基于阻塞分析的輸電線路動態(tài)增容

徐 偉，鮑顏紅，周海鋒，湯 偉，劉路登，任先成，向小蓉

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基于阻塞分析的輸電線路動態(tài)增容

徐 偉1，鮑顏紅1，周海鋒1，湯 偉2，劉路登2，任先成1，向小蓉1

(1.南京南瑞集團(tuán)公司/國網(wǎng)電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 210003；2.國網(wǎng)安徽省電力公司，安徽 合肥 230061)

為了確保輸電線路動態(tài)增容后電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，基于超短期預(yù)測數(shù)據(jù)確定輸電能力的受限原因，通過計及動態(tài)安全的阻塞管理分析識別阻塞關(guān)聯(lián)輸電線路。針對增容的線路和增容時段，根據(jù)氣象預(yù)測數(shù)據(jù)計算未來一段時間內(nèi)的允許載流量。對阻塞時間在一定范圍內(nèi)的待增容線路，考慮導(dǎo)線溫升暫態(tài)過程，進(jìn)行事故后導(dǎo)線允許載流量分析。并在此基礎(chǔ)上確定滿足安全穩(wěn)定約束的增容容量?；谏鲜龇桨搁_發(fā)了一種基于阻塞分析的輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)。

輸電線路；動態(tài)增容；動態(tài)安全；阻塞管理；數(shù)值天氣預(yù)報

0 引言

現(xiàn)行技術(shù)規(guī)程規(guī)定，根據(jù)設(shè)定的環(huán)境溫度、風(fēng)速、日照強(qiáng)度和導(dǎo)線的允許溫度計算導(dǎo)線允許載流量[1]。比較各國導(dǎo)線允許載流量計算的邊界條件(計算參數(shù)取值)，我國規(guī)定最為嚴(yán)格[2-3]。實(shí)際的氣象條件大多好于技術(shù)規(guī)定中的設(shè)定值，而同時出現(xiàn)惡劣氣象條件的概率更小。實(shí)際氣象條件下的導(dǎo)線允許載流量要比靜態(tài)計算得到的允許載流量高出許多。輸電線路動態(tài)增容是在不突破技術(shù)規(guī)程的條件下，對導(dǎo)線狀態(tài)(導(dǎo)線溫度、張力、弧垂等)和氣象條件(風(fēng)速、日照、環(huán)境溫度等)等進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出導(dǎo)線的允許載流量[4-5]。理論分析和運(yùn)行經(jīng)驗表明，輸電線路動態(tài)增容技術(shù)可有效提高現(xiàn)有輸電線路的輸送容量[6-8]。

目前，輸電線路的動態(tài)增容技術(shù)在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中尚未得到廣泛應(yīng)用，除了導(dǎo)線狀態(tài)和微氣象條件的實(shí)時測量技術(shù)限制原因外，還存在如下因素：

1)?風(fēng)速、日照強(qiáng)度等微氣象條件和導(dǎo)線自身的運(yùn)行狀態(tài)均隨時間變化[9-10]，基于當(dāng)前量測數(shù)據(jù)計算得到的允許載流量僅能用于判斷線路當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)是否滿足熱穩(wěn)定的要求。若根據(jù)實(shí)時計算的允許載流量對電網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行或氣候條件惡化時，不可避免會出現(xiàn)輸電線路過載的情況[11]。

2)?除了當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)是否滿足熱穩(wěn)定的要求外，對于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還需要滿足規(guī)程規(guī)定的-1故障后運(yùn)行條件。因此，動態(tài)增容技術(shù)需要與在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)[12-14]結(jié)合，在實(shí)時計算導(dǎo)線的允許載流量后，通過在線安全穩(wěn)定分析，判斷增容后系統(tǒng)能否保證-1故障后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)際上，系統(tǒng)運(yùn)行各個時刻的負(fù)荷水平不同，僅僅在負(fù)荷高峰時段部分輸電斷面阻塞，需要通過線路增容技術(shù)消除或緩解阻塞，避免限制用戶負(fù)荷。因此，動態(tài)增容需要與輸電阻塞分析[15-17]結(jié)合，一方面可以針對特定的引起阻塞線路考慮增容，提高分析計算效率；另一方面，基于阻塞分析確定增容的容量和時段，可以利用輸電線路的短時過載能力進(jìn)一步提高輸電能力[18]，或者為系統(tǒng)的安全運(yùn)行保留一定的裕度。

本文將導(dǎo)線允許載流量的實(shí)時計算和在線安全穩(wěn)定分析結(jié)合，基于電網(wǎng)當(dāng)前運(yùn)行方式和檢修計劃、發(fā)電計劃及負(fù)荷預(yù)測的超短期預(yù)測值，形成實(shí)時調(diào)度計劃方式并進(jìn)行安全穩(wěn)定分析；當(dāng)系統(tǒng)存在安全穩(wěn)定問題時，通過計及動態(tài)安全的阻塞管理分析阻塞關(guān)聯(lián)輸電線路和輸電斷面，從而識別可能需要增容的線路和增容時段；基于導(dǎo)線狀態(tài)和微氣象條件的實(shí)時測量數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報信息，針對需要增容的線路計算未來一段時間內(nèi)的允許載流量，在此基礎(chǔ)上確定滿足安全穩(wěn)定約束的增容容量。基于上述方案開發(fā)出一種基于阻塞分析的輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)。

1 ?計及運(yùn)行趨勢的在線阻塞分析

輸電線路動態(tài)增容的需求在于通過提高線路的允許載流量而消除或緩解輸電阻塞，但根據(jù)實(shí)時計算的允許載流量對電網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行或氣候條件惡化時，不可避免會出現(xiàn)輸電線路過載的情況。此外，輸電阻塞一般發(fā)生在高峰負(fù)荷和特殊運(yùn)行方式下，通常持續(xù)的時間不會太長。因此，完全按照長期允許運(yùn)行條件決定的載流量無法充分利用線路的輸送容量。一種可行的解決方法是利用目前已經(jīng)具備條件的超短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果、發(fā)電計劃和檢修計劃得到未來一段時間的系統(tǒng)方式，通過對當(dāng)前和超短期未來方式的分析計算得到輸電斷面或線路阻塞的程度和時間，基于此進(jìn)行允許載流量的分析計算。

調(diào)度計劃是智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，通常實(shí)時計劃每5?min 1個方式，包含12個方式并持續(xù)滾動修正[19-20]，而每個方式下預(yù)想故障規(guī)模超過數(shù)百個。目前大規(guī)模集群并行計算技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定分析和調(diào)度計劃安全校核計算中[21]，可以利用并行計算平臺分析當(dāng)前和實(shí)時計劃方式下與動態(tài)增容相關(guān)的熱穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定問題。

每個實(shí)時計劃方式的預(yù)想故障全集中包含了大量輕微故障，真正需要進(jìn)行仿真計算評估的嚴(yán)重故障并不多。為此，可以從預(yù)想故障全集中篩選出當(dāng)前時間斷面需要詳細(xì)計算的預(yù)想故障子集，以減小計劃校核的故障集規(guī)模。電力系統(tǒng)中某個預(yù)想故障的安全穩(wěn)定性與其運(yùn)行狀態(tài)緊密相關(guān)，文獻(xiàn)[22]基于在線安全穩(wěn)定分析斷面滾動計算的特點(diǎn)，根據(jù)時間相近斷面的安全穩(wěn)定評估結(jié)果和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化程度，從預(yù)想故障全集中篩選出當(dāng)前時間斷面需計算的預(yù)想故障子集。對篩選后的故障集進(jìn)行安全穩(wěn)定分析，可以快速識別出存在安全穩(wěn)定問題的輸電斷面和線路。

當(dāng)輸電能力受限于暫態(tài)穩(wěn)定時，需要降低斷面潮流。受限斷面潮流轉(zhuǎn)移到其他支路后，可能引起熱穩(wěn)定問題。若受限斷面的關(guān)聯(lián)支路可進(jìn)行動態(tài)增容，則可以通過發(fā)電機(jī)出力調(diào)整提高暫態(tài)穩(wěn)定性，減少壓負(fù)荷量。特別是在區(qū)域電網(wǎng)通過特高壓線路相聯(lián)，當(dāng)特高壓斷面?zhèn)鬏敼β拾l(fā)生轉(zhuǎn)移時，熱穩(wěn)定問題將成為可靠供電主要限制因素。如圖1所示，區(qū)域A向區(qū)域B送電，如果m斷面由于暫態(tài)穩(wěn)定限制無法輸送更多功率，則需要轉(zhuǎn)移部分輸送功率至n斷面。此時，n斷面受限于熱穩(wěn)定水平，無法承擔(dān)m斷面的潮流轉(zhuǎn)移量，需要對n斷面進(jìn)行動態(tài)增容。

圖1 動態(tài)增容解決暫態(tài)穩(wěn)定阻塞

熱穩(wěn)定問題也存在類似的情況。當(dāng)動態(tài)增容不能完全解決熱穩(wěn)定原因?qū)е碌木€路阻塞時，必要時還需要增容輸電阻塞的關(guān)聯(lián)輸電線路。因此，需要識別輸電阻塞斷面和線路的關(guān)聯(lián)輸電線路，作為后續(xù)的可動態(tài)增容線路。

通過求解如下計及動態(tài)安全的阻塞管理模型識別阻塞關(guān)聯(lián)輸電線路。

目標(biāo)函數(shù)為發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷的調(diào)整費(fèi)用總和最小，如式(1)。

約束條件如下：

(1)?暫態(tài)穩(wěn)定約束條件

擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則(EEAC)通過識別受擾軌跡的主導(dǎo)模式，將多維軌跡的動態(tài)特征通過互補(bǔ)群慣量中心相對運(yùn)動變換，保留到主導(dǎo)映象上的時變單機(jī)系統(tǒng)的軌跡中，可以給出復(fù)雜多機(jī)系統(tǒng)的軌跡穩(wěn)定裕度。

阻塞管理數(shù)學(xué)模型中的暫態(tài)穩(wěn)定約束可表示成如式(2)形式。

(2)?熱穩(wěn)定約束條件

假設(shè)某一預(yù)想故障下系統(tǒng)中條考慮輸電阻塞約束的線路可表示為

(4)

(3)?其他約束條件

發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷功率調(diào)整的平衡約束為

式(5)中的輸電損耗考慮由平衡機(jī)補(bǔ)償。

發(fā)電機(jī)有功功率調(diào)節(jié)范圍約束為

將調(diào)整措施施加在原始方式上，計及所有線路電流的限值進(jìn)行預(yù)想故障下的熱穩(wěn)定評估，將新出現(xiàn)的越限或接近越限(如負(fù)載率大于90%)的線路識別為阻塞關(guān)聯(lián)輸電線路。

考慮到實(shí)時計劃方式下各個時段機(jī)組爬坡速率的限制，在上述阻塞管理模型增加如式(7)機(jī)組出力調(diào)整約束。

求解得到多個方式下的熱穩(wěn)定阻塞線路和關(guān)聯(lián)線路后，即可得到實(shí)時計劃方式下待增容線路及其增容時段。

2 ?導(dǎo)線允許載流量計算

目前，導(dǎo)線允許載流量計算方案主要有這樣幾種：實(shí)時監(jiān)測輸電線路周圍的氣象條件(包括環(huán)境溫度、風(fēng)速和日照強(qiáng)度等)，采用摩爾公式計算線路的熱容量；直接測量輸電線路的溫度，并結(jié)合線路周圍的氣象條件和線路的負(fù)載電流，計算線路可提高的熱容量；測量線路的張力，根據(jù)現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)擬合張力/導(dǎo)線溫度關(guān)系，推算得導(dǎo)線的平均溫度，結(jié)合負(fù)載電流計算線路熱容量。

2.1 計劃方式的導(dǎo)線允許載流量

采用所在省氣象局提供的數(shù)值天氣預(yù)報結(jié)果，其中中尺度數(shù)值預(yù)報模式輸出經(jīng)過降尺度處理后的結(jié)果，包括地面風(fēng)、氣溫、濕度、云量及累積雨量的時間序列預(yù)報。數(shù)據(jù)時間分辨率為15?min，降尺度后的結(jié)果為4 km×4 km的水平分辨率。

可以采用兩種方法進(jìn)行計劃方式的導(dǎo)線允許載流量預(yù)測：

(1)??根據(jù)裝設(shè)在輸電線路桿塔上的多個數(shù)據(jù)采集終端采集到的導(dǎo)線狀態(tài)和微氣象條件的實(shí)時測量數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行對應(yīng)導(dǎo)線的允許載流量實(shí)時分析。根據(jù)每段導(dǎo)線的歷史微氣象測量數(shù)據(jù)和同期數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)建立線性回歸關(guān)系[4]。在數(shù)值天氣預(yù)報模式結(jié)果基礎(chǔ)上，根據(jù)已經(jīng)建立好的回歸關(guān)系推算每段導(dǎo)線的允許載流量。數(shù)值預(yù)報模式模擬出的微氣象條件與實(shí)際情況相比可能偏高或者偏低，采用線性回歸方法能夠修正這種系統(tǒng)偏差。

(2)??采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[25]進(jìn)行計劃方式的導(dǎo)線允許載流量預(yù)測。輸入層包含天氣預(yù)報風(fēng)速、氣溫、云量等以及歷史天氣預(yù)報和允許載流量信息，輸出層為計劃方式的導(dǎo)線允許載流量。單純采用數(shù)值天氣預(yù)報作為輸入，預(yù)測模型對數(shù)值天氣預(yù)報自身誤差沒有很強(qiáng)的糾正能力。將歷史數(shù)值天氣預(yù)報和允許載流量共同作為網(wǎng)絡(luò)輸入，數(shù)值天氣預(yù)報誤差導(dǎo)致的預(yù)測誤差就可以通過其他輸入端的歷史數(shù)據(jù)得到一定的糾正，從而提高預(yù)測精度。

2.2 事故后的導(dǎo)線允許載流量

規(guī)程計算的導(dǎo)線允許載流量沒有考慮導(dǎo)線溫升的暫態(tài)過程。實(shí)驗室模擬試驗表明，在環(huán)境參數(shù)取規(guī)程規(guī)定的邊界條件值，通過導(dǎo)線的電流由載流量限額一半突變?yōu)槿~(模擬?1事故)，導(dǎo)線達(dá)到其工作允許溫度有較長的時間[6]?，F(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗和實(shí)際測量數(shù)據(jù)也證實(shí)了上述結(jié)論[26-27]。

在電網(wǎng)?1運(yùn)行方式下，導(dǎo)線溫升暫態(tài)過程的時間特性，可以在確保電網(wǎng)安全的前提下，提高輸電線路的載流量。

根據(jù)IEEE 738標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)線溫度滿足如式(8)暫態(tài)熱平衡方程[28]。

架空輸電線路的時間常數(shù)一般為10~30?min，考慮30?min為運(yùn)行部門處理事故相對充裕時間，一般情況下導(dǎo)線溫升的最大時間不超過30?min。

在輸電線路阻塞時段內(nèi)，考慮到運(yùn)行方式和線路的微氣象條件均會發(fā)生變化，因此，式(8)中的均為變化值。從簡化分析角度考慮，可以將其值取為阻塞時段內(nèi)的最惡劣值并保持不變。

顯然，如果輸電線路阻塞時間在一定范圍內(nèi)，通過考慮導(dǎo)線溫升暫態(tài)過程的事故后導(dǎo)線允許載流量分析計算可以進(jìn)一步提高輸電能力。

3 ?滿足安全穩(wěn)定約束的增容容量計算

3.1 增容容量

得到當(dāng)前和計劃方式的長期運(yùn)行以及事故后導(dǎo)線允許載流量后，即可進(jìn)行滿足安全穩(wěn)定約束的增容容量計算。

采用更新后的允許載流量判斷當(dāng)前和計劃方式下所有過載線路是否依然存在熱穩(wěn)定問題，同時考慮原來是否有暫態(tài)穩(wěn)定問題的故障，且受限斷面潮流轉(zhuǎn)移到其他支路后引起熱穩(wěn)定問題。如均沒有問題，即可終止分析，判斷動態(tài)增容后不存在安全穩(wěn)定問題。否則，需要進(jìn)行滿足安全穩(wěn)定約束的增容容量計算。

依然通過求解式(1)至式(7)組成的阻塞管理模型獲得阻塞管理調(diào)整方案和增容容量，式(3)中的熱穩(wěn)定約束條件需要更新為增容后的值。由于之前已經(jīng)獲得了滿足暫態(tài)功角穩(wěn)定要求的調(diào)整方案，此時只需接受暫態(tài)功角穩(wěn)定調(diào)整方案，之后將暫態(tài)功角穩(wěn)定參與因子信息作為安全穩(wěn)定約束，而不再需要重新進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定分析計算，僅僅求解滿足靜態(tài)安全要求的阻塞管理方案即可滿足要求。

通過求解阻塞管理模型得到滿足安全穩(wěn)定約束的調(diào)整方案，獲得輸電線路或者聯(lián)絡(luò)線斷面最大輸電能力。基于多個超短期方式的計算結(jié)果得到輸電線路動態(tài)增容時段。

3.2 調(diào)度操作

基于在線安全穩(wěn)定分析的滿足安全穩(wěn)定約束阻塞管理和增容容量計算在調(diào)度控制中心不斷滾動進(jìn)行，基于分析計算結(jié)果，調(diào)度操作人員可以采取以下措施：

(1)??當(dāng)前方式分析計算不存在安全穩(wěn)定問題，但預(yù)測即將可能出現(xiàn)安全穩(wěn)定問題，此時調(diào)度運(yùn)行人員需要密切關(guān)注運(yùn)行情況，必要時采取預(yù)控措施；

(2)??當(dāng)前方式已經(jīng)存在安全穩(wěn)定問題，但隨著發(fā)電負(fù)荷和氣象條件的變化安全穩(wěn)定問題得到緩解，調(diào)度運(yùn)行人員可以暫不采取控制措施，等待后續(xù)的分析計算結(jié)果；

(3)?判斷當(dāng)前方式的安全穩(wěn)定問題不會緩解甚至還有可能加劇，則調(diào)度操作人員需要立即采取措施，必要時需要計及未來趨勢采取更為嚴(yán)厲的控制措施。

4 ?應(yīng)用實(shí)例

基于本文方案開發(fā)了基于阻塞分析的安徽電網(wǎng)輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)(D5000)建設(shè)，共配置2臺應(yīng)用服務(wù)器，負(fù)責(zé)與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果匯總分析。采用16臺計算服務(wù)器組成安全穩(wěn)定分析計算集群，負(fù)責(zé)超短期計劃方式安全穩(wěn)定滾動校核、阻塞分析、允許載流量計算和增容容量計算。電網(wǎng)規(guī)模如下：母線數(shù)754，發(fā)電機(jī)數(shù)114，負(fù)荷數(shù)525，變壓器數(shù)225，線路數(shù)644。故障動態(tài)篩選后每個超短期計劃方式考核故障數(shù)約為10個。系統(tǒng)能夠在30?s內(nèi)完成12個超短期計劃方式數(shù)據(jù)生成，60 s內(nèi)完成超短期計劃方式的阻塞分析，3?min內(nèi)完成動態(tài)增容曲線的刷新。

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括數(shù)據(jù)處理、阻塞分析計算、導(dǎo)線載流量計算和增容容量分析計算等模塊。

圖2 輸電線路動態(tài)增容系統(tǒng)功能框架

以220 kV谷南線預(yù)想故障后的阻塞問題為例進(jìn)行分析，局部電網(wǎng)地理接線如圖3所示。

圖3 局部電網(wǎng)地理接線圖

局部電網(wǎng)中匯源電廠送出通道主要由220?kV沱河-姬村雙回線和谷嶺-南坪單回線組成，其中，220?kV谷嶺-南坪單回線的允許載流量成為制約電廠送出能力的瓶頸。當(dāng)匯源電廠外送較大時，沱河-姬村雙回線故障后，谷嶺-南坪線路面臨嚴(yán)重的過載問題。

4.1 阻塞時段評估

選取2015年4月17日8:30分的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行阻塞分析。基于電網(wǎng)實(shí)際發(fā)電計劃和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)生成的超短期計劃數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，在8:50~9:20時段內(nèi)，沱河-姬村雙回線開斷后，谷南單回線均存在過載問題，即阻塞時段為30?min。阻塞管理分析結(jié)果表明不存在阻塞關(guān)聯(lián)的輸電線路。谷南線增容前長期允許載流量為600 A，事故后允許載流量720 A。

4.2 微氣象信息接入和預(yù)測

為了實(shí)施220 kV谷南線的動態(tài)增容，在谷嶺變側(cè)安裝了微氣象和導(dǎo)線溫度量測裝置，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線溫度和風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、日照強(qiáng)度的實(shí)時量測，采用北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集技術(shù)，并基于電力IEC104通信規(guī)約實(shí)現(xiàn)了與D5000系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用的信息交互。

此外，D5000系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用已接入超短期數(shù)值天氣預(yù)報信息，可以提供刷新周期為15 min超短期數(shù)值天氣預(yù)報信息，包括風(fēng)速、氣溫、云量等的時間序列預(yù)報信息。

基于實(shí)時和歷史微氣象信息量測數(shù)據(jù)，并結(jié)合歷史天氣預(yù)報和超短期天氣預(yù)報信息，進(jìn)行超短期微氣象的預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，基于微氣象變量的預(yù)測值計算導(dǎo)線允許載流量的預(yù)測值。

2015年4月17日8:30分實(shí)測微氣象數(shù)據(jù)中風(fēng)速為2.2 m/s，環(huán)境溫度為13.0℃，日照強(qiáng)度143.73 W/m2。預(yù)測所得到的1 h以內(nèi)的微氣象值如表1所示。

表1 導(dǎo)線微氣象預(yù)測信息

4.3 允許載流量計算

谷南線電壓等級為220?kV，型號為LGJ400/35，外徑為0.026??m，表面輻射系數(shù)為0.9，表面吸熱系數(shù)為0.9，集膚系數(shù)為0.002?5，溫度為20℃時的電阻溫度系數(shù)為0.003?6，溫度為20℃時的直流電阻為7.39×10-5Ω/m，單位長度質(zhì)量為1.355 kg/m，綜合比熱容為794.8??J/(kg·℃)。2015年4月17日8:30分實(shí)測微氣象數(shù)據(jù)中風(fēng)速為2.2??m/s，環(huán)境溫度為13.0?℃，日照強(qiáng)度143.73?W/m2。

按導(dǎo)線最高允許溫度不超過70℃，基于預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)線允許載流量計算，以阻塞時段內(nèi)氣象條件較惡劣的9:20分預(yù)測數(shù)據(jù)為例，通過暫態(tài)熱平衡方程求得導(dǎo)線長期允許載流量為890??A，30??min時段內(nèi)不越過70℃暫態(tài)最大載流量為940?A。

4.4 增容后阻塞管理

對于阻塞時段內(nèi)的9:20分計劃方式，按最大允許載流量940?A，增容后的谷南線仍存在熱穩(wěn)定問題，需要進(jìn)一步計算預(yù)想故障下滿足過載安全要求的阻塞管理方案。表2給出了滿足過載安全要求的阻塞管理方案，關(guān)鍵元件谷南線故障后電流為1?298.85?A，過載安全裕度為-80.40%，調(diào)整后裕度為2.02%，谷南線的故障后電流為921.0?A。

表2 阻塞管理方案

5 ?結(jié)論

目前，輸電線路的動態(tài)增容技術(shù)更多關(guān)注導(dǎo)線狀態(tài)和微氣象條件的實(shí)時測量，尚未全面和綜合考慮系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。本文基于在線安全穩(wěn)定分析技術(shù)和超短期預(yù)測數(shù)據(jù)，提出了一種基于阻塞分析的輸電線路動態(tài)增容方案，可以滿足實(shí)際工程運(yùn)行的要求。

后續(xù)的研究工作包括考慮不確定因素的動態(tài)增容風(fēng)險評估方法和防控技術(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

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(編輯 魏小麗)

Transmission line dynamic capacity-increase based on congestion analysis

XU Wei1, BAO Yanhong1, ZHOU Haifeng1, TANG Wei2, LIU Ludeng2, REN Xiancheng1, XIANG Xiaorong1

(1. NARI Group Corporation/State Grid Electric Power Research Institute, Nanjing 210003, China; 2. State Grid Anhui Electric Power Company, Hefei 230061, China)

To ensure the security and stability of the power grid after implementing dynamic capacity-increase for overhead transmission line, a new dynamic capacity-increase method based on congestion management analysis is proposed. The reasons for transmission capability restriction are clarified based on ultra-short-term forecasting data, and the key transmission lines are identified by congestion management analysis considering dynamic security constraints. According to the congested transmission lines and capacity-increase periods, the permissive current-carrying capacity in a future period is calculated based on weather forecasting data. The transient process of temperature rising is considered in the post-fault permissive current-carrying capacity calculation for the lines whose congestion time is within certain range. On this basis, the amount of capacity-increase is determined to meet the stability and security constraints. Based on the above scheme, a dynamic capacity-increase system for overhead transmission line is developed.

transmission line; dynamic capacity-increase; dynamic security; congestion management; numerical weather forecasting

10.7667/PSPC150802

國家電網(wǎng)公司資助項目“輸電線路在線動態(tài)增容技術(shù)研究與應(yīng)用”及“計及電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的輸變電設(shè)備風(fēng)險評估與運(yùn)維管理決策技術(shù)研究與應(yīng)用”

2015-05-12；

2015-07-21

徐 偉(1982-)，男，通信作者，博士，高級工程師，主要研究方向為電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制；E-mail: xu-wei@sgepri.sgcc.com.cn 鮑顏紅(1971-)，男，研究員級高級工程師，主要研究方向為電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制；E-mail: baoyanhong@ sgepri.sgcc.com.cn 周海鋒(1983-)，男，工程師，主要研究方向為電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制。E-mail: zhouhaifeng@sgepri.sgcc. com.cn