基于热路模型和马尔科夫链的碳纤维复合芯导线载流量估计研究

摘要

碳纤维复合芯(ACCC)导线作为一种新型高温低弧垂导线，与传统架空导线相比具有重量轻、强度大、耐高温、弧垂低、导电率高、载流量大、耐腐蚀等优点，可解决电力负荷急速增长和输电走廊选择困难等问题，是目前最具发展潜力的新型导线之一。然而，由于ACCC导线发展时间较短，其载流量估计方法研究较少，导致现有ACCC导线线路载流量多由静态热定值法确定，限制了导线输电能力。因此，为挖掘导线输电潜力，提高ACCC导线运行的经济性和安全性，本文对ACCC导线载流估计方法展开了相关研究。
　　本文首先研究了IEEE标准模型、IEC标准模型及热路模型等传统ACSR导线载流量计算模型，对各模型参数计算方法进行了对比，并分析了各常用模型的优缺点，为ACCC导线热路模型的建立奠定了理论基础。
　　随后，基于热电类比理论，以ACCC导线为研究对象，建立了ACCC导线热路模型，并选用粒子群优化算法对模型未知参数进行辨识求解。以国产ACCC-240/35导线为对象，搭建了导线载流温升实验平台，在不同加载电流下，对自然对流条件下的ACCC导线进行了载流温升实验和交流电阻测量实验。结果表明，所提ACCC导线交流电阻计算方法最大误差小于1.2％，模型计算误差不超过2.2％，本文建立的ACCC导线热路模型及其参数辨识方法能够有效地确定模型参数，可较准确地描述导线的热动态过程，为导线载流量估计提供模型依据。
　　最后，为解决自然气象条件下，环境热阻随机扰动对载流量估计精度造成的影响，本文提出了基于热路模型与马尔科夫链的ACCC导线载流量估计方法。该方法通过对模型等效环境热阻序列进行马尔科夫链模拟，能以过载概率的形式确定导线动态载流量。户外条件下进行的ACCC导线载流温升实验结果表明，所提方法载流量估计值与实测值基本相符。该方法可为ACCC导线输电能力的挖掘提供基础，并为ACCC导线线路的安全经济运行提供保障。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 碳纤维复合芯导线研究现状

1．2．2 架空导线载流量计算模型研究现状

1．3 本文主要研究工作

2 架空导线载流量计算模型

2．1 IEEE标准模型

2．1．1 架空导线热平衡方程

2．1．2 IEEE标准模型参数计算

2．2 IEC标准模型

2．3 传统架空导线热路模型

2．3．1 热电类比理论

2．3．2 热路模型原理

2．3．3 热路模型参数计算

2．4 本章小结

3 碳纤维复合芯导线热路模型

3．1 碳纤维复合芯导线热路模型的建立

3．2 参数辨识目标函数及其原理

3．2．1 参数辨识目标函数

3．2．2 参数辨识原理

3．3 碳纤维复合芯导线温升实验平台设计

3．4 碳纤维复合芯导线热路模型验证与分析

3．4．1 模型参数辨识结果

3．4．2 模型精度验证

3．5 本章小结

4 基于马尔科夫链的ACCC导线载流量估计方法研究

4．1 马尔科夫链原理

4．2 ACCC导线载流量估计方法原理

4．3 方法验证与分析

4．3．1 稳态电流下的载流量估计验证

4．3．2 动态电流下的载流量估计验证

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况