计及导体载流与温度关系的电网载荷能力研究

摘要

随着能源与环境问题日益突出，可再生能源发电发展迅速，新形势下，电力系统呈现多元化、复杂化特点，电网载荷能力应对困难，已成为制约电力系统发展与安全经济运行的重要因素。如何充分挖掘现有电网输电潜力成为各界关注焦点。动态热定值(DTR)技术的出现，在缓解关键断面输电紧张局面，增强电网接纳新能源发电能力等方面发挥了重要作用。电热协调理论将DTR技术与电力系统调度决策与控制相结合，进一步挖掘现有电网的输电能力。本文从制约架空线载荷能力的热、力学本质出发，充分考虑气象条件对架空线路热、力学状态及电网运行的影响，进行计及导体载流与温度关系的电网载荷能力研究。主要研究工作及创新成果概括如下:
　　(1)提出两种输电线路热定值预测方法。一种是基于气象预测的输电线路热定值预测方法，基于分位数回归方法分别对影响线路热定值的气象要素（风速、环境温度、日照强度）进行预测，在气象条件预测的基础上进行定值预测。第二种是基于分位数回归的动态热定值概率分布预测方法，将影响线路热定值的气象要素与历史定值嵌入到分位数回归预测模型中，对未来时刻热定值进行预测，并对动态热定值的不确定性进行充分表达。预测结果表明，本文提出的方法可以有效减少因气象预测误差导致的定值预测结果偏移，并且可对未来时刻动态热定值的波动区间进行分析，并最终得到其整个概率分布。通过x2校验表明，本文方法能够得到可靠的线路定值概率分布曲线，可以为调度部门提供可靠的有用信息，便于科学决策。
　　(2)提出计及架空线路沿线气象分布的电热耦合潮流(ETCPF-CMD)计算方法，通过在传统电热耦合潮流计算中引入虚拟节点和线路模拟考虑地区内气象分布情况，并分析引入虚拟节点和线路后带来的潮流计算复杂度。利用电热耦合潮流的物理规律和雅可比矩阵数值特点对其进行简化计算，将大规模修正方程组分解为3个相互独立的小规模修正方程组求解。在保证计算结果准确性的基础上，可显著提高计算效率。基于分布气象信息，该方法能够实现导线沿线温度的分布计算，使电热耦合潮流计算更贴近实际。
　　(3)在ETCPF-CMD计算方法的基础上，进一步考虑导线温度及气象环境对架空导线应力及弧垂的影响，基于电-热-力耦合的物理规律，结合代数-微分方程的交替求解格式，将潮流方程、热平衡方程及力学状态方程解耦求解，使潮流能够推演各种预想场景下架空线运行温度及力学形态，进而得到预想事故下架空线运行温度与力学形态的变化轨迹，基于此进行计及架空线路热、力学特性的电网静态安全评估，从而更为全面的显现架空线路载荷能力的热、力学本质，在保证电网运行安全的前提下，为充分挖掘电网载荷潜力提供依据。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景及意义

1．2 课题相关研究现状回顾与评述

1．2．1 定值理论研究与实践

1．2．2 静态安全评估中的过载分析

1．2．3 线路定值预测技术

1．2．4 计及电热耦合规律的电网潮流

1．3 目前研究存在的问题

1．4 本文主要工作

第二章 基于分位数回归方法的输电线路定值预测

2．1 引言

2．2 架空输电线路载流与温度的关系

2．3 分位数回归方法

2．4 基于分位数回归的输电线路热定值预测

2．4．1 基于气象预测的定值预测

2．4．2 基于气象与定位历史数据的定值预测

2．5 可信性校验

2．6 算例分析

2．6．1 算例描述

2．6．2 仿真结果

2．6．3 可信性校验

2．7 本章小结

3．1 引言

3．2 考虑气象分布的电热耦合潮流模型

3．2．1 电热耦合潮流模型

3．2．2 气象分布的影响

3．3 ETCPF-CMD的快速解耦计算方法

3．3．1 ETCPF-CMD特点分析

3．3．2 算法及处理

3．4 算例分析

3．4．1 算例描述

3．4．2 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第四章 计及架空线路热、力学特性的静态安全评估

4．1 引言

4．2 架空导线运行中的电-热-力关联关系

4．3 计及架空线热、力学特性的安全评估方法

4．3．1 架空线运行中的热、力学状态动态过程计算

4．3．2 方法的实施框架

4．4 算例分析

4．4．1 算例描述

4．4．2 仿真结果与分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的论文及参与的项目