[发明专利]一种计及输电线路温度特性的电力系统紧急控制优化方法

权利要求书

1.一种计及输电线路温度特性的电力系统紧急控制优化方法，其特征是，包括如下步骤：

首先，基于数据采集与监视控制系统SCADA及动态热定值系统DTR，获得电网实时运行状态信息和运行环境信息，并对电力系统进行计及输电线路温度以及输电线路动态热定值的扩展状态估计，获得输电线路动态热定值；

结合输电线路动态热定值的计算方法，计算电力系统允许紧急控制时间；

提出判断电力系统热稳定的新指标；

依据电力系统允许紧急控制时间和电力系统热稳定的新指标创建计及输电线路温度特性的系统紧急控制优化模型，模型的优化结果包括：发电机输出功率调整、切负荷量及发电机组停运容量，模型的优化结果即为紧急控制策略。

2.如权利要求1所述的一种计及输电线路温度特性的电力系统紧急控制优化方法，其特征是，

所述运行状态信息包括输电线路电压、电流、功率以及温度。

3.如权利要求1所述的一种计及输电线路温度特性的电力系统紧急控制优化方法，其特征是，

所述运行环境信息包括输电线路所处风向、风速、气温、日照强度。

4.如权利要求1所述的一种计及输电线路温度特性的电力系统紧急控制优化方法，其特征是，

所述输电线路热定值的计算步骤如下：电力系统运行条件下，输电线路温度变化与运行环境及承载的电流相关，对输电线路而言，其温度变化受承载的电流、风速、风向、日照和环境温度的影响；

输电线路热平衡方程对输电线路输电线路温度特性规律的数学表达，具体表达如下：

I²R(T_c)+Q_s＝Q_c+Q_r(1)

I代表输电线路承载的电流，Q_s代表导线接收日照吸热，Q_c代表空气对流散热，Q_r代表导线辐射散热，R(T_c)代表温度为T_c时导线单位长度的交流电阻。

5.如权利要求1所述的一种计及输电线路温度特性的电力系统紧急控制优化方法，其特征是，所述允许紧急控制时间的计算步骤如下：

当线路电流或者外界环境发生变化时，在输电线路温度达到稳定之前，输电线路温度是一个动态变化的过程，暂态热平衡方程如下：

mlCpldTl(t)dt=ql(t)+qs(t)-qc(t)-qr(t)---(2)]]>

q_l(t)＝I²R_ref[1+α(T(t)-T_d)](3)

q_s(t)＝E_tA_tD(4)

q_c(t)＝A_c(T(t)-T_a(t))(5)

q_r(t)＝A_r[(273+T(t))⁴-(273+T_a(t))⁴](6)

其中，q_l(t)表示电阻发热项，q_s(t)表示日照吸热项，q_c(t)表示对流散热项，q_r(t)表示热辐射散热项；t表示时间，单位s；m_l为单位导体的质量，kg/m；C_p为导体材料的比热容，单位J/(kg·℃)；C_pl为导体材料的比热容，J/(kg·℃)；T(t)为输电线路运行平均温度，℃；

T_l(t)为线路运行平均温度，单位℃；I为流过导体的电流，单位A；R_ref为导体制造商规定的额定环境温度T_d下的单位长度的电阻，单位Ω/m，输电线路电阻随温度的变化在设定范围内近似线性关系，α为导体材料的电阻温度系数；T_a为导体周围环境的温度，T_a(t)为导体周围环境的温度，A_c为对流换热系数；A_r为辐射换热系数；E_t为太阳辐射功率密度；D为导体直径；A_t导体的吸收率；

在DTR系统中，公式(2)-(6)中风速、风向、气温、日照各气象参数均可实测获得，当电力系统遭受扰动进入紧急状态时，虽然输电线路潮流越限，但是由于热惯性的影响，温度的变化将滞后于电流，输电线路温度进入动态变化之中；输电线路温度动态变化的时间通过公式(2)获得；

为实现紧急控制时间的快速计算，假设故障发生前输电线路处于近似热平衡状态，线路温度由公式(1)近似计算获得，并直接求得故障后在线路载流I_l作用下输电线路温度暂态过程T_l(t)及温度动态变化到达最大允许值达到T_max的时间t_l表示为：

Tl(t)=Ta-K1K2+(T10-Ta+K1K2)eK2t---(7)]]>

K1=(Il2Rrcf+qs)/mCp;]]>

其中

K2=(Il2α-Ac-ArTΣ)/mlCp;]]>

TΣ=[(Ta+273)2+(Ts+273)2](Ts+Ta+546)]]>

tl=1K2ln(Tmax-Ta+(K1/K2)T0-Ta+(K1/K2))---(8)]]>

其中，T_l0对应故障前输电线路l的初始温度；T_s为化简过程中采用的保守性输电线路温度参数，为输电线路最大允许运行温度，故障后所有输电线路t_l的最小者即为允许紧急控制的时间，有：t_min＝min(t_l),l∈SL，即紧急控制需在t_min时间内消除载流越限。