基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法技术

本发明专利技术公开了一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法，包括获取与融冰的相关的气象因素和导线因素，按照融冰计算公式计算出融冰电流和融冰时间的关系，确定相应的融冰电流和融冰时间对输电线路进行融冰的步骤。本发明专利技术充分考虑了融冰过程中重力作用的影响，以热平衡和热交换原理为基础推导出输电线路融冰计算公式，其计算结果更符合输电线路融冰工作实际，为线路抗冰提供更为准确的数量依据，该方法的思路清晰，计算方便，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气工程
，具体涉及一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法。
技术介绍
冰灾是电网安全运行的重大隐患。2008年初，我国南方地区遭遇了严重的冰灾，电网损失惨重。并且受近年来极端气候不断频发的影响，仍然有可能爆发类似于2008年的特别严重冰灾。为保障电网安全稳定运行，电网覆冰后需要及时开展线路融冰工作，因此需要开展输电线路融冰计算模型研究。传统的导线覆冰融冰计算模型一般根据导线覆冰总量计算，然而，这种计算方法未充分考虑融冰过程中重力作用的影响，融冰计算结果与实际情况存在一定的差异，导致准确度不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法，充分考虑融了冰过程中重力作用的影响，以热平衡和热交换原理为基础推导出输电线路融冰计算公式，其计算结果更符合输电线路融冰工作实际，为线路抗冰提供更为准确的数量依据。该方法的思路清晰，计算方便，实用性强。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)获取与融冰的相关的气象因素和导线因素，其中气象因素包括空气温度、空气粘度和风速，导线因素包括导线直径、导线电阻和导线覆冰厚度；(2)按照融冰计算公式计算出融冰电流和融冰时间的关系，融冰计算公式为：I=η8T·1R0·K·ρice·(πΦ2-Φ2·arccosφΦ+2φΦ2-φ2-πφ2)-πR0λθa[0.64(UΦν)0.2+0.5(UΦν)0.61]]]>式中，I为融冰电流；T为融冰时间；η为修正系数，η的取值范围为(0,1.5]；R0为导线电阻；K为冰的融化热，K＝3.35×105J/kg；ρice为覆冰的密度；Φ为导线覆冰后的直径；φ为导线直径；λ为空气导热系数；θa为空气温度；U为风速；ν为空气粘度；(3)依据步骤(2)计算出的融冰电流和融冰时间的关系，确定相应的融冰电流和融冰时间对输电线路进行融冰。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术针对传统的导线覆冰融冰计算模型未充分考虑融冰过程中重力作用影响的不足，提出了一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法，充分考虑融了冰过程中重力作用的影响，以热平衡和热交换原理为基础推导出输电线路融冰计算公式，其计算结果更符合输电线路融冰工作实际，为线路抗冰提供更为准确的数量依据。该方法的思路清晰，计算方便，实用性强。附图说明图1为本专利技术的输电线路融冰方法中导线覆冰的结构示意图。图2为本专利技术的输电线路融冰方法中导线融冰的结构示意图。图3为本专利技术的输电线路融冰方法中导线融冰区域的结构示意图。图例说明：1、导线；2、覆冰。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法，包括以下步骤：(1)获取与融冰的相关的气象因素和导线因素，其中气象因素包括空气温度、空气粘度和风速，导线因素包括导线直径、导线电阻和导线覆冰厚度；(2)按照融冰计算公式计算出融冰电流和融冰时间的关系，融冰计算公式为：I=η8T·1R0·K·ρice·(πΦ2-Φ2·arccosφΦ+2φΦ2-φ2-πφ2)-πR0λθa[0.64(UΦν)0.2+0.5(UΦν)0.61]]]>式中，I为融冰电流；T为融冰时间；η为修正系数，η的取值范围为(0,1.5]；R0为导线电阻；K为冰的融化热，K＝3.35×105J/kg；ρice为覆冰的密度；Φ为导线覆冰后的直径；φ为导线直径；λ为空气导热系数；θa为空气温度；U为风速；ν为空气粘度；上述修正系数通过反复试验获得，每一种导线对应一种修正系数；(3)依据步骤(2)计算出的融冰电流和融冰时间的关系，确定相应的融冰电流和融冰时间对输电线路进行融冰。上述融冰计算公式的推导过程如下：(1)导线与空气的热交换量计算假设空气温度为θa(℃)，导线温度为θb(℃)，导线直径为φ(m)，覆冰后直径为Φ(m)，当导线发生覆冰时，导线可以近似为光滑圆柱体。在此条件下，单位长度导线与空气间的热交换量ΔQ(W/m)可通过下式计算：ΔQ＝πh(θb-θa)Φ  (1)式中，h为导热交换系数，计算公式如下：h=λNuΦ---(2)]]>式中，λ(W/m℃)为空气导热系数；Nu为努塞尔特系数，可表示为圆柱体周围湍气流的雷诺兹数Re的函数，如下式：Nu＝0.64Re0.2+0.2Re0.61  (3)Re=UΦν---(4)]]>式中，U(m/s)为风速，ν(m2/s)为空气粘度。将式(2)-(4)代入式(1)，可得到单位长度导线与空气间的热交换量的一般计算公式为：ΔQ=πλ(θb-θa)[0.64(UΦν)0.2+0.2(UΦν)0.61]---(5)]]>由于冰水混合物的温度为0℃，当导线发生覆冰时，θb＝0，式(5)可简化为：ΔQ=-πλθa[0.64(UΦν)0.2+0.2(UΦν)0.61]---(6)]]>由式(6)可知，导线与空气间的热交换量主要受空气温度、风速、导线直径、空气导热系数和空气粘度的影响。(2)、导线覆冰融化脱落所需的热量计算传统的导线覆冰融化所需的热量根据导线覆冰总量计算，也即图1中阴影部分覆冰总量融化所需的热量。然而，由于重力作用的影响，导线覆冰融化脱落只需要将导线上部的覆冰融化，也即图2中斜线阴影部分的导线覆冰。因此，单位长度导线覆冰融化脱落所需热能总量QW的计算公式如下所示：QW＝Qice+ΔQ  (7)式中，ΔQ为导线与空气的热量交换，也即热能的损失量；Qice为图2中斜线阴影部分的覆冰融化所需热量，其计算公式如下：Qice＝K·ρice·Vice/T  (8)式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)获取与输电线路融冰相关的气象因素和导线因素，其中气象因素包括空气温度、空气粘度和风速，导线因素包括导线直径、导线电阻和导线覆冰厚度；(2)按照融冰计算公式计算出融冰电流和融冰时间的关系，融冰计算公式为：I=η8T·1R0·K·ρice·(πΦ2-Φ2·arccosφΦ+2φΦ2-φ2-πφ2)-πR0λθa[0.64(UΦv)0.2+0.2(UΦv)0.61]]]>式中，I为融冰电流；T为融冰时间；η为修正系数，η的取值范围为(0,1.5]；R0为导线电阻；K为冰的融化热，K＝3.35×105J/kg；ρice为覆冰的密度；Φ为导线覆冰后的直径；φ为导线直径；λ为空气导热系数；θa为空气温度；U为风速；ν为空气粘度；(3)依据步骤(2)计算出的融冰电流和融冰时间的关系，确定相应的融冰电流和融冰时间对输电线路进行融冰。...

【技术特征摘要】
1.一种基于重力作用计算模型的输电线路融冰方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)获取与输电线路融冰相关的气象因素和导线因素，其中气象因素包括空气温度、空
气粘度和风速，导线因素包括导线直径、导线电阻和导线覆冰厚度；
(2)按照融冰计算公式计算出融冰电流和融冰时间的关系，融冰计算公式为：
I=η8T·1R0·K·ρice·(πΦ2-Φ2·arccosφΦ+2φΦ2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，郭俊，张红先，方针，李波，谭艳军，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司防灾减灾中心，
类型：发明
国别省市：北京;11