一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法，包括如下步骤：S1、根据无功就地平衡原则，以无功补偿节点为分解点划分子系统，并在子系统内基于电网固有结构特性确定无功补偿容量，以此确定系统运行的最优补偿；S2、调度中心根负荷节点最大负荷值确定电缆的可增容值ΔL，并制定可投切的约束条件Z；S3、在无功功率补偿容量受限的情况下，采用启发式回推算法进行修正补偿；S3、计算潮流或者根据当前的潮流量测，以网损P

【技术实现步骤摘要】
一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法
本专利技术涉及输配电安全
，具体的，涉及一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法。
技术介绍
随着电网的发展，电力电缆在电力系统中的应用越来越广泛，其管理检测维护的工作量也越来越大。同时，城市用电需求的快速增加，对电力电缆的线路容量供电可靠性提出了更高的要求。配电网无功补偿是降低配电系统网损和提高电网电压水平的一种有效而经济的手段，无功补偿的目的是实现无功功率的就地平衡，当对于节点线路的投切需要考虑线路自身的可增容范畴，其中电力电缆的载流量是电缆运行中受环境条件和负荷影响的重要动态参数，其重要性涉及输电线路的安全可靠、经济合理的运行以及电缆寿命问题。因此，对电力电缆的动态载流量和剩余负荷能力进行在线连续监测，为电力系统调度人员提供关于电缆可利用负载能力的信息，有助于系统调度人员在未来的负荷分配时做出更合理的决策，实现电力电缆的动态增容和电缆资源的最充分化利用。制约电缆载流量提高的决定性因素是电缆长期运行的最高允许温度，为保证电缆寿命，线芯温度不能超过该长期耐受温度(如XLPE电缆为90℃)。一旦线芯温度超过该限值，电缆绝缘将迅速热老化，甚至可能会发生因局部过热而导致的热击穿，诱发供电事故。然后线芯经过绝缘层、护套层、铠装层、内衬层的层层包裹，现有的测温装置很难检测到线芯的真实温度，一般是经过数学建模的方式通过体表温度预测线性温度，但数学建模需要考虑的电缆安装的环境因数太多，模型建立困难，且预测效果往往不太理想。中国专利，公开号：CN107818239，公开日：2018年3月20日，公开了一种高压电缆导体温度预测方法和系统，所述方法包括：利用给定的电缆结构数据和暂态热路模型，建立电缆导体的温度预测计算的系数矩阵模型；在形成系数矩阵时，利用循环赋值对矩阵进行赋值，并在形成系数矩阵后，计算矩阵的特征值和特征向量；根据所述特征值和特征向量构造积分函数模型，对所述积分函数模型进行积分，获取导体温度预测模型；检测高压电缆导体的电流值，利用所述导体温度预测模型并根据预测时刻和所述电流作值，得到预测的导体温度值。该方法并没有一套预检测器材真实采集电缆温度数据以及负载数据并以此建立模型的基础，其得到的实验数据存在理想值情况，缺乏真实性。中国专利，公开号：CN104330659B，公开日：2017年2月15日，涉及一种基于电缆传热模型的准动态增容方法，用于排管内部的电缆增容，包括以下步骤：1)根据电缆全线的工况，在瓶颈电缆段建立数据采集系统，进行当日数据测量；2)根据数据采集系统当日测得的瓶颈电缆段的数据，建立并以日为单位更新次日瓶颈电缆段的电缆传热模型；3)根据次日瓶颈电缆段的电缆传热模型，估算瓶颈电缆段中待增容电缆次日的载流量，实现电缆增容。该方案以日为单位监测的电缆热量与负荷的关系，但考量的环境因素较多，比如需要考虑土壤热阻、系数金属护套损耗等导致模型建立复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决地下电缆真实温度检测困难导致的电力线路投切决策存在的安全隐患的问题，提出了一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法，通过将最小网损作为目标函数，制定投切的约束条件，预测试系统给电缆提供测试环境得到真实的测量数据建立起导体、电缆表皮温度值以及电缆负载的函数关系，然后实时监测电缆表皮温度值得到导体温度值，进而可以得到电力电缆增容的可增范围，保障了电力增容的安全可靠性能。为实现上述技术目的，本专利技术提供的一种技术方案是，一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法，包括如下步骤：S1、根据无功就地平衡原则，以无功补偿节点为分解点划分子系统，并在子系统内基于电网固有结构特性确定无功补偿容量，以此确定系统运行的最优补偿；S2、调度中心根负荷节点最大负荷值确定电缆的可增容值ΔL，并制定可投切的约束条件Z；S3、在无功功率补偿容量受限的情况下，采用启发式回推算法进行修正补偿；S3、计算潮流或者根据当前的潮流量测，以网损PLoss最小为目标进行全网补偿优化，遍历解空间确定最终的补偿方案；无功补偿容量采用下列公式表示：其中，FLG(i、j)表示第i个负荷节点和第j个无功电源节点；N表示子系统负荷节点数，M表示无功电源节点数，QL(i)表示第i个负荷节点，QG(j)表示第j个无功电源节点；可增容值为ΔL＝QLd(i)-QL(i)，其中，QLd(i)表示第i条线路电缆的可承载负荷最大值，因此，约束条件Z为：当第i条支路的负荷变大时，计算第i条线路电缆的可增容值，调度中心根据的启发式回推算法将前一个补偿节点无功容量作为增量节点给第i节点补充容量，其容量补充需要满足约束条件。FLG表示负荷与电源的互联矩阵，其表达式为其中YLL和YLG分别为负荷节点间的互联导纳矩阵和负荷-发电机节点间的互联导纳矩阵，该矩阵可由区分电源节点和负荷节点后的节点导纳方程予以表示：其中，和分别为电源和负荷节点注入电流和节点电压向量，YGG、YGL、ILG和YLL为区分电源节点和负荷节点后节点导纳矩阵的各子阵；网损PLoss表示为：i∈j表示节点i和节点j直接相连，gij为支路i-j的电导，该支路首末节点分别为节点i、节点j；为节点电压向量；以网损最小目标就对应值最小化线路两端电压的向量差，其中节点电压向量可以根据节点导纳方程计算得到。在确定系统运行的最优补偿前需要对支路电缆的可增容特性做试验分析，建立电缆运行受环境影响的特性模型，特性模型的建立包括如下步骤：S11、通过预测试系统构建电缆运行的环境温度Te及湿度Da，获得电缆表面温度与导体温度的函数关系Tc＝H(Tf,Te,Da),其中Tc为导体温度，Tf为电缆表面温度；S12、控制中心获取地下电缆附近安装的环境监控器采集的环境数值以及安装在地下电缆上的温度监控器的温度数值；S13、控制中心周期性读取地下电缆的实时负载QL(i)，将电缆负载Li与监控系统获得的电缆表面温度Tf、环境温度Te及湿度Da关联，获得样本数据；S14、获得足够的样本数据后构建函数Tc＝G(QL(i),Te,Da)，依据当前环境温度Te及湿度Da，获得电缆的动态最大负载QLd(i)，动态最大负载QLd(i)使得G(QLd(i),Te,Da)＝Tc_max，Tc_max为线缆工作温度上限值；S15、控制中心周期性将动态最大负载QLd(i)反馈给调度中心，作为增容上限，控制中心周期性根据(Tf,Te,Da)，计算导体温度Tc，若Tc>k·Tc_max，k为安全系数，k<1,则控制中心向调度中心发出告警，并指示调度中心降低电缆的负载L。本方案中，由于与测试系统中是通过恒温测量装置给电缆提供一个恒温环境(其中恒温环境的温度值可以根据恒温测量装置设定)，用来采集电缆的导体(电芯)与表面之间的温度数据，根据采集到的多组环境温度Te、湿度Da、导体温度Tc以及电缆表面温度Tf作为样本采用神经网络算法建立函数关系模型，根据神经网络算法计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、根据无功就地平衡原则，以无功补偿节点为分解点划分子系统，并在子系统内基于电网固有结构特性确定无功补偿容量，以此确定系统运行的最优补偿；/nS2、调度中心根负荷节点最大负荷值确定电缆的可增容值ΔL，并制定可投切的约束条件Z；/nS3、在无功功率补偿容量受限的情况下，采用启发式回推算法进行修正补偿；/nS3、计算潮流或者根据当前的潮流量测，以网损P

【技术特征摘要】
1.一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据无功就地平衡原则，以无功补偿节点为分解点划分子系统，并在子系统内基于电网固有结构特性确定无功补偿容量，以此确定系统运行的最优补偿；
S2、调度中心根负荷节点最大负荷值确定电缆的可增容值ΔL，并制定可投切的约束条件Z；
S3、在无功功率补偿容量受限的情况下，采用启发式回推算法进行修正补偿；
S3、计算潮流或者根据当前的潮流量测，以网损PLoss最小为目标进行全网补偿优化，遍历解空间确定最终的补偿方案；
无功补偿容量采用下列公式表示：

其中，FLG(i、j)表示第i个负荷节点和第j个无功电源节点；N表示子系统负荷节点数，M表示无功电源节点数，QL(i)表示第i个负荷节点，QG(j)表示第j个无功电源节点；
可增容值为ΔL＝QLd(i)-QL(i)，其中，QLd(i)表示第i条线路电缆的可承载负荷最大值，因此，约束条件Z为：当第i条支路的负荷变大时，计算第i条线路电缆的可增容值，调度中心根据的启发式回推算法将前一个补偿节点无功容量作为增量节点给第i节点补充容量，其容量补充需要满足约束条件。


2.根据权利要求1所述的一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法，其特征在于，在确定系统运行的最优补偿前需要对支路电缆的可增容特性做试验分析，建立电缆运行受环境影响的特性模型，特性模型的建立包括如下步骤：
S11、通过预测试系统构建电缆运行的环境温度Te及湿度Da，获得电缆表面温度与导体温度的函数关系Tc＝H(Tf,Te,Da),其中Tc为导体温度，Tf为电缆表面温度；
S12、控制中心获取地下电缆附近安装的环境监控器采集的环境数值以及安装在地下电缆上的温度监控器的温度数值；
S13、控制中心周期性读取地下电缆的实时负载QL(i)，将电缆负载Li与监控系统获得的电缆表面温度Tf、环境温度Te及湿度Da关联，获得样本数据；
S14、获得足够的样本数据后构建函数Tc＝G(QL(i),Te,Da)，依据当前环境温度Te及湿度Da，获得电缆的动态最大负载QLd(i)，动态最大负载QLd(i)使得G(QLd(i),Te,Da)＝Tc_max，Tc_max为线缆工作温度上限值；
S15、控制中心周期性将动态最大负载QLd(i)反馈给调度中心，作为增容上限，控制中心周期性根据(Tf,Te,Da)，计算导体温度Tc，若Tc>k·Tc_max，k为安全系数，k<1,则控制中心向调度中心发出告警，并指示调度中心降低电缆的负载L。


3.一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法，其特征在于，适用于一种配电网线路投切决策系统，所述一种配电网线路投切决策系统包括预测试系统、监控系统、控制中心以及调度中心，
所述预测试系统构建电缆运行的环境温度Te及湿度Da，获得电缆表面温度与导体温度的函数关系Tc＝H(Tf,Te,Da),其中Tc为导体温度，Tf为电缆表面温度；
所述监控系统包括沿电缆布设的温度监控器和环境监控器，温度监控器监测电缆表面温度，环境监控器监控电缆附近的环境温度Te及湿度Da，温度监控器以及环境监控器均与控制中心连接；
所述控制中心与调度中心通信连接，用于对监控系统采集的数据进行分析指导调度中心执行调度动作；
所述温度监控器包括有安装在地下电缆上用于测量电缆表皮温度的热电偶温度监测器；
所述预测试系统包括有待测试电缆、用于给待测试电缆提供恒温测量环境的恒温测量装...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晔，杨京才，王法，叶剑烽，汤东升，钟伟东，钱伟杰，宋同，王康雄，王徽，洪晓燕，余晔，刘达，范汛墨，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，嘉兴恒创电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33