时变气象环境下架空线路动态载流裕度评估与运行风险预警方法

发布时间：2020-09-04 09:59

　　架空导线的载流能力和运行温度受时变气象环境影响,特别是在夏季极端高温天气下,空调负荷猛增,电网负荷屡创新高,电力设备处于重载运行,运行维护需要特别关注。架空线路是电力传输的主要介质,高温天气下因导线散热条件接近或超过设计气象环境条件,导线温度升高,载流能力下降,安全裕度降低,容易发生因温升越限导致弧垂增大,绝缘距离不足而发生故障等风险。因此,开展时变气象环境下架空线路动态载流裕度评估和运行风险研究,对于电网调度决策具有重要参考意义,可指导不同气象环境下供电断面的安全运行与电力平稳有序供应。论文主要内容如下:(1)在对比研究架空线路载流能力与温度计算方法的基础上,推导了时变气象环境下导线暂态温升计算模型。以导线热平衡方程为基础,建立了气象环境条件变化时导线连续载流能力计算方法,已知气象环境参数和导线电流的导线运行温度估算方法,推导了潮流转移电流跃变时导线暂态温升响应计算方法,为导线动态载流裕度评估和重载断面N-1安全校核、温升越限预警提供理论方法。(2)提出了基于在线数值天气预报的导线动态载流裕度评估方法。导线的最大载流能力主要受气象环境条件影响,分析了影响架空线路载流能力的关键气象参数,在此基础上提出了计及数值天气预报波动范围的导线动态载流裕度预测方法。通过算例分析,验证了所提方法的有效性,预测的导线载流能力和安全裕度,可为时变气象环境下调度人员安排电网运行方式提供参考依据。(3)提出了供电断面N-1在线安全校核与温升越限预警方法。供电断面N-1安全校核是发现电网运行薄弱环节、降低运行风险的基本要求。以N-1方式下潮流转移导线暂态热平衡为基础,通过获取实况气象参数,在线校核导线载流裕度、导线温升裕度,并根据导线温升越限耐受时间发出预警。算例分析表明,所提方法准确、有效,有助于运行人员掌握线路N-1状态下的安全裕度变化过程,提前采取降风险运行措施。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM75
【部分图文】：

示意图,热平衡,导线,示意图

该载流值为确定的常数；动态热定值是气象参数确定的，此值通常比静态热定值确定的载路的载流能力[51]。架空线路载流能力与温度计算方 IEEE 标准等。其中 CIGRE 标准与 IEEE 标准都考辐射系数和日照吸热系数。而 CIGRE 标准的计算结CIGRE 标准还考虑了电晕损耗和蒸发散热，IEEE于工程应用。将基于架空线路的热平衡方程，对比分析架空线路潮流转移后导线暂态温升计算公式和数值迭代计算能力的预测以及供电断面 N 1 在线安全校核建立热平衡方程温度决定于其载流值和周围环境气象环境条件(风热平衡示意图如图 2.1 所示。

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导线稳态运行时，多数正常工况下架空线路的负载变化较慢，可以认为处于连续的静态热平衡状态，即线路在此负荷下产生的焦耳热和日照吸的总量，等于此线路辐射散热和对流散热(强迫对流或者对流散热)的总量散热平衡，表现在 IEEE 的热平衡方程之中即是(2.1)左端等于零，即+( )c r scq q qIR T (得益于日益完善的电网建设，在用电信息系统广泛应用的大环境下，可通讯技术获取架空线路沿线的实时气象环境参数，在此基础上，按标准钢芯铝绞线最大运行温度 70 ℃，经由导线静态热平衡方程在线计算而得动态载流量，即是所求连续载流能力。由式(2.19)可知，在架空线路沿线的气象环境参数不发生改变，而架空线的最大允许运行温度取不同的值时，架空线路计算所得的连续载流能力。本文使用型号为 LGJ-400/35 的钢芯铝绞线详细分析架空线路的载流能高允许运行温度的关系，具体如图 2.2 所示。

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图 2.3 导线电流温度试验平台Fig. 2.3 test platform of current temperature for conductor表 2.3 不同方法所得导线稳态温度对比Table 2.3 the comparison of steady conductor temperature results with different methods由表 2.3 可知，IEEE 标准计算的导线稳态温升相比于试验温升数值较大，并且随着负荷电流的逐渐增大，越来越接近于试验温升。而电阻温度对应法考虑了磁滞效应和集肤效应，通过查阅相邻温度对应的电阻所计算的温升介于 IEEE 计算模型以及试验温升之间，其误差在可接受范围之内。负荷电流 IEEE 计算模型试验温升电阻温度对应法500A 34.5℃ 30.1℃ 33.4℃700A 37.3℃ 36.2℃ 36.9℃900A 41.2℃ 40.5℃ 40.8℃

【参考文献】