[发明专利]基于物联网技术动态提高输电线路输送容量的系统及方法

说明书

本发明为一种基于物联网技术动态提高输电线路输送容量的系统及方法，其至少包含环境监测系统和交叉跨越距离监测系统，并通过通信网络进行数据交互。其中，环境监测系统安装于输电线路铁塔上，其包含温度监测装置、风速监测装置、日照强度监测装置、环境数据处理单元及环境通信单元。交叉跨越距离监测系统安装于线路导线上最接近跨越物的位置，其包含导线温度传感器、测距器、距离数据处理单元及距离通信单元；通过网络将上述系统互联实现信息交互应用，获取环境温度、风速及日照强度、导线线温及电气距离的数据，并传送至物联网平台计算导线实时的最大输送容量，为电网调度工作人员操作提供可靠的数据支撑，从而实现动态提高输电线路输送容量。

技术领域

本发明为一种应用于输电线路的基于物理联网技术动态提高输电线路输送容量的系统及方法。

背景技术

现有输电线路是靠导线传输电能，而传输电能的能力取决于导线的分裂根数和单根导线的截面，并且导线载流量是决定输电线路极限输送容量的重要因素。所谓导线的载流量是指在给定的设计条件，例如给定的日照强度、风速、环境温度下导线能够持续承载而不至于超过规定的温度限值的最大电流。在现行的设计规程《110kV～750kV架空输电线路设计规范》(GB 50545-2010)中规定了导线的允许温度，常用的钢芯铝绞线宜采用70℃，必要时可采用80℃。但在线路设计时，导线对地面、建筑物、树木、铁路、道路、河流、管道、索道及各种架空线路的距离，是根据导线运行温度+40℃(若导线按允许温度+80℃设计时，导线运行温度取+50℃)情况或覆冰无风情况求得的最大弧垂计算的垂直距离。这样实际上在导线达到允许温度时导线弧垂变大将导致局部区段存在对各种跨越物(障碍物)不能满足安全距离的情况。

故此，对于输电线路而言其极限输送容量可能受限于局部区段的交叉跨越距离要求而不能达到最大的设计容量。此外由于导线的载流量是与环境温度、风速及日照强度等多个因素相关，其值是会随外界环境变化而发生变化的。具体为，现有的输电线路设计是按照导线运行温度进行交叉跨越距离的设计，这样在计算输电线路输送容量时环境温度是按照最热月每日最高温度的月平均值，日照强度按照天晴、日光直射导线通常取1000W/m²，这样计算载流量的条件跟实际绝大多数运行时间的外部环境相比要严苛，也就是说相对于绝大多数运行时间下线路实际允许的最大输送容量相比，线路设计载流量打了折扣，而且无法实现输电线路根据实时变化的极限输送量进行调整。

并且，随着物联网技术的发展，出现了通过实时监测外界环境及输电线路的运行参数进行输送线路输送量动态采集并调整预警的系统，例如：

专利1：《输电线路输送容量动态测算系统及方法》是通过输电线路上的数据采集终端、通过通信网络与数据采集终端相连的监控主站以及与监控主站通信连接的数据采集与监视控制子系统、所述的数据采集终端至少包括导线张力传感器、温度传感器和风力传感器。通过监测准确地动态确定线路最大容许输送容量，提升电网输送能力，从而提高原有线路的利用率，达到少建或缓建输电线路的目的；

专利2：《一种输电线路动态增容摩尔根载流量的监测方法》是通过实时采集稳态时输电线路的气象数据及导线稳态温度参数发送给监控中心，监控中心根据气象数据及导线稳态温度参数通过导线稳态载流量计算公式计算导线稳态载流量，并根据稳态载流量计算公式建立输电线路摩尔根载流量简化公式，得出输电线路的动态增容摩尔根载流量，从而得到输送线路的输送容量，调度人员可以参考此结果对输电线路的输送容量进行调整，使输电线路在最大负荷状态下安全运行，并可实现早期预警等功能；

专利3：《一种特高压输电线路导线监测系统》则是通过在导线节点或金具处安装导线温度传感器，并通过无线通讯网络将传感器测量温度发送至中央数据处理单元，由中央数据处理单元将温度数据进行模数转换，并传送至后台分析系统，并根据温度及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量，当导线的输送容量达到上限危险临界值时发出报警信息，从而调度人员可以及时采取补救措施，从而确保特高压输电线路的正常运行；