[发明专利]一种电力电缆过电流传送系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电缆领域，特别涉及一种电力电缆过电流传送系统及其控制方法。

背景技术

近几十年，随着科技快速进步、社会生产力大力发展以及物质文明持续发达，人类面临着越来越严峻的能源危机。有效利用大自然赋予人类的丰富的风能、太阳能和潮汐能等清洁、绿色、可再生新能源成为人们解决该危机的一种基本且有效的途径之一。然而，由于这些可再生新能源的产生具有非常强的季节性，且在具体的时间点上又具有很强的随机性，即其产生是一阵一阵，而非持续性的，因此，利用它们产生的电能也具有很强的随机性、时发性和阵发性。电力电缆目前均采用静态标准传送电流，即为有效确保电力的安全传送，电缆持续不断地一直传送的电力其电流有效值I_rms不得超过该电缆最大安全电流有效值I_smax。在可再生新能源特别丰富的时节，电缆系统尽管有时以I_smax大小的电流传送电力，但这些可再生新能源产生的电能也会时常面临着不能及时传送出去的问题，这就意味着失去对相当一部分可再生新能源的利用。

为解决电能不能及时传送出去的问题，目前有多种解决方案，其中，最直接有效的解决办法是按照当地最大风力、最强太阳能等可再生新能源的情况升级电缆系统，但是，这意味着大量人力、物力、财力以及时间的投入，尽管如此，有时这种解决办法甚至不可能实施，究其原因是人们有时根本无法精确、可靠地预知未来的最大风力、最强太阳能等。这些可再生新能源的季节性、阵发性决定了升级后的电缆系统的强大的电力传送能力在绝大多数时间内由于处于闲置状态而都得不到充分利用。即使在风能、太阳能等可再生新能源丰富的时节，这些电缆在大多数时间可能都处于低效利用的状态，因而造成大量社会资源的浪费。

发明内容

针对上述技术问题，本发明利用可再生新能源产生电能的时阵性特点，在充分挖掘电力电缆系统的动态特性的基础上提出一种电力电缆系统过电流传送系统及其控制方法，从根本上提高分布式、智能电网中电缆的电力传送能力，以经济、高效地利用电缆系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种电力电缆过电流传送系统，其包括一电缆，其特征在于：从所述电缆的表层引出三个支路并分别与一电缆系统热模型模块I、一电缆系统热模型模块II和一电缆系统热模型模块III连接；其中，所述电缆系统热模型模块I的输出端分为两支路，其中一支路与一电缆电阻分析模块的输入端连接，另一支路与一电缆芯核温度判断模块的输入端连接；所述电缆电阻分析模块的输出端分为两路，其中一支路与一电缆热功率实时分析模块的输入端连接，另一支路与所述电缆系统热模型模块II的输入端连接；所述电缆芯核温度判断模块判断电缆芯核温度θ_c(t)是否不低于该电缆芯核的温度安全阈值θ_cmax，如果是，则将判断结果输送至所述电缆系统模块II，否则，所述电缆芯核温度判断模块无输出；从所述电缆上引出第四支路且分别与所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III连接，用于将所述电缆中的电力电流有效值传送至所述电缆热功率实时分析模块以及所述电缆系统热模型模块III；所述电缆热功率实时分析模块的输出端连接所述电缆系统热模型模块I的输入端，用于将所述电缆热功率实时分析模块实时分析出来的电缆热功率传输至所述电缆系统热模型模块I，以精确估计电缆的芯核温度；所述电缆系统热模型模块III的输出端分别连接所述电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II的输入端，用于将其分析出来的电缆热特征参数传输给所述电缆系统热模型模块I和电缆系统热模型模块II，以反映电缆的实际热状况；所述电缆系统热模型模块II的输出为所述电缆中电力电流的控制值。

所述电缆系统热模型模块I、电缆系统热模型模块II和电缆系统热模型模块III均基于所述电缆的n阶热模型而建立，且具有相同的热特征参数；所述n阶热模型包括n阶串联的RC网络，n阶串联的所述RC网络涉及流入所述电缆的热功率p(t)、所述电缆外周围空气的温度θ_a、第i阶RC网络的温度θ_i(t)、第i阶RC网络的热阻R_i、第i阶RC网络的热容C_i、流入第i阶RC网络热容中的热功率p_i,1、流经第i阶RC网络热阻并流入下一个RC网络中的热阻p_i,2，其中1≤i≤n；所述热特征参数为各阶所述RC网络中的热阻R_i和热容C_i。

流入所述电缆的热功率p(t)的计算公式为: