CN111934310A - 一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法 - Google Patents

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邹文仲
张高峰
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Abstract

本发明公开了一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法，包括如下步骤：(1)格点气象数据获取；(2)线路分段模型选择；(3)线路参数计算；(4)电网静态稳定分析；根据CIGRE标准热平衡方程，线路参数与导体温度的关系，建立计及气象参数时空分布的电网潮流模型和分解协调算法。本发明依据线路周边的气象实况，可精确获得线路的电气参数；根据线路的精确电气参数，可以精确求解线路的静态稳定性。

Description

一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法
技术领域
本发明涉及电网静态稳定分析方法，尤其涉及一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法。
背景技术
目在电力系统分析中，架空输电线路传统上采用单段集中参数模型。该模型假设输电线路沿线材料特性和电流密度是均匀的，并忽略线路沿线气象参数时空变化引起的导体温度的变化，线路参数计算通常采用导体温度为20度时对应的电阻和电抗值。实际应用中沿线气象参数具有显著的时空变化特性，导致导体温度通常是不断变化的，不易精确求解线路的静态稳定性。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种获得线路电气参数、求解线路静态稳定性的计及气象因素的电网静态稳定分析方法。
技术方案：本发明所述的方法包括如下步骤：(1)气象数据获取；(2)线路分段模型选择；(3)线路参数计算；(4)电网静态稳定分析；根据CIGRE标准热平衡方程，线路参数与导体温度的关系，建立计及气象参数时空分布的电网潮流模型和分解协调算法。
步骤(1)中所述格点气象数据参数有环境温度、风速、风向角、太阳辐射角。
步骤(2)中，线路分段模型有首末均值模型、加权均值模型、以风速为依据的线路分段模型；系统要求计算速度高时，选用首末均值模型；系统要求准确性高时，选择以风速为依据的线路分段模型；兼顾速度和精确度，选用加权均值模型。
步骤(3)中，线路参数计算采用基于风速变化分段式方法。
步骤(4)中，电网静态稳定性根据气象条件动态计算，根据气象预报数据计算电网在未来时间段的静态稳定性。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著效果如下：1、依据线路周边的气象实况，可精确获得线路的电气参数；2、根据线路的精确电气参数，可以精确求解线路的静态稳定性。
附图说明
图1为本发明的分析方法步骤流程图；
图2为本发明的输电线路参数计算和电力系统潮流计算相结合的流程图；
图3为本发明总体计算流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，为本发明的计算方法步骤流程图，步骤如下：(1)气象数据获取，(2)线路分段模型选择，(3)线路参数计算，(4)电网静态稳定分析。通过线路参数计算与电力系统中潮流计算相结合，计算出线路等价参数，从而得出电力系统静态稳定特性。
步骤(1)格点气象数据获取，根据气象数据参数获得环境温度、风速、风向角、太阳辐射角。
步骤(2)线路分段模型是基于空间纬度提出的，主要包括首末均值模型、加权均值模型、以风速为依据的线路分段模型。首末均值模型和加权均值模型将线路以单段集中参数处理；以风速为依据的线路分段模型将线路分为多段集中参数，在极限情况下表现为非均匀分布式参数特性，与实际情况最为贴切。实际计算时根据气象参数不同的特点选择相应的模型。
如图2所示,为所述输电线路参数计算和电力系统潮流计算相结合的流程图。主要步骤为：
步骤(3-1)潮流方程要初始化、计算初始化后的电流大小，线路参数模块根据电流大小及此时的风速、环境温度等气象数据输入热平衡方程得出导体温度数据；
步骤(3-2)判断此时热平衡方程是否收敛，若收敛则计算结束；否则把最新的温度数据迭代潮流方程重新计算，直至收敛。
其中架空线路的热平衡方程为：
Figure BDA0002339897530000021
公式(1)中，Tc为架空线路的导体温度，T为周围环境温度，v为风速，φ为风向角，θ为太阳辐射角；qr为由温差引起的辐射散热，qc为由风速、风向引起的对流散热，qs为日照吸热，m为导体质量，Cp为导体比热容，I为电流值，t为时间，r为在温度Tc下的导体电阻。
潮流方程为：
Figure BDA0002339897530000022
公式(2)中，PGi为节点i的电源注入有功功率，PLi为节点i输出有功功率，j∈i代表节点j与节点i直接相连，但是不包括节点i，QGi节点i的电源注入无功功率，QLi为节点i输出无功功率，Pij表示与节点i相连的节点j的有功功率，Qij表示与节点i相连的节点j的无功功率。
电网静态稳定分析是指根据公式(1)和公式(2)计算出线路等价阻抗参数后，根据电力系统攻角特性方程：
P＝PE(δ) (3)
公式(3)中P为系统有功功率，PE为发电机有功功率，δ为攻角。
得出静态稳定判据为：
Figure BDA0002339897530000031
公式(4)中，SE为整步功率因素，其大小可以说明静态稳定程度，P为系统有功功率。
如图3所示为本发明总体计算流程图，根据公式(4)计算电网静态稳定程度。

Claims (5)

1.一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)气象数据获取；(2)线路分段模型选择；(3)线路参数计算；(4)电网静态稳定分析；根据CIGRE标准热平衡方程，线路参数与导体温度的关系，建立计及气象参数时空分布的电网潮流模型和分解协调算法。
2.根据权利要求1所述的一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法，其特征在于：步骤(1)中所述格点气象数据参数有环境温度、风速、风向角、太阳辐射角。
3.根据权利要求1所述的一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法，其特征在于：步骤(2)中，线路分段模型有首末均值模型、加权均值模型、以风速为依据的线路分段模型；系统要求计算速度高时，选用首末均值模型；系统要求准确性高时，选择以风速为依据的线路分段模型；兼顾速度和精确度，选用加权均值模型。
4.根据权利要求1所述的一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法，其特征在于：步骤(3)中，线路参数计算采用基于风速变化分段式方法。
5.根据权利要求1所述的一种计及气象因素的电网静态稳定分析方法，其特征在于：步骤(4)中，电网静态稳定性根据气象条件动态计算，根据气象预报数据计算电网在未来时间段的静态稳定性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113904336A (zh) * 2021-10-15 2022-01-07 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种基于气象时空分布特征的高压直流线路参数计算方法
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