熔断器、接触器、电流互感器、升压变压器；所述晶闸管整流器包括：依次并联的第一支路、第二支路和第三支路，其中，所述第一支路、第二支路和第三支路均包括两个串联的晶闸管；所述升压变压器的三相输出端分别与所述第一支路、第二支路和第三支路中两个串联的晶闸管之间的连接点相连；

所述霍尔电压传感器分别与所述晶闸管整流器的第一支路、第二支路和第三支路并联；所述霍尔电流传感器的一端连接所述霍尔电压传感器的一端，所述霍尔电流传感器的另一端与所述晶闸管整流器的输出端连接。