架空輸電線路輸電能力的研究

凌躍乾　李林

摘要：近年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展的不斷進(jìn)步，節(jié)約能源、減少污染物排放受到越來(lái)越多的人關(guān)注，清潔能源的使用刻不容緩。因此，電源的發(fā)展方向也發(fā)生了翻天覆地的變化，一種清潔和可再生的能源風(fēng)電得到了很好的重視。但是風(fēng)電系統(tǒng)仍然存在不足，由于風(fēng)本身具有不可控制性，這對(duì)輸電線路的輸電能力產(chǎn)生了極大的影響。因此，架空輸電線路輸電能力的研究已成為電力行業(yè)發(fā)展的重中之重。

關(guān)鍵詞：輸電線路；輸電能力；風(fēng)力發(fā)電

0前提

目前，在學(xué)術(shù)研究中，能源的結(jié)構(gòu)優(yōu)化已經(jīng)逐漸完善，風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電以及太陽(yáng)能發(fā)電等都在慢慢地得到認(rèn)可和重視。因此，風(fēng)力發(fā)電在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。相對(duì)于電力能源的發(fā)展來(lái)說(shuō)，建設(shè)電網(wǎng)的輸電能力相對(duì)滯后。因而，有效的研究架空輸電線輸電能力，緩解當(dāng)前電力供求不均衡的狀況十分重要。

1架空輸電電路輸電能力的計(jì)算

輸電線路輸電能力的準(zhǔn)確計(jì)算，可以充分挖掘架空輸電線路潛在的能力，提高現(xiàn)有電網(wǎng)的使用效率，緩解輸電能力不足。以前，在輸電能力的計(jì)算過(guò)程中，通常假設(shè)電源電壓不變，以常規(guī)的潮流計(jì)算為基礎(chǔ)。而在實(shí)際的情況下，電源電壓不可能維持一個(gè)良好不變的狀態(tài)，所以常規(guī)的潮流計(jì)算是有一定誤差的。目前，動(dòng)態(tài)熱定值技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，通過(guò)在輸電線路上增加的各種測(cè)量、通信設(shè)備，DRT技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路運(yùn)行溫度、熱定值的實(shí)時(shí)跟蹤和計(jì)算，有效的促進(jìn)輸電線路的輸電能力的發(fā)展[1]。

2輸電線路輸電能力的問(wèn)題

定值輸電線路的熱載荷能力，需要DRT技術(shù)的日益成熟。因此，還需要深入研究DRT技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)與輸電線路的荷載能力相互結(jié)合。目前，風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛了，在建設(shè)大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的情況下，電網(wǎng)輸電的能力研究仍存在很多問(wèn)題，可以從以下四點(diǎn)著手進(jìn)行改進(jìn)。

2.1DRT技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用昂貴，存在局限性

DRT技術(shù)的成熟需要依靠大量的硬件設(shè)備來(lái)支持，它的運(yùn)行需要對(duì)環(huán)境的溫度、風(fēng)的速度、風(fēng)的方向和溫度等多種信息進(jìn)行測(cè)量，因而需要昂貴的設(shè)施投入和設(shè)備維護(hù)。由于DRT技術(shù)運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用昂貴，致使DRT技術(shù)只應(yīng)用于少數(shù)的輸電線路。而在大部分電網(wǎng)中的輸電線路，仍采用不科學(xué)的決策手段，這種需要昂貴費(fèi)用的條件極大地約束了電網(wǎng)的輸電能力。因而，實(shí)現(xiàn)線路熱載流量實(shí)時(shí)在線定值的方法是十分有意義的。

2.2風(fēng)能的不可控制性，影響風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能的隨機(jī)性讓風(fēng)電機(jī)組的輸電功率也出現(xiàn)間歇性，這大大的影響了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。隨著風(fēng)力發(fā)電的迅猛發(fā)展和風(fēng)電規(guī)模的不斷加大，風(fēng)力發(fā)電在整個(gè)電網(wǎng)的應(yīng)用比例也逐年遞增，所以準(zhǔn)確的風(fēng)速測(cè)量是至關(guān)重要的。良好的計(jì)算手段和準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)能力有助于風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定運(yùn)行，也能確保風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量[2]。

2.3輸電線路載荷能力值不確定

運(yùn)行條件下的輸電線路的載荷能力，不但受熱定值載荷約束，還受系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)限制。只有實(shí)現(xiàn)線路熱載流量實(shí)時(shí)在線定值，才能精準(zhǔn)快速的在線估計(jì)運(yùn)行條件下輸電線路的載荷能力定值，給系統(tǒng)運(yùn)行方法提供有效的決策依據(jù)。

2.4大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)，影響電網(wǎng)輸電能力

大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)輸電能力的計(jì)算來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。由于風(fēng)速的變化具有不定性，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)功率的變化也具有隨機(jī)性，這極大地影響了電網(wǎng)的輸電能力，因此風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的電網(wǎng)輸電能力計(jì)算是必不可少的。

3輸電問(wèn)題的研究工作和成果

在電力工作中，架空輸電線路輸電能力的研究可分為以下兩個(gè)方面：一方面是計(jì)算輸電線路斷面的輸電能力;另一方面是定值電網(wǎng)中關(guān)鍵輸電線路的載流。

首先研究實(shí)時(shí)熱定值技術(shù)，在實(shí)時(shí)熱定值的基礎(chǔ)上考慮綜合的電壓和功率穩(wěn)定限制的輸電能力定值。針對(duì)關(guān)鍵輸電斷面輸電的能力，考慮到功率和電壓的約束問(wèn)題；其次，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)功率，考略風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)位置及風(fēng)速、風(fēng)功率變化對(duì)輸電斷面電能力的影響。其輸電問(wèn)題主要研究?jī)?nèi)容和成果主要由以下四點(diǎn)：

3.1有效的挖掘了輸電線路的輸電潛力

實(shí)施的環(huán)境條件影響輸電線路的熱載荷能力與原件，其中，熱平衡方程參數(shù)全面地反映了輸電線路風(fēng)的方向、風(fēng)的速速、環(huán)境溫度等氣象條件的作用。通過(guò)分析表明氣象條件測(cè)量系統(tǒng)被輸電線路熱平衡方程離散參數(shù)的輸電線路載流量在限定值上簡(jiǎn)化了，充分體現(xiàn)定值的思想，從而有效的挖掘輸電線路的輸電潛力。

3.2提高了風(fēng)功率預(yù)測(cè)的精確度

風(fēng)電發(fā)電研究中的關(guān)鍵問(wèn)題是風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)。然而，風(fēng)功率預(yù)測(cè)的精確度主要取決于預(yù)測(cè)風(fēng)力的準(zhǔn)確度，風(fēng)力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確無(wú)誤，可以減輕風(fēng)電場(chǎng)帶來(lái)的不利影響，促進(jìn)了電力市場(chǎng)安全穩(wěn)定的發(fā)展[3]。

3.3得出風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率預(yù)測(cè)值

采用直接法、對(duì)比法、最大值法和冪函數(shù)法建立對(duì)應(yīng)的功率曲線，根據(jù)測(cè)量得到的風(fēng)的速度和風(fēng)的功率數(shù)據(jù)，根據(jù)對(duì)風(fēng)的速度預(yù)測(cè)，獲得風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率預(yù)測(cè)值。

3.4建立了擴(kuò)展潮流模型

考慮大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)，電功率的變化不但影響電網(wǎng)的潮流分布，同時(shí)影響風(fēng)電機(jī)組節(jié)點(diǎn)電壓的變化。為此，建立了考慮風(fēng)電場(chǎng)的和發(fā)電限制的計(jì)算輸電斷面最大輸電能力的擴(kuò)展潮流模型，該模型打破以往的輸電能力求解過(guò)程中發(fā)電機(jī)端打壓維持不變的假設(shè)，并得出，計(jì)算最大點(diǎn)功能力應(yīng)該考慮到未來(lái)風(fēng)速變化產(chǎn)生的影響。

4結(jié)論

根據(jù)風(fēng)力發(fā)電的背景，針對(duì)輸電線路的荷載定值做出分析，考慮到電力系統(tǒng)的運(yùn)行和機(jī)制的完善性，使電力系統(tǒng)的安全性和靈活性得到了有效的提高。本文還研究了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的輸電能力強(qiáng)弱的原因，由此得出了最大輸電能力的計(jì)算方式，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的一些問(wèn)題也找到了解決相應(yīng)的策略。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)考慮到了更多未解的困難，希望學(xué)術(shù)界的專業(yè)人士在研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)更多有價(jià)值的問(wèn)題，為架空輸電線路輸電能力的研究做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁立凱.架空輸電線路輸電能力的研究[D].山東大學(xué),2013.

[2]竇飛,喬黎偉.架空線路輸電能力計(jì)算[J].電力建設(shè),2010, 31(12):23-25

[3]王艷玲.基于擴(kuò)展潮流電網(wǎng)輸電能力計(jì)算[D].山東大學(xué),2012.endprint