[发明专利]一种应用同步相量技术的动态输电线容量估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，尤其是涉及一种应用同步相量技术的动态输电线容量估计方法。

背景技术

由于土地资源的稀缺以及高昂的建设费用，新建输电线变得越来越困难了。静态方法基本上以最坏的外部环境作为参考来考虑输电容量，因此基于静态方法的输电线容量估计往往保留着较大的裕度以保证输电线的安全。在用电高峰和天气状态比较理想时，由于输电线容量估计限制，输电线的输电容量不能得到充分的利用，从而电网被迫转用其它输电走廊，进而可能引起增加线损等方面的问题，或者选择让部分用户停电等措施，不利于社会的发展以及用户对电网的要求。

过去十多年来，已经有很多学者与研究人员对实现动态输电线容量估计进行了比较多的研究，大概可以分类为：1、基于天气测量的动态输电线容量估计，这可能是最简单直接的方法这种方法不需要在输电线上安装任何设备，只能根据输电线上实际渡过的电流就可以推算出电流在每单位输电线上所造成的热量增加，再根据当时的天气状态（风力，环境温度，辐射等），可以得到输电线的热量散失，这样就可以计算出输电线的净热量，从而得到输电线温度估计值。2、基于导线垂度和导线张力的动态输电容量估计，这种方法是根据导线受热伸长的原理来估计导线温度，当输电电流增大时，导线温度上升，导线增长，从而导线的垂度增大，垂度增大又会引起导线的张力增大，利用导线垂度与张力就可以反推出导线温度。3、输电线的直接温度测量技术，这种是最为直接的一种方法，将影响输电线容量的所有因素都考虑在内，这种方法是将温度传感器直接与导线表面接触，以测量导线的表面温度。

第一种方法在准确测量风速等快速变化因素时存在一定的困难，此外，由于输电线传输距离远，气象站与数据中心的数据交换以及气象站的日常维护也是一个大问题；第二种方法需要将测量装置置于输电线上，测量装置的电磁环境将会比较恶劣，测量装置的电磁防护、通信以及维护将会异常困难；第三种方法除了前两种方法所存在的弊端外，导线里部温度的准确测量也是一个很大的挑战。而且这三种方法都需要额外的测量设备，并且这些测量设备都可能需要置于输电线沿途，而输电线可能会穿越比较荒芜的地带，有时候这些地带的通信十分难以获取；如果设备出现故障等问题，将要付比较高的代价来进行维修，而且考虑到成本问题，不大可能应用专线进行通信，进而数据通信可靠性及快速性会大打折扣，数据传输速率难以得到保证。

随着广域测量技术的不断发展，越来越多的同步相量测量单元安装在输电网中，提供着精确的电压、电流相量信息，同步相量技术所提供的精确相量估计为动态输电线容量估计提供了有力的保障。

发明内容

本发明是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种应用同步相量技术的动态输电线容量估计方法，基于机械特性、热力学特性及电力特性的输电线模型，确定输电线的在线输电容量，同时解决需要添加额外的测量设备的弊端。

为实现上述目的，本发明公开了一种应用同步相量技术的动态输电线容量估计方法，包括以下步骤，

（1）在输电线两侧安置有同步相量测量单元，输电线一侧为接收端，输电线另一侧为发送端，所述同步相量测量单元测量输电线的电压电流相量，并输送到测量系统的数据缓冲区内；

（2）利用测量系统的数据缓冲区内的输电线电压电流相量数据计算出输电线的总阻抗                                                ，

其中，，，为输电线的正序阻抗，  为输电线的传播常数， 为输电线在温度时的长度，  和  分别为输电线接收端的电压电流相量，  和分别为输电线发送端的电压电流相量；

（3）根据输电线的总阻抗求得输电线的电阻与电感：

，

其中，为交流信号的角频率；

（4）根据在温度时输电线的长度输电线长度以及输电线的电感可以得到单位长度的输电线电感值以及输电线伸长系数：

    ，

其中，为参考温度下的输电线长度；

（5）根据输电线的伸长系数以及输电线的单位长度电阻值得到输电线的电阻率以及输电线的实时温度：

其中，为参考温度下输电线的横截面积，输电线的实时温度通过查输电线电阻率温度表得到；

（6）根据输电线的实时温度以及输电线温度变化率来估计单位输电线的散失热量：

     

其中，为单位长度输电线的总热容量，和为拟合曲线待定系数，进而得到输电线最大允许电流估计值，为输电线最大允许温度即设定的热容限温度；