计及电热耦合的潮流数学模型与算法

电热协调（ETC）理论的提出对实时环境下输电元件载荷能力的有效利用具有重要意义,但由于电与热之间的紧密耦合,使电力系统的潮流计算变得复杂,文中针对该问题进行了深入研究。将输电线路热动态微分方程引入到现有的电力系统潮流模型之中,利用隐式梯形的差分方法将该微分方程代数化,使输电线路温度成为电力系统运行的一个新的状态量,从而提出了计及电热耦合的潮流计算数学模型,并在推导得到牛顿法求解该模型的修正方程基础上,进一步提出了适应电热耦合处理的简化计算方法,该模型和算法实现了电气量和其温度的统一处理,不仅反映潮流的电的信息,而且能够提供输电线路热惯性的动态过程,即温度变化信息,从而实现输电线路载荷能力由温度评判的目的。最后通过算例分析验证了该模型和算法的有效性,为进一步开展电力系统运行调度中的电热协调理论研究奠定了基础。     

架空输电线路运行载流量分析

热平衡方程的反复求解是动态热定值(dynamic thermal rating,DTR)系统中的关键问题,如何选择热平衡方程的模型、估计热平衡方程中的参数以及解算热平衡方程,是体现DTR系统实效性的一个关键。文章首先分析了影响导体热平衡的4个因素,并对两种求解方法进行了比较;在此基础上对输电线路的稳态和动态载流量进行了分析和讨论,展望了该领域深入研究的前景;最后提出了DTR条件下电热协调的思想。     

计及输电线路温度变化的连续潮流模型与计算

在常规连续潮流计算过程中假定线路电阻始终不变,这是不符合实际的,因为输电线路电阻是随外界环境以及潮流分布的改变而改变,其本质是温度的变化。以此为背景,连续潮流模拟潮流缓慢变化的过程,在这一过程中应计及输电线路电阻的变化,使连续潮流的计算更具实际意义。为分析其对连续潮流计算产生的影响程度,提出将输电线路电阻视为潮流的状态变量,首先建立包含电阻参数的电热耦合潮流模型,并进一步提出电热耦合连续潮流模型。在模型的迭代过程中不断计算与修正输电线路电阻值,体现电热耦合的思想。应用常规潮流方法以及电热耦合连续潮流方法分别进行算例对比与分析,结果表明计及输电线路温度及电阻变化将对连续潮流计算结果产生非常显著的影响,应该引起重视。     

计及线路电阻随温度变化影响的电力系统最优潮流

传统最优潮流(OPF)虽然将电网的经济性、安全性和电能质量进行了很好的统一,但在其数学模型中,仅考虑了电网线路的电气模型,而忽略了实际情况下线路的电热耦合关系,因此采用传统OPF计算结果作为实际电网调度运行的参考有着较大的偏差。在电热协调理论的基础上,根据线路温度和线路电阻之间的电热联系,建立了考虑电热耦合关系的温度OPF模型。此外,为进一步提高算法的计算效率,对电、热模型进行解耦计算,然后基于内点法进行求解。最后,通过对IEEE 5节点系统,MATPOWER中的Case 30、Case 2736、Case 3012节点系统以及一个实际1856节点系统进行仿真测试,验证了该模型和算法的有效性与正确性。     

计及电热耦合的动态最优潮流模型与算法

在电热协调概念基础上,结合输电元件随载流变化的电与热之间耦合的规律,以输电元件运行最大允许温度为其热载荷限值,并与传统方法相结合,构建新的动态最优潮流模型。该模型能够实现运行调度中对输电元件随载流变化的热惯性性质的利用,达到有效发挥输电元件输电能力的目的。在此基础上,采用求解微分方程的数值积分方法将该模型转化为代数表达形式的方程,基于内点法进行求解。针对问题的复杂性,进一步结合电热耦合的物理规律,以及内点法迭代过程中修正方程的特点,分别在模型和算法上提出约束数缩减技术和解耦的处理手段,从而降低求解复杂度,提高求解效率。最后通过算例分析验证了该模型和算法的有效性。     

基于电热协调的电网安全校正控制方法

在动态热定值系统框架下,针对电网中因某一输电元件故障被切除而引发其他输电元件载流越限情况下需要实时安全校正控制的问题,引入电热耦合规律,提出电热协调实现电网实时安全校正的过程化优化控制模型,给出相应的解决方法和机理分析.其核心在于抓住某一扰动场景下输电元件温度变化与载流变化间的不同步性,以过程化的思想,使其在电网安全校...     

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。     

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。     

基于电热协调理论提升电网消纳间歇式能源发电能力的分析

提出基于电热协调理论的电网消纳间歇式能源发电方法.建立电热协调的电网消纳模型,该模型结合间歇式能源发电功率及负荷预测技术,在超前调度中考虑输电元件电热耦合规律,以最大允许温度为输电元件载荷能力热限制,并协调伴随间歇式能源发电波动过程的输电元件载流与温度耦合的动态过程,使调度能够超前利用载流与温度变化的不同步性,缓解输电元件载荷能力依据电流判别的紧张局面,从而提升电网消纳间歇式能源发电的能力.算例分析结果验证了所提方法的有效性.     

基于多参量DOFS的输电线路最大允许载流量监测分析

为实现实时计算输电线路在每个时刻的最大载流量,以在不额外建设线路的前提下提升该地区的输电能力,提出一种基于多参量分布式光纤技术的输电线路最大允许载流量实时计算方法.多参量分布式光纤主机集成了布里渊散射模块和相位敏感瑞利散射2个模块.该设备可以在线监测复合架空地线沿线的风速和温度,能够结合热平衡方程实时计算线路的最大允许载流量.此方法特点是数据传输可靠性高,维护简单方便,计算误差在5％以内.     

特高压半波长输电线路绝缘配合深化研究

特高压半波长输电是实现大容量、远距离的一种输电方式,具有不用安装线路无功补偿装置以及不用建设开关站等优点,在中国有广阔的应用前景。绝缘配合的研究是半波长输电技术应用于工程建设的基础。首先,根据工频电压沿线分布,确定了特高压半波长交流避雷器的持续运行电压、额定电压及吸收能量;然后用污秽耐压法确定了线路绝缘子配置和空气间隙距离;最后确定了考虑功率波动时的绝缘配合情况。     

考虑电热耦合效应的配电网潮流计算

线路电阻会随着线路温度的变化而变化,这使得电网周围的环境因素对电网潮流分布产生影响。文中计及线路温度、线路电阻和潮流的相互关系,建立了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算模型,在该模型中,线路电阻作为状态变量,不再是一个常数。针对该模型的复杂性,对常规基于前推回代法的配电网潮流计算进行了扩展,将线路热平衡模型嵌入到前推部分,在迭代过程中动态更新线路温度、电阻和潮流,简单高效地实现了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算。IEEE 14节点和118节点配电网算例分析表明电热耦合效应对配电网潮流有较大的影响,基于恒定电阻的潮流计算可能产生较大的偏差。     

500 kV输电线路不停电跨越电力线施工探讨

介绍了江西省送变电建设公司在三峡孝感—汉阳Ⅱ回500kV输电线路工程中,采用迪尼玛承力绳不停电跨越220kV、110kV电力线路施工并获成功的方法,该施工方法与传统的跨越施工方法相比,在技术上和经济上都具有较好的优越性,该方法不仅能较好解决电力线路运行单位提出的跨越施工时线路不停电的问题,而且对跨越高速公路铁路,经济作物等跨越施工也具参考价值。     

基于网络分割的电力系统潮流分解协调计算

因现有计算模式的速度已无法满足现代大规模电力系统实时计算的要求,故引入对等计算(P2P)模式以提供低廉而充足的计算力。为此研究了网络计算环境下的电力系统潮流计算模型,结合基于支路切割的网络分割方法和基于注入电流的潮流模型,提出了基于网络分割的电力系统潮流分解协调算法,将大规模互联电力系统分解成若干子网络,子网络间只需交换边界母线的电压状态就可完成分布式潮流计算,保证各个子网络潮流计算模型的独立性。对IEEE标准系统进行潮流计算的结果表明该法具有较高的收敛速度和计算精度,适合网络计算环境。     

发电机励磁与高压直流输电的协调控制

针对包含励磁控制的发电机与高压直流输电的交直流互联系统,设计了发电机励磁与高压直流输电的协调控制器。首先建立整个系统的数学模型,然后利用非线性控制理论将系统精确线性化,并结合最优协调控制理论得出协调控制规律。最后应用EMTDC程序进行仿真,结果表明,上述协调控制器能有效地提高整个系统的稳定性。     

可靠性与经济性协调的输电线路最大利用率评估方法

电网运行由于受各种因素制约,若仅以可靠性作为判据进行评估,则输电线路最大利用率处于较低水平。针对这一问题,通过对年持续负荷曲线的分析,提出一种基于经济性与可靠性协调的输电线路最大利用率评估方法,通过协调电力系统可靠性与经济性,得出现有线路年平均利用率真正能够达到的最高水平。评估中首先计算系统满足可靠性约束的年最大负荷,进而对持续负荷曲线超过年最大负荷部分作为过负荷切除,并按照可中断负荷方式给予切负荷赔偿;对于年持续负荷曲线中保留部分,针对其电量不足期望值给予停电损失赔偿。二者共同组成可靠性的经济代价,将其增长速度与电网售电带来的经济效益增速比较,只要可靠性的经济代价增速更慢,评估中系统最大年利用率就仍有提升空间。将该方法应用于IEEE RTS79系统,结果表明此评估方法较传统安全评估结果更高,能够进一步开发线路利用空间,充分利用输电线路的可用容量。     

电力现货市场下输配协同传输阻塞管理

电力现货市场中传输阻塞管理需要协调输电网和配电网可控资源。鉴于虚拟电厂(VPP)具有能够聚合分布式电源(DG)参与电力市场的良好特性,提出了配电网作为VPP参与电力现货市场阻塞管理的输配协同双层优化模型。输电网层综合考虑了由母线电压越限和支路/断面功率越限引起的输电网阻塞,实现了VPP和常规机组的协同优化;VPP层考虑了配电网可控DG和可中断负荷的参与并满足了配电网安全约束。通过2层之间的交互协调,实现了输配全局资源的经济利用、给出了更加合理的价格信号。对由IEEE 30节点输电网和3馈线、16节点配电网组成的输配全局电网算例进行仿真,结果表明了文中模型与方法的有效性。     

基于网络流的发输电计划协调优化方法

随着特高压互联电网的建设发展,电能交易和资源优化范围增大,现有联络线计划编制方法已难以适应;此外,大规模风电集中上网、远距离输送,对发输电计划协调也提出了新的要求。针对上述问题,文中将网络流应用于跨地区电能交易与分区开机容量的优化,提出了以系统当前开机方式为基础,以次日跨地区电能交易电量、地区间联络线输电能力等条件为约束,以分区开机容量最小为目标的发输电计划协调优化方法,建立了跨地区电能交易电量、分区开机容量的网络流模型。通过某实际系统算例说明了模型的有效性。