高压架空输电线路动态增容风险评估研究

摘要

高压架空输电线路动态增容技术是在不新建输电线路的情况下，提高现有输电线路送容量的有效途径。遗憾的是，动态增容技术虽然能够提高线路送容量，但是却在一定程度上存在风险，这主要由于对气象参数的测量误差和模型本身的计算误差导致的。值得注意的是，工程上使用较多的动态增容模型都强烈依赖于气象参数，这就增加了动态增容的风险。基于上述情况，本文对高压架空线路动态增容的风险评估进行研究，提出一种基于暂态等效风速系数的高压架空线路动态增容风险评估模型，以降低动态增容系统对气象参数的依赖，较为准确的评估增容风险，为动态增容的安全实施提供依据。
　　首先，本文研究了国内外学者提出的架空输电线路动态增容模型，主要针对IEEE模型、热路模型以及等效风速系数模型开展深入研究。其中，IEEE标准模型在气象条件变化较快的时候，对载流量计算的精度不高;同时，IEEE模型在计算载流量时忽略了自然对流散热的影响。热路模型忽略了导线温度分布不均匀的情况，用导线上一点的温度代替整个导线的温度，存在计算误差。等效风速系数模型虽然降低了对气象参数的依赖，但是在导线温度和风速系数处于波动状态时计算误差较大。
　　其次，由于风险评估模型所得结果应具有一定的预见性，故在实际工程中，所提动态增容风险评估模型应配合电流短期预测算法来使用。为了提高短期电流预测精度，本文提出一种基于小波包变换和峰式马尔科夫链的预测模型来估计未来线路短期电流，并且通过江苏某市2013年6月的电流、气象、温度数据，进行实验验证。同时，将所提预测模型与基于模糊聚类的相似日模型、基于模糊聚类相似日的BP神经网络模型进行对比。实验结果显示，基于小波包变换和峰式马尔科夫链的预测模型通过对历史数据进行分解和重构，能够充分提取有效信息，进行预测，具有较高的精度。本文选取该预测模型进行线路短期电流预测，为后续动态增容风险评估模型提供电流误差。
　　最后，本文提出一种基于暂态等效风速系数的高压架空输电线路动态增容模型，该模型能够降低对气象参数的依赖，简化动态增容系统，提高线路载流量计算精度，更为准确、可靠的对线路动态增容风险进行评估。另外，通过在实验中加入预测电流误差，可以证明所提动态增容风险评估模型在实际应用中，会受到线路电流预测方法精度的影响。当电流预测结果精度不高时，通过降低线路最高允许运行温度可避免增容风险漏判情况发生。随着未来线路电流预测方法精度的改善，本文所提动态增容风险评估模型精度也将随之改善，线路运行的经济性能够充分得以发挥。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 架空输电线路动态增容研究现状

1．2．2 线路短期电流预测研究现状

1．3 研究内容

2 架空输电线路动态增容原理

2．1 IEEE标准模型

2．1．1 架空输电线路稳态方程及允许载流量的计算

2．1．2 架空输电线路交流电阻的计算

2．2 架空输电线路热路模型

2．2．1 热电类比理论

2．2．2 架空输电线路的稳态热路模型

2．2．3 架空输电线路暂态热路模型

2．3 架空输电线路动态增容的等效风速系数模型

2．3．1 等效风速系数的导出

2．3．2 利用等效风速系数计算载流量

3 线路短期电流预测模型

3．1 相似日模型

3．2 模糊聚类选取相似日

3．2．1 模糊聚类分析概述

3．2．2 模糊相似矩阵

3．2．3 短期电流的影响因素及其量化

3．2．4 模糊聚类选取相似日的流程

3．3 基于模糊聚类相似日的BP神经网络模型

3．3．1 神经网络构成

3．3．2 神经网络的结构

3．3．3 BP神经网络

3．3．4 基于模糊聚类相似日的BP网络的短期电流预测

3．4 基于小波包变换和峰式马尔科夫链的线路短期电流预测模型

3．4．1 小波变换理论

3．4．2 小波包交换

3．4．3 马尔科夫链

3．4．4 基于小波包变换和峰式马尔科夫链的短期电流预测

3．5 线路短期电流预测模型对比

3．5．1 基于模糊聚类的相似日模型实验结果分析

3．5．2 基于模糊聚类相似日的BP神经网络模型实验结果分析

3．5．3 基于小波包变换和峰式马尔科夫链模型的实验结果分析

4 基于暂态等效风速系数架空线路的动态增容风险评估模型

4．1 基于暂态等效风速系数的动态增容风险评估原理

4．1．1 基于暂态等效风速系数的线路动态增容模型

4．1．2 基于暂态等效风速系数的线路动态增容风险评估模型

4．2 暂态等效风速系数的马尔科夫链模拟

4．3 实验平台设计

4．4 实验结果分析

4．4．1 不考虑电流预测误差下的风险评估模型验证分析

4．4．2 电流预测误差对风险评估模型的影响分析

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献