电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法技术

本发明专利技术公开一种电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法

【技术实现步骤摘要】
电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及电力系统
，特别涉及一种电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法
、
系统
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术
。
[0003]电力系统潮流计算的目的是为评估电力系统运行的安全性
、
经济性及供电质量提供依据
。
高压输电系统正逐渐成为主力电网，精准地对高压输电系统进行潮流分析变得尤为重要
。
[0004]高压输电系统的损耗主要包括线损
、
电晕损耗等；其中，高压架空线的线损主要由电阻发热产生，而电阻产生的热量会影响导体温度，进而影响电阻的大小；电晕损耗的大小与高压输电导线的结构
、
空气密度和气象条件相关，在不同的天气条件下，如晴天
、
雪天和雨天，其电晕损耗的差异较大
。
[0005]然而，传统的电力系统潮流计算模型并没有考虑导体电阻热特性，没有考虑架空线导体温度对导体电阻的影响，而且高压输电系统的电压等级高，电晕损耗是不容忽视的，传统模型也没有考虑高压输电线路上的电晕损耗，导致潮流计算结果与实际测量结果不相吻合
。
[0006]为了让潮流计算结果与实际测量结果更加吻合，国内外许多学者开始考虑输电导体电阻热特性和电晕损耗对潮流的影响
。
有研究人员基于输电线路的热平衡方程，以输电线路的导体电阻作为温度的函数，提出了一种引入导体温度作为状态变量的电热耦合潮流计算模型
。
有研究人员对简单电力系统进行负荷扰动和线路开断的情况进行了仿真，这些情形对考虑预想扰动下的调度具有重要作用，由此可知运用架空输电线路的热特性计算温度的变化轨迹，对电力系统的检修
、
调度
、
控制和运行都有积极的作用
。
有研究人员以
BP
神经网络模型来模拟电晕损耗与特征参数间的非线性关系，提出了计及导线电晕的
500kV
电网电能损耗计算方法
。
此外，有研究人员广泛收集国内外实验数据的基础上，用曲线拟合法总结了
500
‑
1000kv
等级的电晕损失计算公式，针对不同天气条件给出不同的经验系数，将线路的电晕损耗分为相等的两部分损耗作为线路两端节点的“有功负荷”，提出计及电晕损耗的潮流模型
。
[0007]上述基于输电导体电阻热特性或者计及电晕损耗的做法均丰富了电力系统潮流计算模型，使得运行人员可以获取更加符合实际的电网运行数据
。
但专利技术人发现，目前的电热耦合潮流计算模型未考虑电晕损耗，这使得求解高压输电系统潮流结果与实测结果存在较大差异；对于现有计及电晕损耗的潮流计算模型，为了简化计算，将电晕损耗作为线路两端节点的“有功负荷”，并未从本质上考虑电晕损耗对输电导体温度的影响
。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种电晕损耗下的电热耦合潮流计算方
法
、
系统
、
设备及介质，考虑不同气象数据下的电晕损耗，基于输电导体热平衡方程，以输电导体温度为状态变量，搭建了计及电晕损耗的电热耦合潮流计算模型，并提出了快速解耦的模型求解方法，为电力系统调度控制和分析提供更加符合实际的依据，提高电力系统运行的安全性
。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法，包括：
[0011]基于不同气象数据下的电晕损耗构建输电导体热平衡方程，将输电导体热平衡方程进行差分处理后，得到输电导体热量平衡方程；
[0012]基于负荷发电计划，以输电导体温度为状态变量，构建功率平衡方程；
[0013]基于电晕损耗下的输电导体热量平衡方程和功率平衡方程得到电晕损耗下的电热耦合潮流计算模型；
[0014]将电晕损耗下的电热耦合潮流计算模型的雅可比矩阵进行近似零矩阵的简化处理后，将输电导体热量平衡方程和功率平衡方程的系数矩阵进行常数化，以此得到当不平衡量满足要求时电力系统各节点的潮流数据
。
[0015]作为可选择的实施方式，采用隐式梯形法将输电导体热平衡方程进行差分处理后，得到的输电导体热量平衡方程为：
[0016][0017]式中：
Δ
h
l(n)
为输电导体
l
的热量不平衡量；下标
n
表示第
n
段时间间隔内的数值；下标
l
为输电导体的支路编号；
T
c
为输电导体温度；
Δ
t
为差分步长；
mC
p
为输电导体的热容；
P
j
、P
s
、P
i
、P
c
和
P
r
分别为单位长度输电导体的焦耳发热量
、
光照吸热量
、
电晕损耗
、
对流散热和辐射散热
。
[0018]作为可选择的实施方式，所述功率平衡方程为：
[0019][0020][0021]式中：
Δ
P
i(n)
和
Δ
Q
i(n)
分别为节点
i
在
n
时段的注入有功和无功功率不平衡量；和分别为节点
i
在
n
时段的注入的发电有功和无功功率；和为节点
i
在
n
时段的负荷有功和无功功率；
U
i(n)
为节点
i
在
n
时段的电压幅值；
G
ij
和
B
ij
为节点导纳矩阵中第
i
行第
j
列的实部和虚部；
T
c
，
l(n)
为架空线
l
在
n
时段的输电导体温度
。
[0022]作为可选择的实施方式，所述简化处理为牛顿法求解电晕损耗下的电热耦合潮流计算模型的雅可比矩阵经简化后，将雅克比矩阵中的导数子矩阵近似为零矩阵
。
[0023]作为可选择的实施方式，雅克比矩阵简化处理后的电晕损耗下电热耦合潮流模型修正方程为：
[0024][0025]式中：
Δ
P、
Δ
Q、
Δ
h
分别为节点有功功率不平衡量向量
、
节点无功功率不平衡量向量和支路导体热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法，其特征在于，包括：基于不同气象数据下的电晕损耗构建输电导体热平衡方程，将输电导体热平衡方程进行差分处理后，得到输电导体热量平衡方程；基于负荷发电计划，以输电导体温度为状态变量，构建功率平衡方程；基于电晕损耗下的输电导体热量平衡方程和功率平衡方程得到电晕损耗下的电热耦合潮流计算模型；将电晕损耗下的电热耦合潮流计算模型的雅可比矩阵进行近似零矩阵的简化处理后，将输电导体热量平衡方程和功率平衡方程的系数矩阵进行常数化，以此得到当不平衡量满足要求时电力系统各节点的潮流数据
。2.
如权利要求1所述的电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法，其特征在于，采用隐式梯形法将输电导体热平衡方程进行差分处理后，得到的输电导体热量平衡方程为：式中：
Δ
h
l(n)
为输电导体
l
的热量不平衡量；下标
n
表示第
n
段时间间隔内的数值；下标
l
为输电导体的支路编号；
T
c
为输电导体温度；
Δ
t
为差分步长；
mC
p
为输电导体的热容；
P
j
、P
s
、P
i
、P
c
和
P
r
分别为单位长度输电导体的焦耳发热量
、
光照吸热量
、
电晕损耗
、
对流散热和辐射散热
。3.
如权利要求1所述的电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法，其特征在于，所述功率平衡方程为：衡方程为：式中：
Δ
P
i(n)
和
Δ
Q
i(n)
分别为节点
i
在
n
时段的注入有功和无功功率不平衡量；和分别为节点
i
在
n
时段注入的发电有功和无功功率；和为节点
i
在
n
时段的负荷有功和无功功率；
U
i(n)
为节点
i
在
n
时段的电压幅值；
G
ij
和
B
ij
为节点导纳矩阵中第
i
行第
j
列的实部和虚部；
T
c,l
(
n)
为架空线
l
在
n
时段的输电导体温度
。4.
如权利要求1所述的电晕损耗下的电热耦合潮流计算方法，其特征在于，所述简化处理为电晕损耗下的电热耦合潮流计算模型的雅可比矩阵经...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿寒冰，邵明燕，刘红霞，徐欣，霍健，刘博，孙雯，牛阳，赵琳，李莎，贝太周，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济南供电公司，
类型：发明
国别省市：