[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

说明书

技术领域

本发明涉及电气工程领域，尤其涉及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。

背景技术

电力系统作为国民经济的支柱产业，其安全稳定的运行对整个国民经济的发展有非常重要的作用，近年来用电负荷的急剧攀升以及电网规划的滞后性，使得输电网络的建设速度已经很难跟上经济发展的需要，网络的正常运行状态已经越来越接近于其传输极限。此时电网运行于较脆弱状态，一个偶然的扰动便会造成设备过负荷，从而使系统进入紧急状态，处理不当将引发连锁事故，甚至造成全网大停电，造成不可估量的经济损失。因此，在事故发展过程中，快速制定合理有效的校正控制措施，及时消除越线环节成为有效降低大停电事故发生的重要手段。

传统紧急控制措施均以最大允许热载流作为系统是否满足热稳定约束的判断标准，美国学者Davis提出动态热定值技术(DynamicThermalRating，DTR)框架，人们开始意识到，线路最大允许载荷能力并不是固定值，而是随时间与环境状态的变化而变化的，并且限制线路传输极限的本质是温度而不是电流。加拿大学者FGalina在2005年提出电热协调的概念，使得输电元件的电、热之间的物理耦合关系更加清晰。传统紧急控制允许时间的确定是基于经验值给出一个固定的控制时间，但在不同的气象环境以及电网运行状态下，线路温度的动态过程也不同，一成不变的设定难以适应复杂多变的电网运行环境，难免带来校正控制决策的保守或冒进。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供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，本发明基于电力系统热稳定性，结合动态热定值框架，给出系统允许确切紧急控制时间，并建立计及输电线路温度特性的系统紧急控制优化模型，在确保系统在允许时间内消除线路潮流越限及电压越限的前提下，使得控制费用成本最小，即在充分保证系统运行安全性的同时兼顾运行经济性，控制结构更加科学、有效。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

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，包括如下步骤：

首先，基于数据采集与监视控制系统SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)及动态热定值系统DTR(DynamicThermalRating)系统，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。

所述运行状态信息包括输电线路电压、电流、功率以及温度。

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，

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。

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：