考虑暂态稳定过程的输电线路动态增容方法、系统及介质技术方案

考虑暂态稳定过程的输电线路动态增容方法、系统及介质，包括获取输电线路微气象数据和导线状态参数；将输电线路微气象数据和导线状态参数带入预先构建的暂态模型中进行迭代获取导线时序动态载流量限额；通过对导线时序动态载流量限额进行载流量安全预警值、绝缘距离安全预警值和温度阈值滚动校核，确定最终导线时序动态载流量限额；其中，暂态模型是基于输电线路微气象数据和导线状态考虑导线温升的暂态过程构建的。本发明专利技术采用考虑导线温升的暂态过程构建的暂态模型进行迭代获取导线时序动态载流量限额，使得获取得导线时序动态载流量限额更符合实际需求，不易出现不符合规范或危险现象。或危险现象。或危险现象。

【技术实现步骤摘要】
考虑暂态稳定过程的输电线路动态增容方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及输电线路在线监测及运行控制
，具体涉及考虑暂态稳定过程的输电线路动态增容方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]输电线路是高效、快捷的能源输送通道，随着我国用电需求急剧增大和高比例可再生能源大量并网，提升输电系统的传输能力已经成为亟待解决的突出问题。目前柔性交流输电技术(FACTS)、同杆多回方式、紧凑型输电技术、动态无功补偿技术等为提高线路输送能力提供了技术方案。但通过新建输电线路或改造现有线路结构以提高电网送电能力势必面临着建设周期长、投资大、受环境政策、土地资源约束等问题。输电线路动态增容技术可以在不改变现有输电系统结构和确保电网运行安全的前提下显著提高线路输送能力，具有很好的应用前景。
[0003]输电线路动态增容技术是在不突破技术规程的条件下，对导线状态(导线温度、张力、弧垂等)和气象条件(风速、日照、环境温度等)等进行监测，根据数学模型计算出导线的最大允许载流量，从而充分利用线路客观存在的隐形容量，提高输电线路的输送容量。
[0004]现行技术规程规定的输电线路的额定容量是为防止线路重载运行时产生过热故障而制定的线路静态热容量极限值。该极限值是依据最恶劣气象条件(如晴天高温、无风等)，为保证线路安全运行而计算的保守值。各国按照所处自然环境的差异，选取不同的边界条件(计算参数取值)。其中我国规定最为严格。按中国和国际电工委员会(IEC)的条件计算的热容量，可相差15％～20％。但最恶劣气象边界条件同时发生的概率很小，据统计仅为0.02％。根据实践可知，动态增容一般可提高容量的10％～30％，可以为调度和运行提供方便。
[0005]目前，输电线路的动态增容技术虽得到广泛研究，但在电网实际运行中尚未得到广泛应用，除了收到传感感知技术、通信技术和数据收集处理技术等实测技术的限制原因外，还存在如下因素：
[0006](1)目前我国现行110kV～750kV架空输电线路设计规范(GB 50545—2010)中，仅涉及设定边界条件的导线稳态中长期增容载流量计算，并未考虑导线温升的暂态过程。电网实际运行时，暂态过程一般发生在负荷高峰和特殊运行方式下，一般持续的时间不会太长。
[0007]当处于用电高峰时段，若完全按照长期允许运行条件决定的载流量，则无法充分利用线路的隐性送电容量。另一方面，若电网出现N
‑
1故障，导线升温至最大工作允许温度也需要一定时间，这是也需用通过暂态过程分析，为调度部门提供应急调度处理的有效时间，即现有技术未考虑暂态过程的影响。
[0008](2)现行设计规范(GB 50545—2010)中，计算导线最大允许载流量时，钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线的允许温度宜取70℃～80℃。该规范虽然给出了允许温度限值，但并未明确其含义。事实上根据现有研究，该温度限值可理解为导线的平均允许温度限值，即并未
考虑导线运行时内部温度场的因素，忽略了导线径向温差对其载流量的影响，因此未考虑导线径向温度差的影响，可能得到偏于不安全的调度允许载流量结果。
[0009](3)现行设计规范(GB 50545—2010)中，按照经济电流密度设计的线路，正常容量运行时，导线温度一般约为29℃～42.3℃，即使在事故输送量下，线路重载运行时，导线温度可能达到最高允许运行温度，但时间较短，仅为20～30min，弧垂变化不足以导致放电事故发生，故考虑基建投资，对于一般线路，除了大跨越和跨越干线铁路、高速公路按导线允许的最高温度计算弧垂外，其他都是按照导线运行温度40℃或者覆冰无风条件计算弧垂对跨越物的净距。但目前线路普遍面临负荷抬升的需求，夏季尤其面临长期高温运行，导线运行温度势必导致对弧垂状态评估的失准，因此很容易出现导线对地距离或交叉跨越距离不符合规范的现象，甚至会出现分裂导线的粘连、绞扭、对地放电、树竹放电甚至线路跳闸等危害。

技术实现思路

[0010]为了解决现有技术未考虑导线径向温度差的影响，可能得到偏于不安全的调度允许载流量结果，且导线允许温度与弧垂设计温度不一致，很容易出现导线对地距离或交叉跨越距离不符合规范的现象的问题，本专利技术提出了考虑暂态稳定过程的输电线路动态增容方法，包括：
[0011]获取输电线路微气象数据和导线状态参数；
[0012]将所述输电线路微气象数据和导线状态参数带入预先构建的暂态模型中进行迭代获取导线时序动态载流量限额；
[0013]通过对所述导线时序动态载流量限额进行载流量安全预警值、绝缘距离安全预警值和温度阈值滚动校核，确定最终导线时序动态载流量限额；
[0014]其中，所述暂态模型是基于输电线路微气象数据和导线状态考虑导线温升的暂态过程构建的。
[0015]可选的，所述通过对所述导线时序动态载流量限额进行载流量安全预警值、绝缘距离安全预警值和温度阈值滚动校核，确定最终导线时序动态载流量限额，包括：
[0016]判断所述导线时序动态载流量限额是否超过载流量安全预警值；
[0017]当超过所述载流量安全预警值时，判断所述导线温度与第一温度阈值和第二温度阈值的大小，基于判断结果更新或校核导线时序动态载流量限额，直至本时段线路处理完毕，得到最终线路实时动态载流量限额；
[0018]当未超过所述载流量安全预警值时，更新导线时序动态载流量限额；
[0019]其中，所述温度阈值包括第一温度阈值和第二温度阈值，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。
[0020]可选的，所述判断所述导线温度与第一温度阈值和第二温度阈值的大小，基于判断结果更新或校核导线时序动态载流量限额，直至本时段线路处理完毕，包括：
[0021]当导线温度大于第一温度阈值小于第二温度阈值时，考虑导线径向温差影响下，结合弧垂和应力的函数关系得到导线弧垂和净空距离；
[0022]在所述净空距离未超过设定的绝缘距离安全预警值时，判断本时段线路处理是否完毕，若是，则将所述导线时序动态载流量限额作为最终线路实时动态载流量限额，否则，
校核导线时序动态载流量限额，将校核后的导线时序动态载流量限额作为导线时序动态载流量限额，继续判断导线时序动态载流量限额是否超过载流量安全预警值；
[0023]当导线温度小于第一温度阈值时，计算新稳态下导线热稳定输送能力，更新动态载流量限额。
[0024]可选的，所述考虑导线径向温差影响下，结合弧垂和应力的函数关系得到导线弧垂和净空距离，包括：
[0025]考虑导线径向温差影响，将设定次数测量的导线表面温度取最大值，作为导线表面温度，并由所述导线表面温度和导线参数得到钢芯温度；
[0026]由所述钢芯温度、导线参数、已知状态下的参数得到待求状态下的水平应力；
[0027]基于所述待求状态下的水平应力结合弧垂和应力的函数关系，得到待求状态下的导线弧垂；
[0028]基于所述待求状态下的导线弧垂计算净空距离；
[0029]其中，所述导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑暂态稳定过程的输电线路动态增容方法，其特征在于，包括：获取输电线路微气象数据和导线状态参数；将所述输电线路微气象数据和导线状态参数带入预先构建的暂态模型中进行迭代获取导线时序动态载流量限额；通过对所述导线时序动态载流量限额进行载流量安全预警值、绝缘距离安全预警值和温度阈值滚动校核，确定最终导线时序动态载流量限额；其中，所述暂态模型是基于输电线路微气象数据和导线状态考虑导线温升的暂态过程构建的。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对所述导线时序动态载流量限额进行载流量安全预警值、绝缘距离安全预警值和温度阈值滚动校核，确定最终导线时序动态载流量限额，包括：判断所述导线时序动态载流量限额是否超过载流量安全预警值；当超过所述载流量安全预警值时，判断所述导线温度与第一温度阈值和第二温度阈值的大小，基于判断结果更新或校核导线时序动态载流量限额，直至本时段线路处理完毕，得到最终线路实时动态载流量限额；当未超过所述载流量安全预警值时，更新导线时序动态载流量限额；其中，所述温度阈值包括第一温度阈值和第二温度阈值，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述导线温度与第一温度阈值和第二温度阈值的大小，基于判断结果更新或校核导线时序动态载流量限额，直至本时段线路处理完毕，包括：当导线温度大于第一温度阈值小于第二温度阈值时，考虑导线径向温差影响下，结合弧垂和应力的函数关系得到导线弧垂和净空距离；在所述净空距离未超过设定的绝缘距离安全预警值时，判断本时段线路处理是否完毕，若是，则将所述导线时序动态载流量限额作为最终线路实时动态载流量限额，否则，校核导线时序动态载流量限额，将校核后的导线时序动态载流量限额作为导线时序动态载流量限额，继续判断导线时序动态载流量限额是否超过载流量安全预警值；当导线温度小于第一温度阈值时，计算新稳态下导线热稳定输送能力，更新动态载流量限额。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述考虑导线径向温差影响下，结合弧垂和应力的函数关系得到导线弧垂和净空距离，包括：考虑导线径向温差影响，将设定次数测量的导线表面温度取最大值，作为导线表面温度，并由所述导线表面温度和导线参数得到钢芯温度；由所述钢芯温度、导线参数、已知状态下的参数得到待求状态下的水平应力；基于所述待求状态下的水平应力结合弧垂和应力的函数关系，得到待求状态下的导线弧垂；基于所述待求状态下的导线弧垂计算净空距离；其中，所述导线参数包括：外径、钢芯直径、导线径向导热系数；所述已知状态下的参数包括：已知状态下的水平应力、电线综合比载、线路高差角。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述钢芯温度按下式计算：式中，T
IN
为钢芯温度；为N次测量中所得表面温度的最大值；D为导线外径；D 1
为钢芯直径；λ
r
为导线径向导热系数；为导线单位截面积最大热量；I为安全热稳载流量；为导线温度为时的交流电阻值；T
ci
为第i次测量所得表面温度，N为测量次数。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断本时段线路处理是否完毕，包括：判断所述导线时序动态载流量限额是否收敛，若不收敛，则利用变步长迭代校核的方法缩小步长，继续判断，否则处理完毕。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待求状态下的水平应力按下式计算：式中，σ
01
为已知状态Ⅰ下的水平应力；σ
02
为待求状态Ⅱ下的水平应力；γ1为已知状态Ⅰ下电线综合比载；γ2为待求状态Ⅱ下电线综合比载；T
IN1
为已知状态Ⅰ下钢芯温度；T
IN2
为待求状态Ⅱ下线路温度；l为架空线路挡距；β为线路高差角；α为线路温度线膨胀系数；E为线路最终弹性系数。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辰毓，张军，陈杰，刘彬，林亚阳，李丹煜，谭笑，杨加伦，王永强，柏仓，张廼龙，赵彬，邱刚，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：