一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，包括以下步骤考虑输电元件运行时的温度变化因素，建立输电线路热平衡模型；对负荷进行预测，利用指数平滑方法对输电线路热定值预测特点进行分析，对影响因素进行预测；以系统总能耗最小为目标，根据负荷预测和输电线路热定值预测结果，满足约束条件下，实时调整机组出力以进行调度。本发明专利技术针对传统的SCED建模中设定输电线路静态热定值过于保守的问题，提出了将DTR技术与SCED相结合的模型，充分利用DTR技术所带来的输电线路传输极限的提高，松弛了模型中的网络约束，增大了系统的约束域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法。
技术介绍
20世纪70年代末，以提高输电线路载荷能力为目的的动态热定值(DTR)概念被提出以来，迅速得到广泛关注，并得到实践应用，故DTR一直被认为是输电线路具备温度、环境等量测的综合系统装置。研究表明，相比传统静态热定值(STR)，DTR可以显著提高输电线路载荷能力，这无疑在当今资源紧张的情况下，为充分提高和挖掘输电线路传输能力提供了有效的手段。随着DTR的发展，其在电力系统中的应用越来越广泛，在电力系统运行中，利用DTR减少备用容量需求，减少弃风容量，减少切负荷容量等应用越来越多。近年来，将DTR技术应用于电力系统经济调度问题得到重视。早期经济调度多应用传统的等微增率原理，直接对机组进行各时段出力分配，但该方法不易满足机组各时段爬坡速度约束。之后出现了基于前瞻技术的考虑机组爬坡约束的动态经济调度方法(dynamic economic dispatch，DED)，该类调度问题多采用动态规划(dynamic programming，DP)法进行求解，DP法利用了机组爬坡速度约束的弱耦合特点，但仅能保证结果为每时段最优。安全约束经济调度(security constrained economic dispatch，SCED)既能满足机组在连续时段上的爬坡速度约束，又能保证电网的安全运行。将输电线路的动态热定值技术与电力系统安全经济调度相结合，可以提高整个系统的安全性与经济性。为了将DTR技术应用于电力系统安全经济调度，需对未来时刻输电线路动态热定值进行预测。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，本专利技术首先通过指数平滑方法，分别对影响输电线路动态热定值的各个气象要素(风速、气温、日照)进行预测，进而得到未来时刻输电线路动态热定值的预测值，将该预测值应用到电力系统安全经济调度当中，动态热定值的引入可以增加输电线路的传输极限，使得原有约束域增大，从而在保证整个系统安全性的前提下，增加了系统运行的经济性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，包括以下步骤：(1)考虑输电元件运行时的温度变化因素，建立输电线路热平衡模型；(2)对负荷进行预测，利用指数平滑方法对输电线路热定值预测特点进行分析，对影响因素进行预测；(3)考虑输电线路动态热定值的SCED在日前安全约束机组组合(security constrained unit commitment，SCUC)确定的日机组启停发电计划基础上，以系统总能耗最小为目标，根据负荷预测和输电线路热定值预测结果，满足约束条件下，实时调整机组出力以进行调度。所述步骤(1)中，综合考虑载流、风速、风向、日照和气温因素的基础上建立输电线路电热耦合规律的输电线路热平衡模型。所述步骤(1)中，载流、风速、风向、日照和气温因素中的环境参数，通过输电元件动态增容方法测得。所述步骤(2)中，利用平滑平均数将数据数列的数量差异抽象化的原理，对历史的统计数据进行加权修习，使得修习后的数据信息排除异常数据的影响，得到预测对象变动的基本趋势。所述步骤(2)中，采用指数平滑方法，分别对影响输电线路热定值的风速、气温和日照进行预测。所述步骤(3)中，以正常状态下全网发电费用最小为目标。所述步骤(3)中，约束条件包括节点功率平衡约束，式中，Cj为j节点的负荷预测值，为网损，NC分别为发电机节点及负荷节点集合。所述步骤(3)中，约束条件包括发电机节点输出功率约束：式中，PGi、分别为发电节点i有功输出功率下、上限值。所述步骤(3)中，约束条件包括发电机节点功率调节速率约束：发电机节点功率调节速率约束上式中，为调度起始点发电节点输出功率，节点发电功率调节最大速率，Δt对应调度周期时间长度，即为从调度初始状态到未来Δt时刻正常运行状态发电节点有功功率的最大允许调节量。所述步骤(3)中，约束条件包括网络安全约束：式中，I(0)为正常情况下线路载流量，为线路载流上限，即前文中队输电线路热定值的预测值，I(l)为线路载流矢量，l＝0表示正常工况，l表示线路l断开后线路的载流量，NLO为可能发生断线的线路集合。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术充分利用DTR技术所带来的输电线路传输极限的提高，松弛了模型中的网络约束，增大了系统的约束域；(2)本专利技术设所提出的方法可以在保证系统运行安全的基础上明显降低系统的运行成本，有利于电力系统安全、经济运行；(3)本专利技术观测计及DTR的SCED模型可知，在约束条件中增加了N-1网络安全约束，保证了优化结果的安全性，同时在网络安全约束中引入DTR预测结果，提高了输电线路的传输极限，使得约束域增大，在保证系统安全性的基础上提高了系统运行的经济性。附图说明图1为本专利技术风速预测结果与真实值比较示意图；图2为本专利技术气温预测结果与真实值比较示意图；图3为本专利技术日照强度预测结果与真实值比较示意图；图4为本专利技术热定值预测结果与真实值比较示意图；图5为本专利技术的6节点电网结构图；图6为本专利技术的G2机组出力对比图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。1输电线路热平衡方程(Heat Balance Equation，HBE)运行条件下，输电元件温度变化与运行环境及状态相关，对架空输电线路而言，其温度变化主要受载流、风速、风向、日照、气温等因素的影响。输电线路热平衡方程(Heat Balance Equation，HBE)即是在综合考虑上述因素的基础上对输电线路电热耦合规律的数学建模，具体表达如下：其中，等式右侧4个热量计算式分别为：电阻发热项ql(t)＝I2Rref[1+α(Tl(t)-Td)]，日照吸热项qs(t)＝EtAtD，对流散热项qc(t)＝Ac(Tl(t)-Ta(t))和热辐射散热项qr(t)＝Ar[(273+Tl(t))4-(273+Ta(t))4]。t表示时间，s；m为单位导体的质量，kg/m；Cp为导体材料的比热容，J/(kg·℃)；Tl为线路运行平均温度，℃；I为流过导体的电流，A；Rref为导体制造商规定的额定环境温度(Td)下的单位长度的电阻，Ω/m，输电线路电阻随温度的变化在一定范围内近似线性关系，α为导体材料的电阻温度系数；Ta(t)为导体周围环境的温度。Ac和Ar分别为对流换热系数和辐射换热系数，它们受导体材料、几何特性及周围环境因素的影响；Et为太阳辐射功率密度；Ar为导体的吸收率；D为导体直径。上述环境参数在实际中均可通过输电元件动态增容技术实测获得。2基于指数平滑法的热定值预测2.1指数平滑方法通过简单的指数平滑预测对输电线路热定值预测特点进行分析，指数平滑预测法是一种简单易行，应用十分广泛的短期时间序列预测方法，它是利用平滑平均数可以将数据数列的数量差异抽象化的原理，对历史的统计数据进行加权修习，使得修习后的数据信息排除异常数据的影响，从而显示出预测对象变动的基本趋势。它具有两个显著特点：1、充分利用全部历史数据和相关信息；2、遵循“重近轻远”，使时间序列所包含的历史规律性能显著地体现出来。若{本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：包括以下步骤：(1)考虑输电元件运行时的温度变化因素，建立输电线路热平衡模型；(2)对负荷进行预测，利用指数平滑方法对输电线路热定值预测特点进行分析，对影响因素进行预测；(3)考虑输电线路动态热定值的安全约束经济调度在日前安全约束机组组合确定的日机组启停发电计划基础上，以系统总能耗最小为目标，根据负荷预测和输电线路热定值预测结果，满足约束条件下，实时调整机组出力以进行调度。

【技术特征摘要】
1.一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：包括以下步骤：(1)考虑输电元件运行时的温度变化因素，建立输电线路热平衡模型；(2)对负荷进行预测，利用指数平滑方法对输电线路热定值预测特点进行分析，对影响因素进行预测；(3)考虑输电线路动态热定值的安全约束经济调度在日前安全约束机组组合确定的日机组启停发电计划基础上，以系统总能耗最小为目标，根据负荷预测和输电线路热定值预测结果，满足约束条件下，实时调整机组出力以进行调度。2.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(1)中，综合考虑载流、风速、风向、日照和气温因素的基础上建立输电线路电热耦合规律的输电线路热平衡模型。3.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(1)中，载流、风速、风向、日照和气温因素中的环境参数，通过输电元件动态增容方法测得。4.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(2)中，利用平滑平均数将数据数列的数量差异抽象化的原理，对历史的统计数据进行加权修习，使得修习后的数据信息排除异常数据的影响，得到预测对象变动的基本趋势。5.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(2)中，采用指数平滑方法，分别对影响输电线路热定值的风速、气温和日照进行预测。6.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(3)中，以正常状态下全网发电费用最小为目标。7.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(3)中，约束条件包括节点功率平衡约束，式中，Cj为j节点的负荷预测值，为网损，NC分别为发电机节点及负荷节点集合。8.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(3)中，约束条件包括发电机节点输出功率约束： P ‾ G i ≤ P G i 0 ≤ P ‾ G i i ∈ N G - - - ( 7 ) ]]>式中，PGi、分别为发电节点i有功输出功率下、上限值。9.如权利要求1所述的一种考虑输电线路动态热定值的安全调度方法，其特征是：所述步骤(3)中，约束条件包括发电机节点功率调节速率约束：发电机节点功率调节速率约束 - Δtr r a m p G i max ≤ P G i ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海城，杜明田，赵泉刚，薛莉，王鹏举，李丽丽，张君，杨洪波，王波，高红梅，李红梅，王孟夏，韦志清，韩学山，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司滨州供电公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37