CN111398736A - 一种输电线路载流量边界动态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路载流量边界动态评估方法,包括以下步骤:(1)将输电线路采集的传感器信息和环境气象信息输入输电线路数字孪生模型;(2)计算载流量边界;(3)计算电流跃迁后导线温度的稳态值、温升值;(4)判断导线温度的稳态值是否超过预先设定的温度值以确定是否需要削减载流量边界来重新计算导线温度的稳态值,并将削减后的载流量边界作为参考输出;(5)计算输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂;(6)判断输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂是否满足输电线路对地安全距离要求;(7)获得最终输电电线路载流量边界。本发明在保证系统稳定运行和设备安全前提下,提高输电线路输送容量评估可信度和准确性。
Description
技术领域
本发明属于输电线路动态增容技术,具体涉及一种输电线路载流量边界动态评估方法。
背景技术
随着我国经济的快速增长,电力消费需求持续增加,用电负荷不断增大,对电能传输的需求也在不断增大。据《2019-2020年度全国电力供需形势分析预测报告》显示,截至2019年底,全国全口径发电装机容量20.1亿千瓦,同比增长5.8%;全国全社会用电量7.23万亿千瓦时,人均用电量5161千瓦时,人均生活用电量732千瓦时;全社会用电量同比增长4.5%。国家发改委与国家电网公司已将架空输电导线的增容技术列为最为迫切掌握的技术之一。解决用电困难的情况,采用大截面耐热导线与新建线路是最直接而有效的办法,但这种方法伴随着投资巨大、土地资源紧张、建设周期漫长等等问题。因此,在不改变现有电路网络结构的前提下,对其输电潜力进行充分挖掘,完全发挥出现有输电线路的载流能力,提高电能传输效率是解决用电“瓶颈”的最佳方案。
传统调度能量管理系统通过数据采集与监控系统SCADA对现场运行设备惊醒监视和控制。在采集数据的种类上,主要包括电网潮流以及运行频率等电气量信息。随着智能电网的快速发展,输变电设备在线监测技术的发展为调度中心提供了设备的各种非电气量信息,如设备状态数据和微气象数据等,设备状态数据包括导线温度、弧垂等,微气象数据如线路所在区域环境温度、风速、日照等。这些输电线路在线检测信息接入为输电线路动态增容的实际应用提供了数据基础和技术支撑。
导线温度、弧垂是输电线路增容过程保障安全性的重要指标,对其进行实时在线预测及辨识,能够实现对输电线路增容边界的动态精细化评估,对增容技术的推广和应用具有重要意义。但是,我国在载流量计算中往往采用较为保守的固定气象边界条件,严重低估了导线的载流能力,造成了资源极大浪费;另一方面,这种保守的气象条件也并不代表最严酷的气象情况,输电线路在某些时候依旧会面临安全威胁。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供一种能够对线路输送容量边界进行动态评估,在保证系统稳定运行和设备安全前提下,提高输电线路输送容量评估可信度和准确性的输电线路载流量边界动态评估方法。
技术方案:本发明的输电线路载流量边界动态评估方法,包括以下步骤:
(1)将输电线路采集的传感器信息和环境气象信息输入输电线路数字孪生模型;
(2)输电线路载流量计算模块计算出载流量边界Imax;
(3)计算电流跃迁后导线温度的稳态值Tmax、温升值△T;
(4)判断导线温度的稳态值Tmax是否超过预先设定的温度值;若超过预先设定的温度值,则削减载流量边界Imax,并重新计算线路电流跃迁后的导线温度的稳态值Tmax;直到导线温度的稳态值Tmax不超过预先设定的温度值时,再将削减后的载流量边界Imax作为参考进行输出;
(5)根据步骤(4)得到的载流量边界Imax和温升值△T,利用输电线路弧垂计算模块计算出输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax;
(6)判断输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax是否满足输电线路对地安全距离要求来确定动态增容输出结果的可行性;
(7)获得最终输电电线路载流量边界Imax。
步骤(1)中,在将输电线路采集的传感器信息和环境气象信息输入输电线路数字孪生模型之前,先经过数据预处理及辨识环节得到导线温度信息、微气象信息、实测电流信息以及实测线路弧垂信息,再将得到的信息输入输电线路数字孪生模型。
所述输电线路数字孪生模型包括输电线路热-电场模型和输电线路电-力场模型,输电线路热-电场模型置于输电线路载流量计算模块,输电线路电-力场模型置于输电线路弧垂计算模块。
步骤(2)所述的输电线路载流量计算模块计算出载流量边界Imax,具体包括以下步骤:
(a)通过输电线路热-电场模型计算出输电线路最大载流量和当前线路电流;
(b)将当前线路电流与实测电流做校核,得出输电线路热-电场模型计算出的当前线路电流与实测电流两者的误差;
(c)若得到的误差大于等于10%,则将误差动态反馈给输电线路热-电场模型,进行模型参数修正,直到输电线路热-电场模型计算出的当前线路电流与实测电流的误差小于10%;
(d)当输电线路热-电场模型参数修正完成后,输出最终的输电线路最大载流量,此时的输电线路最大载流量即为载流量边界Imax。
步骤(c)中,若得到的误差小于10%,则表明输电线路热-电场模型的计算结果可信,此时,直接将输电线路热-电场模型输出的最大载流量作为载流量边界Imax。
步骤(3)中,根据调度系统获得的实测电流,结合微气象信息,计算出当前线路电流跃迁效应下的导线温度的稳态值Tmax、温升值△T。
则载流量边界Imax保持不变并作为参考进行输出。
步骤(6)中,若输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax不满足输电线路对地安全距离要求,则在最大载流量结果上削减5%载流量,并重新计算削减载流量后对应的输电线路弧垂,直到确认弧垂满足输电线路对地安全距离要求,此时,输电线路最大载流量即为最终输电线路载流量边界Imax。
通过输电线路电-力场模型来重新计算削减载流量后对应的输电线路弧垂。
有益效果:本发明与现有技术相比,其有益效果在于:(1)建立输电线路数字孪生模型,同时,引入了参数反馈校正环节;(2)克服了输电线路参数的时变特征对模型输出结果的影响,提高输电线路静态载流量的预测精度;(3)形成了输电线路静态载流量预测和暂态载流量滚动修正相结合的动态评估方法。
附图说明
图1为本发明的流程示意图;
图2为本发明中输电线路数字孪生模型的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明作进一步详细介绍。
如图1所示,本发明的输电线路载流量边界动态评估方法,包括以下步骤:
(1)将输电线路采集的传感器信息和环境气象信息,先经过数据预处理及辨识环节得到导线温度信息、微气象信息、实测电流信息以及实测线路弧垂信息,再将得到的信息输入输电线路数字孪生模型;其中,输电线路数字孪生模型包括输电线路热-电场模型和输电线路电-力场模型,输电线路热-电场模型置于输电线路载流量计算模块,输电线路电-力场模型置于输电线路弧垂计算模块。
(2)输电线路载流量计算模块中的输电线路热-电场模型计算出载流量边界Imax;
(3)根据调度系统获得的实测电流,结合微气象信息,计算当前线路电流跃迁效应下导线温度的稳态值Tmax、温升值△T;
(4)判断导线温度的稳态值Tmax是否超过预先设定的温度值;若超过预先设定的温度值,则削减载流量边界Imax,并重新计算线路电流跃迁后的导线温度的稳态值Tmax;直到导线温度的稳态值Tmax不超过预先设定的温度值时,再将削减后的载流量边界Imax作为参考进行输出;若计算得到的导线温度的稳态值Tmax不超过预先设定的温度值,则载流量边界Imax保持不变并作为参考进行输出,在本实施例中,预先设定的温度值为70℃。
(5)根据步骤(4)得到的载流量边界Imax和温升值△T,利用输电线路弧垂计算模块中的输电线路电-力场模型计算出输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax;
(6)判断输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax是否满足输电线路对地安全距离要求来确定动态增容输出结果的可行性;若输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax不满足输电线路对地安全距离要求,则在最大载流量结果上削减5%载流量,并通过输电线路电-力场模型来重新计算削减载流量后对应的输电线路弧垂,直到确认弧垂满足输电线路对地安全距离要求,此时,输电线路最大载流量即为最终输电线路载流量边界Imax。
(7)获得最终输电电线路载流量边界Imax。
上述步骤(2)中的输电线路载流量计算模块计算出载流量边界Imax,具体包括以下步骤:
(a)通过输电线路热-电场模型计算出输电线路最大载流量和当前线路电流;
(b)将当前线路电流与实测电流做校核,得出输电线路热-电场模型计算出的当前线路电流与实测电流两者的误差;
(c)若得到的误差大于等于10%,则将误差动态反馈给输电线路热-电场模型,进行模型参数修正,直到输电线路热-电场模型计算出的当前线路电流与实测电流的误差小于10%;若得到的误差小于10%,则表明输电线路热-电场模型的计算结果可信,从而输电线路热-电场输出的最大载流量信息结果可信,此时,直接将输电线路热-电场模型输出的最大载流量作为载流量边界Imax。
(d)当输电线路热-电场模型参数修正完成后,输出最终的输电线路最大载流量,此时的输电线路最大载流量即为载流量边界Imax。
本发明在输电线路数字孪生模型的基础上提出了一种输电线路载流量边界动态评估方法。通过对当前输电线路电流跃迁效应导致的线路温升、弧垂进行周期性的安全校核,实时修正载流量边界,最终形成输电线路静态载流量预测和暂态载流量滚动修正相结合的动态评估方法。本发明利用导线热平衡特性建立输电线路数字孪生模型,同时引入参数反馈校正环节,根据模型计算结果与真实测量结果的误差对输电线路数字孪生模型中的参数进行多次反馈校正,克服输电线路参数的时变特征对模型输出结果的影响,提高输电线路静态载流量的预测精度。
Claims (9)
1.一种输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将输电线路采集的传感器信息和环境气象信息输入输电线路数字孪生模型;
(2)输电线路载流量计算模块计算出载流量边界Imax;
(3)计算电流跃迁后导线温度的稳态值Tmax、温升值△T;
(4)判断导线温度的稳态值Tmax是否超过预先设定的温度值;若超过预先设定的温度值,则削减载流量边界Imax,并重新计算线路电流跃迁后的导线温度的稳态值Tmax;直到导线温度的稳态值Tmax不超过预先设定的温度值时,再将削减后的载流量边界Imax作为参考进行输出;
(5)根据步骤(4)得到的载流量边界Imax和温升值△T,利用输电线路弧垂计算模块计算出输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax;
(6)判断输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax是否满足输电线路对地安全距离要求来确定动态增容输出结果的可行性;
(7)获得最终输电电线路载流量边界Imax。
2.根据权利要求1所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于:步骤(1)中,在将输电线路采集的传感器信息和环境气象信息输入输电线路数字孪生模型之前,先经过数据预处理及辨识环节得到导线温度信息、微气象信息、实测电流信息以及实测线路弧垂信息,再将得到的信息输入输电线路数字孪生模型。
3.根据权利要求2所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于:所述输电线路数字孪生模型包括输电线路热-电场模型和输电线路电-力场模型,输电线路热-电场模型置于输电线路载流量计算模块,输电线路电-力场模型置于输电线路弧垂计算模块。
4.根据权利要求1所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于,步骤(2)所述的输电线路载流量计算模块计算出载流量边界Imax,具体包括以下步骤:
(a)通过输电线路热-电场模型计算出输电线路最大载流量和当前线路电流;
(b)将当前线路电流与实测电流做校核,得出输电线路热-电场模型计算出的当前线路电流与实测电流两者的误差;
(c)若得到的误差大于等于10%,则将误差动态反馈给输电线路热-电场模型,进行模型参数修正,直到输电线路热-电场模型计算出的当前线路电流与实测电流的误差小于10%;
(d)当输电线路热-电场模型参数修正完成后,输出最终的输电线路最大载流量,此时的输电线路最大载流量即为载流量边界Imax。
5.根据权利要求4所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于:步骤(c)中,若得到的误差小于10%,则表明输电线路热-电场模型的计算结果可信,此时,直接将输电线路热-电场模型输出的最大载流量作为载流量边界Imax。
6.根据权利要求2所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于:步骤(3)中,根据调度系统获得的实测电流,结合微气象信息,计算出当前线路电流跃迁效应下的导线温度的稳态值Tmax、温升值△T。
7.根据权利要求1所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于:步骤(4)中,若计算得到的导线温度的稳态值Tmax不超过预先设定的温度值,则载流量边界Imax保持不变并作为参考进行输出。
8.根据权利要求1所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于,步骤(6)中,若输电线路最大载流量对应的最大导线弧垂fmax不满足输电线路对地安全距离要求,则在最大载流量结果上削减5%载流量,并重新计算削减载流量后对应的输电线路弧垂,直到确认弧垂满足输电线路对地安全距离要求,此时,输电线路最大载流量即为最终输电线路载流量边界Imax。
9.根据权利要求8所述的输电线路载流量边界动态评估方法,其特征在于:通过输电线路电-力场模型来重新计算削减载流量后对应的输电线路弧垂。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200710 |
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