架空输电线路准动态热定值的研究

摘要

动态热定值(dynamic thermal rating，DTR)作为辅助智能电网规划和运行决策的一项重要技术，已经成为解决线路供电能力不足、输电瓶颈问题的重要增容方法。相比于静态热定值(static thermal rating，STR)，DTR摒弃了采用保守天气计算线路载流量的方法，转而依据实时环境气象数据最大限度地提升输电线路的输送能力。由于实时天气条件的随机变化性和气象预报的误差，DTR的数值具有很大的波动性，DTR依赖于大量传感器的部署，导致DTR的实施成本较高、设备要求严格。本文基于线路载流量评估的可靠性和经济性，采用准动态热定值(quasi-dynamic thermal rating，QDR)作为线路的最大输送容量，QDR在其定义时间尺度内的定值结果为常数，对于挖掘线路输电潜力和缓解系统输电阻塞现象具有重要价值。
　　首先，本文在CIGRE标准架空线路热定值模型的基础上，介绍相关气象参数和导体特性参数，对其中影响等级较高的参数进行灵敏度分析。结合龙格库塔法和导体动态热平衡方程，仿真分析导体温度的暂态变化过程及时间常数变化，进而分析热时间常数的变化特点，从而确定气象参数采样的时间分辨率。
　　其次，在明确导体载流值与关键参数的相互关系的基础上，进而完成由气象数据驱动的QDR计算，定量分析了90％-99％置信水平下的气象参数（风速、环境温度、风向）阈值，通过静态热平衡方程计算得到不同时间尺度下（年、季、月）的QDR，进一步给出了运行风险评估方法，结合算例评估实际运行年度下的导体运行风险及增容效果，验证了QDR的实际应用效果及可靠性。
　　最后，依照动态热平衡下导体温度随环境参数及电流的变化特点，分析电力系统中输电阻塞故障时各支路电流的变化情况，将QDR(年定值、季定值、月定值)与输电阻塞管理的报警系统相结合，建立了一种基于QDR的输电阻塞管理模型，设计包含导体温度判断模块的输电阻塞报警系统，通过算例验证了QDR在输电阻塞管理中的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作与组织结构

1．3．1 主要工作

1．3．2 组织结构

第2章 气象参数的时间分辨率分析

2．1 架空线路CIGRE标准下热定值计算模型

2．2 关键参数识别

2．2．1 导体参数及气象参数变化范围

2．2．2 相关参数对载流值的影响等级

2．2．3 关键参数的灵敏度分析

2．3 气象参数的时间分辨率

2．3．1 动态热平衡下导体温度的仿真分析

2．3．2 热时间常数的仿真分析

2．3．3 时间分辨率的选取

2．4 本章小结

第3章 气象参数驱动的输电线路QDR分析

3．1 QDR概念

3．2 关键气象参数的统计分析

3．2．1 风速数据统计分析

3．2．2 环境温度数据统计分析

3．2．3 风向数据统计分析

3．3 QDR计算结果

3．3．1 不同置信水平下的QDR分析

3．3．2 不同时间尺度下的QDR分析

3．4 导体运行风险分析

3．4．1 导体温度计算模型

3．4．2 运行风险评估方法

3．5 算例分析

3．6 本章小结

第4章 QDR在输电阻塞管理中的应用

4．1 输电阻塞管理概念

4．2 十四节点电力系统设计

4．3 基于QDR的输电阻塞管理方法

4．3．1 输电阻塞情况分析

4．3．2 支路电流变化情况

4．3．3 运用QDR的逻辑设计

4．4 算例分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表学术论文和参加科研情况