地区天气实况数据用于架空导线动态增容的方法

架空导线载流量与气象条件相关,实现架空导线载流量的动态评价对充分利用导线载荷能力、提高电网安全经济运行水平具有重要意义.利用部分气象要素的地区一致性特点,基于架空导线微气象数据及逐小时地区天气的实况数据,分析两者在气温和日照强度上的相关性及偏差的分布规律,提出将地区天气实况数据用于地区电网架空导线动态增容的方法.算例结果表明,所提方法可得到偏保守的载流量分布及分位数,在一定程度上改善了传统静态热定值的保守性.     

气象数据驱动的架空线路载流动态定值分析

架空线路传统的静态热定值采用固化的、苛刻的气象参数组合计算一成不变的线路最大热载流量,计算结果往往偏于保守。为此,采用气象数据驱动的统计分析方法,将全年恒定载流量转换为季节或月份载流量,缩短热定值的时间尺度。通过运行环境下实际气象数据的统计分析,实现气象数据驱动的架空线路载流的动态定值。基于CIGRE标准热平衡方程,采用控制变量法识别影响线路热定值结果的关键气象参数;进而对关键气象参数的历史数据进行统计分析,确定不同置信水平、不同时间尺度(按月、按季度和按年)气象数据子集内的气象参数阈值,通过各参数阈值计算相应时间尺度下的热定值;并利用当前运行年度的实际气象数据对各时间尺度定值结果进行运行风险评估。结果表明,根据电网允许的运行风险可方便地确定合适的气象参数置信水平和相应的热载流定值,基于气象数据驱动的架空线路热定值有效地挖掘了线路的热载流能力。     

架空线路动态增容技术研究

电力系统的安全稳定和线路本体的安全运行是影响架空线路输送能力的主要因素,在分析风速、日照环境温度、导线温度等对线路载流量影响的基础上,得出结论,即气象边界条件对导线载流量的影响较大,当环境温度、日照强度、风速条件放宽时,线路载流量增加;并且指出,当实时、准确地测量导线温度及线路所处环境的微气象条件,用来计算线路载流量,并严格遵守制定动态增容的安全判据时,即可安全有效地实现线路的动态增容;同时,说明了动态增容系统的构成。     

66kV架空输电线路温度场的数值研究

建立了架空导线温度场的模型,分析了几种不同型号的架空线路的温度场分布,对导线在自然对流和强迫对流条件下的散热情况进行了建模计算,计算结果和实测结果相符,同时可对导线的实际运行温度进行准确预算。能够为基于热平衡理论的动态提高线路载流量提供计算导线准确运行温度的方法。分析了导线载流量与环境温度、导线实际运行温度的关系,从而为精确计算架空导线的实际运行温度提供了理论及方法上的依据。     

考虑气象时空分布特性的输电线路模型和分析方法

架空线路沿线气象数据在时空分布上有着显著的变化,这对系统运行状态会产生重要影响。该文依据CIGRE标准热平衡方程,反复迭代求解输电线路导体温度;通过真实的气象数据对山东地区某220kV架空线路沿线气象数据的季节性变化和东北地区某500kV线路沿线气象数据的空间分布进行验证分析;建立计及气象参数时间分布特性的季节性模型,计及气象参数空间分布特性的平均值模型、权重平均值模型和线路分段模型;进一步以导体温度与线路参数的关系为纽带,建立计及气象数据时空分布的系统潮流模型和分解协调的求解算法。通过潮流计算及电网传输能力分析,表明架空线路导体温度有显著的时空变化特征,考虑气象参数的时空分布特性可有效提高电网状态分析的准确性。     

基于气象参数预测的输电线路输送容量概率模型研究

传统的输电线路输送容量是在保守天气条件下确定,未考虑到实际运行的环境温度和风速等其他气象参数,这可能使输电线路输送能力未得到充分的利用。而动态的载流量计算通过考虑线路周围的实际运行天气条件来确定输电线路的实际载流能力,从而提高线路的输电效率。本文提出一种基于载流量密度函数的概率建模的动态增容研究方法,采用粒子群优化的核极限学习机(PSO-KELM)对某地区的历史气象数据进行统计并预测,通过算例分析,可知该方法的预测效果较好,故将预测的数据作为概率模型的源数据。通过在某地区的应用分析表明,在用电高峰期,该方法可提高输电线路的载流量,且能确保输电线路的安全可靠性。     

架空运行线路现场载流温升试验研究

作为架空线路载流量研究重要组成部分,在现场对实际重载运行线路进行大幅度负荷调整和载流升温试验研究,重点观测实际线路在不同负荷条件下温升和弧垂变化情况,研究实际线路温升、弧垂变化与负荷电流、环温、风速、日照关系,将观测、计算结果比较,验证建立的载流量计算模型和软件准确可靠、实用性强。     

基于阻塞分析的输电线路动态增容

为了确保输电线路动态增容后电网的安全稳定运行,基于超短期预测数据确定输电能力的受限原因,通过计及动态安全的阻塞管理分析识别阻塞关联输电线路。针对增容的线路和增容时段,根据气象预测数据计算未来一段时间内的允许载流量。对阻塞时间在一定范围内的待增容线路,考虑导线温升暂态过程,进行事故后导线允许载流量分析。并在此基础上确定满足安全稳定约束的增容容量。基于上述方案开发了一种基于阻塞分析的输电线路动态增容系统。     

架空导线动态载流量计算方法的应用

架空导线的载流量是线路设计和运行的主要参数, 设计载流量是在特定气象条件下确定的, 常偏于保守, 为了在线路运行中利用气象条件的有利因素提高线路的载流量(动态载流量), 发挥线路的输送能力,分析了2 种载流量的计算方法。根据国外经验和国内的实践, IEEE 738-2006 标准和摩根公式适用于采用实时气象数据时的动态载流量计算。对山东220 kV 罗彦线试验数据进行的计算证明根据实际气象条件动态确定线路载流量是提高线路载流量的有效方法, 一般可达10%～30%。     

基于电磁-热耦合场的架空输电线路载流量分析与计算

架空输电线路的允许载流量是保证其安全运行的重要参数之一。根据架空输电线路产热和散热的特点,建立了架空导线的磁场-温度场耦合二维有限元分析模型,确定电磁-热耦合场分析的边界条件,求解得到了架空输电导线内部电磁场分布。将得到的焦耳热损耗作为热源耦合至热场模型进行计算,并采用数值迭代法求解得到架空输电导线的允许载流量。此外,基于该仿真模型通过仿真分析得出了不同外部环境因素对架空输电线路载流量的影响规律。该研究成果可以为架空输电线路的热分析和载流量计算提供一定的参考。     

基于脉动参数热路模型的架空线路动态增容风险评估

架空输电线路动态增容的热路模型对环境气象依赖性小,但忽略了环境热阻脉动,故当线路温度波动时,增容风险评估可能出现偏差。为此,通过引入平均热阻和脉动热阻参数,提出了一种计及参数脉动特性的线路增容热路模型。基于参数辨识和马尔可夫链方法,对模型参数及其随机特性进行了确定。利用架空导线温升实验平台,对所提模型有效性进行了验证。实验与计算结果表明:当导线温度存在波动时,参数辨识方法得到的平均热阻精度高于传统计算方法;马尔可夫链能够得到脉动热阻的统计规律,并生成随机特性相似的模拟序列;得到热阻参数后,所述模型能够描述导线温度受环境气象影响而产生的波动,并以概率形式对载流量进行有效估计,将增容风险控制在合理范围内,为电力系统运行和调度提供必要依据。     

连续档中含有大高差(大跨距) 档的紧线施工计算

根据放线滑轮两侧出口处架空线轴向张力相等,连续档架空线两端锚固,各档不同水平张力下的总无应变线长与各档水平张力均为某个设计值时的总无应变线长相等的原则。结合图1 所示4 连续档架空线悬挂点高差分布情况,讨论了绝缘子串的偏斜方向以及偏斜状态下两档间架空线水平张力差、各线档架空线的水平张力、各档架空线最大弧垂测控值和线长调整量等的计算方法,提出了一系列有针对性的数学模型,从而使含有大高差(大跨距) 档的连续档的紧线施工问题获得解决。     

电热协调潮流及输电线路温度的变化过程分析

在动态热定值实施背景及电热协调的概念基础上,探讨了输电线路发热及相关热载流极限在各种技术条件下的确定问题。针对存在输电能力受热限制的电网,深入研究了电热协调潮流及输电线路温度变化过程模型和算法的基础问题。通过电热协调潮流,即代数方程和微分方程的交替解算,给出适应电力系统运行模式各类扰动下的输电线路(尤其是关键输电线路)的温升变化过程的轨迹,从而期望达到实时通过输电线路的温度变化来判别输电线路载送能力是否受制约,充分挖掘现有电网潜在的输电能力,以提高系统运行的安全性和经济性,为进一步开展计及电热协调的电力系统运行调度理论研究铺设基础。     

架空导线动态增容的热路法暂态模型

建立了架空导线动态增容的暂态热路模型,通过监测导线温度及导线周围环境温度便可实时计算出架空导线的允许载流量。设计了室内导线加载阶跃电流的实验,结果表明导线温度的理论计算值大于实测值,最大误差小于1℃,温升时间与环境热阻有关。设计了室外导线加载恒定电流24h的实验,通过暂态热路模型计算出导线实时最大允许电流,并初步分析了环境条件与导线温度的关系。     

Quantification of gains and risks of static thermal rating based on typical meteorological year

The growing demand for electricity and the restructuring of power markets is forcing the power industry to change the way that power systems are planned and operated. Traditionally, transmission lines have been operated based on fixed deterministic thermal ratings, causing underutilization of their potential capacity. Efforts to overcome this limitation led to the development of alternative rating strategies based on probabilistic and dynamic methods.In this paper, a probabilistic static thermal rating method based on typical weather conditions along a transmission line is described and analyzed. The results of load and energy throughput analyses show that the use of this rating approach can significantly increase line throughput compared to traditional deterministic rating methods. However, this approach can also substantially increase the risk of thermal overload.To identify the problems associated with the use of a probabilistic static thermal rating method, we performed a sensitivity study. Statistical analysis of weather parameters shows that line ratings calculated from typical weather data are inflated. Additional results confirm that values of risk tolerance and wind direction incorporated into the rating method significantly affect the resulting rating values. We suggest values for these parameters that minimize the risk of line overloading.     

计及风电预测误差的电力系统风险规避评估模型

风电功率的短时大幅波动对电网的安全稳定运行造成冲击,为更准确地评估电力系统在较短时间内的风电消纳情况,需考虑风电功率的预测误差。为此,文中提出一种概率区间优化模型,从效益和风险两个维度评估风电预测误差对电力系统运行的影响,旨在得到最优权衡风险和效益的调度方案。在概率区间优化模型中,不确定风电被视为概率区间变量,即每个风电值对应一个分布概率。效益用不确定风电并网前后系统运行费用的差值来量度;风险则用风电的分布概率来衡量。然后,构建基于效益和风险的条件期望作为优化目标。最后,在一个调度系统上进行仿真并与区间优化模型对比,证明了所提出的优化模型的可靠性、鲁棒性和实用性。     

基于结构化负荷模型的电力负荷概率区间预测

为了考虑电力负荷的不确定性,概率和区间预测成为电力负荷预测的重要方式之一。针对传统的负荷概率及区间预测方法没有考虑不同负荷成分的不确定性对电力负荷影响的问题,在分析电力负荷成分的基础上,基于结构化电力负荷模型提出一种电力负荷概率及区间预测方法。首先,对电力负荷的成分进行分析,针对不同负荷成分分别进行建模,构成结构化电力负荷模型;然后,基于历史负荷数据采用变分贝叶斯估计算法训练模型参数的后验概率分布;最后,基于训练完成的模型对未来负荷的概率分布进行预测,从而实现电力负荷概率区间预测。采用实际电力负荷数据进行验证,并与其他方法进行对比。实验结果表明,所提方法取得了较高的预测区间覆盖率和较窄的预测区间宽度。     

基于PCA-GA-LSSVM的输电线路覆冰负荷在线预测模型

针对目前输电线路覆冰负荷预测模型存在的预测精度不足、模型参数选择随意性强、预测效率低等问题,提出了一种基于现场监测数据的输电线路覆冰负荷在线预测模型。首先基于主成分分析法(PrincipalComponent Analysis, PCA)提取微气象数据中的有效信息,并采用遗传优化算法(Genetic Algorithm, GA)对惩罚系数等模型参数进行优化确定,建立离线最小二乘支持向量机(LeastSquaresSupportVectorMachines, LS-SVM)模型。然后基于KKT条件(Karush-Kuhn-Tucker conditions)和增量在线学习算法,实现了回归函数和预测模型的在线更新。最后通过云南电网相关输电线路覆冰灾害的实例进行仿真分析。实验结果表明所提模型可有效地对现场输电线路覆冰负荷进行在线预测,单步长及多步长的预测效果均优于传统的覆冰预测模型,应用该预测模型可更好地为输变电系统的除冰和维护决策服务。