基于热路模型的架空导线暂态载流量研究

架空导线允许载流量是线路安全运行的重要参数,深入分析了稳态载流量及暂态载流量的计算原理。由于导线自身热容的缘故,外界条件(环境条件或者加载电流)发生跃变时,导线温度处于暂态过程。以热电比拟为基础,通过监测导线温度及环境温度建立了架空导线暂态热路模型,得出了导线暂态允许电流-允许时间-允许温升数学模型。根据暂态热路模型可以实现暂态允许电流的实时计算,为确保线路出现N-1故障或者短时过负荷时的正常运行提供方便,并提出了预先调度的概念。最后,对暂态载流量计算模型进行了试验验证,试验结果与理论计算基本一致,且理论计算允许时间偏于保守。     

用计算机模型预测导线实时温度

文章报导了将美国佐治亚工学院研制的热模型编入一个热特性模拟计算机程序,可用以预测在气候条件、线路负荷、导线规格有很大变化的范围内预测导线实时温度的概况。     

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。     

基于模型预测控制的空气源热泵负荷目标温度控制策略

空气源热泵作为大热惯性可控负载,通过负荷聚合层聚合参与电网调度控制,能够有效缓解电网的调峰压力,对电力系统功率平衡起到重要作用。首先对空气源热泵原理进行分析,提出热泵负荷机理模型,建立适用于控制求解的状态空间模型,以热泵负荷的温度作为状态变量,以制热电功率作为控制变量,提出一种模型预测控制策略,建立动态温度目标追踪模型,实现对空气源热泵动态调节控制。以滚动求解的控制功率量回代模型以实现有效追踪。最终根据仿真验证了该控制策略的有效性。     

基于自适应步长双闭环模型预测控制的主动配电网优化调度

为应对不确定性分布式可再生能源大量接入对主动配电网优化调度带来的挑战，提出一种基于自适应步长双闭环模型预测控制的主动配电网优化调度策略。首先，在常规模型预测控制的基础上建立双闭环反馈机制，通过充分利用主动配电网中各可控资源实时反馈信息，提升系统优化调度的可靠性；其次，在优化调度中动态调整模型预测控制的域参数，设计变步长决策指标以自适应改变时间步长，从而协调优化精度与计算时间的矛盾；然后，基于上述理论建立调度模型，并采用复合微分进化算法进行求解，使系统的运行效益达到最佳。最后通过算例分析，证明了所提策略的可行性和优越性。     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

基于改进GM(1,1)模型的牵引网导线载流量预测方法

牵引网导线载流量是牵引网设计、负荷调度以及故障检测过程中考虑的关键因素,牵引网导线载流量预测结果对于铁路部门具有重要参考价值。采用常规GM(1,1)模型预测牵引网导线载流量的预测结果与实际载流量偏差较大,需要对预测方法进行改进,以得到准确的载流量预测结果。首先,根据IEEE 738-2013标准中的导线热平衡方程提出由导线所处地理气候条件动态计算导线载流量的方法;其次,针对常规GM(1,1)模型的特点,对GM(1,1)模型预测方法进行改进;最后,对采用改进GM(1,1)模型的牵引网导线载流量预测方法的实现流程进行详细说明。通过算例仿真,对所提出的牵引网导线载流量预测方法的有效性进行验证,从仿真结果可以看出牵引网导线载流量预测结果与导线实际载流量偏差很小,能够满足实际应用的需求。     

基于热网络模型的架空输电线路径向和周向温度计算方法

架空输电线路运行温度是线路动态增容和弧垂张力计算的重要状态量。目前线路温度计算标准将导线视为等温体,求取导线表面或平均温度。事实上由于趋肤效应、外部强迫对流散热、不同绞合材料等因素使导线截面存在温度梯度分布和温升响应差异,若忽略这种温度分布及差异,势必会造成导线应力弧垂计算以及输电系统安全状态评估的偏差。因此,为准确分析与计算导线截面温度梯度分布及响应差异,建立了计及导线截面径向与周向传热路径的热网络模型,并分别采用非线性迭代和参数辨识,提出了两种导线径向和周向温度计算方法。非线性迭代方法能够充分考虑传热过程中材料性能、对流热阻及辐射热量等参数温变特性对截面温度差异的影响,参数辨识方法可以有效克服对流作用下导线热力形变导致模型参数难以确定的问题。最后通过实验平台验证了热网络模型与计算方法的有效性及精度。     

对流条件下架空导线载流-温度分布热路模型构建

由于架空导线径向温差的存在,仅仅以监测得到的架空线路表层温度表征导线温度,为线路安全运行埋下隐患。为此,本文根据架空导线内部导体结构特征,借鉴热电比拟思想,提出了导线内部温度分布热路模型,并确定了分布接触热阻和分布内热源的计算方法;为验证模型精度,设计并搭建升流实验系统和风洞测温实验平台,以LGJ240/30mm~2导线为例,对自然对流条件和强制对流条件下的模型计算结果进行实验验证和分析。验证结果表明:自然对流条件下,各层导体温度的平均相对误差为4.6%,强制对流条件下各层导体温度的平均相对误差仅为1.54%;径向温差的计算精度高于IEEE标准模型。     

高压碳纤维复合芯导线输电线路热过载运行的风险评估方法

在负荷紧张或紧急调度等情况下,高压输电线路的输电容量易被过度提升,造成导线热过载运行风险。然而,当前钢芯铝绞线输电线路热过载风险评估方法不能直接用于碳纤维复合芯导线(ACCC)输电线路,因此无法充分挖掘该类倍容量导线的输电能力,同时也降低了线路的投资回报率,限制了ACCC输电技术的发展。为此,文中提出了一种高压ACCC输电线路热过载运行的风险评估方法。该方法首先通过热平衡原理和热电类比理论建立ACCC热路模型,并依据离线实验及多目标优化方法辨识模型参数;之后,通过线路在线测量数据,结合马尔可夫链方法对环境热阻序列进行随机模拟,并以此获得不同电流等级下的导线超温概率,进而实现导线过载风险的在线评估。以国产ACCC为对象,相关实验结果验证了所提方法的有效性。     

输电线路动态增容载流量计算模型综述

动态增容技术可提高输电线路输送能力,而导线载流量计算的准确度影响了动态增容的效果,载流量计算模型的优化是关键。根据架空导线的边界条件和气象条件,计算增容线路载流量常用的模型有:气候模型、导线温度模型及张力模型,对各模型的优缺点进行分析比较。在此基础上,介绍了一种改进的导线温度模型,对其计算原理、温度传感器特性进行了分析。对于不同的地理位置和气候条件选择准确的计算模型可提高计算导线输送容量的精确度,有效提高输电线路传输容量。     

改进的导线温度模型的动态容量计算误差分析

介绍了用于输电线路动态容量计算的,经改进的导线温度模型及其暂态算法和稳态算法。该模型只需测量输电导线和参考体温度,消去了由日照辐射和环境温度测量带来的误差。以LGJ240/30型号导线为例,分析了导线温度测量误差对最大载流容量计算的影响。最后讨论了消除最大载流容量计算误差的方法,可将最大载流容量计算误差控制在3%以内。     

±1100kV特高压直流输电线路舞动理论计算研究

为了研究不同参数对输电线路舞动的影响规律,以昌吉—古泉±1100 kV特高压直流输电线路工程为基础,给出Den Hartog舞动模型的解析解,分别计算分析了档距、攻角、张力、导线单重对临界风速的影响。将理论计算结果与昌吉—古泉工程实际观测结果进行对比,二者基本一致,依据理论计算,可以判断输电线路是否达到易舞条件,预测输电线路的舞动情况,为电网运维人员合理制定调度决策提供支持。     

输电线路动态热定额技术的应用

输电线路静态热定额计算, 采用特定的环境温度和风速, 比较保守。而输电线路动态热定额计算,采用实时的导线温度和气象数据, 实时反映了线路动态热容量的情况。同时在线路上配置实时监测装置和小气象站, 为调度运行人员控制线路负荷提供依据。采用动态热定额能提高线路输送容量10%～30%, 是一种廉价、有效、安全的线路增容技术。     

基于微气象监测的输电线路覆冰动态过程估计模型

导线覆冰与脱冰跳跃威胁输电线路的安全运行,因此实现线路覆冰增长与脱冰跳跃动态过程实时趋势估计,对运维检修决策有很大意义。在现有覆冰增长与脱冰跳跃的影响因素研究基础上,提出了基于微气象监测数据的输电线路覆冰及脱冰跳跃发展趋势多时间尺度动态估计模型。以新疆电网某线路运行记录为例进行了建模分析,所提模型与实际运行结果及其他方法对比测试表明,该方法可较好地估计输电线路覆冰增长及脱冰跳跃过程,实用性强,可用于输电线路覆冰及脱冰跳跃监测、越限告警,作为电网调度运行及线路运维检修决策的参考。     

不同计算模型下输电导线载流量研究分析

深入开展不同计算模型下输电导线载流量研究分析,对提高输电导线载流量计算准确度和输电线路导线的选型具有重要意义。为此,基于有限元模型、IEEE 738计算模型和CIGRE WG 22.12计算模型开展了输电导线载流量特性研究。通过研究发现:不同海拔、不同风速下三种模型计算结果基本一致;在温升过程中有限元模型计算结果与试验数据较为接近,在热稳定情况下三种计算方法偏差不大;风速对输电导线载流量影响较大;随着海拔的升高相同条件下的导线热稳定时的温度也随之升高。     

利用动态监测增容技术提高输电线路输送容量

利用动态监测增容技术, 对现有电网进行技术改造, 是实施电网技术升级、提高现有电网输送能力的有效措施。该技术由输电线路实时输送限额管理系统来实施, 系统主要由安装在导线上的多台在线导线监测装置( 监测导线温度、环境温度、日照强度) 、系统主站、无线通信网络和调度实时数据系统组成。通过在华东电网多条500, 220 kV 线路上的试运行, 证明该系统满足线路的运行条件, 符合调度运行要求, 达到了线路增容的目的。     

单铝层导线输电网电热协调潮流模型及其解法

受钢芯磁滞和涡流损耗作用,单铝层导线交流电阻随电流呈明显的非线性变化,但当前电热协调潮流模型忽略了线路电阻与电流的关系,对结果精度造成了影响。为此,文中以LGJ120/25单铝层导线为对象,搭建了相关实验平台,对不同温度和电流条件下的导线交流电阻进行了实测,结合参数估计方法建立了计及电流变化影响的交流电阻修正模型。在此基础上,将线路电流作为电力系统潮流状态量,提出了针对单铝层导线输电网的电热协调潮流模型及其解耦计算方法。算例结果表明,对于含单铝层导线的高压输电网而言,所提模型能得到更为准确的电热协调潮流计算结果,有效避免线路运行温度裕量被高估的现象,减少线路过载风险,为单铝层导线输电网的安全、经济运行提供依据。     

基于扭振激发机理的输电导线新型防舞模型研究

输电导线舞动对输电线路的安全运行构成重大的威胁,因此,防治舞动具有十分重大的经济意义和社会意义。论文通过对导线舞动的O.Nigol形成机理的传统防舞装置失谐摆的优缺点的分析,提出一种基于扭振激发机理的新型输电导线防舞动方法,建立了动力学模型,推导了模型参数的计算方法。该模型能够起到控制导线扭转自激振动的作用,可以在横向削弱舞动振幅。将该模型应用于某110kV实际线路,并运用仿真软件进行了该线路安装防舞模型的仿真分析,结果表明该模型对抑制导线舞动具有稳定与良好的效果。     

高压架空导线径向热路模型及其参数计算方法

为计算不同载流时的高压架空导线径向温度,利用径向热平衡原理,提出了基于状态方程形式的径向温度热路模型。根据几何分析,提出了径向环状截面内导线的热功率及热容计算方法。通过线性回归方法,对模型中不同截面内导线的径向热阻进行了灰箱辨识。为验证模型准确度,设计了径向温度梯度测量的实验平台,在实验室内对加载不同电流情况下的导线径向温度进行了实测。通过Simulink对径向热路模型进行了仿真,仿真与实验结果的对比表明,自然对流条件下,热路模型平均误差小于3.16%,能够用于计算不同电流时的导线径向温度梯度。