[发明专利]一种计及线损的电力系统抗冰优化运行方法

权利要求书

1.一种计及线损的电力系统抗冰优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对基于Makkonen热平衡方程的基本覆冰增长模型进行近似化与分段线性化处理，建立计及线损的线性雨凇覆冰增长模型；

S101、建立基本覆冰增长模型

设定在覆冰增长过程中覆冰导线始终保持为均匀圆柱体，取足够小的时间步长dt，在本时段内气象参数与覆冰导线形状参数保持不变，则覆冰增长基本模型为：

dM_t＝α_1,tα_2,tα_3,tω_tv_tD_i,tdt (1)

其中，dM_t、α_1,t、α_2,t、α_3,t、ω_t、v_t、D_i,t分别为第t个时间步长内覆冰质量增量、碰撞系数、结合系数、冻结系数、液态水质量浓度、风速及覆冰导线直径；

在雨凇覆冰情况下，取碰撞系数α_1,t＝1，第t个时间步长内冻结系数α₃计算公式为：

α₃＝h·(π(T_s-T_a)+εl_eπ(p_sat,sa-p_sat,a)/(2p₀C_a))/(α₁α₂ωvl_f) (2)

+C_w(T_s-T_a)/l_f-I²r/(α₁α₂ωvD_il_f)

其中，ω为单位体积空气中液态水质量浓度；v为有效风速；D_i为覆冰导线直径，是导线外径与冰层厚度之和；l_f为单位质量的水在凝结过程中释放的热值，取值为334.3kJ/kg；T_s为覆冰导线表面温度；T_a为大气环境温度；C_w为水的比热容，其值为4.18kJ/kg·℃；C_a为空气比热容，取值为1.006kJ/kg·℃；ε为水蒸气与干空气分子质量比，取值为0.622；l_e为水的蒸发潜热，取值为2263.8kJ/kg；p₀为静态空气压，取值为101.3kPa；p_sat,sa、p_sat,a分别为温度为覆冰导线表面温度T_sa和大气环境温度T_a时的饱和蒸汽压；h为对流换热系数；

温度为T时的饱和蒸汽压p可由以下公式计算：

对流换热系数h可由以下公式计算：

h＝h_n+h_f＝k_a(N_un+N_uf)/D_i (4)

N_un＝A_n(G_r·P_r)^b (5)

N_uf＝A_fR_eⁿP_r^m (6)

其中，h_n、h_f分别为自然对流换热系数与强迫对流换热系数；N_un、N_uf为自然对流换热与强迫对流换热的Nusselt数；G_r、P_r、R_e分别为Grashof数、Prandlt数和Reynolds数；A_n、b是由G_r确定的常数；A_f、m、n是由R_e确定的常数；

在输电线路覆冰情况下，取A_n＝0.48，b＝0.25，m取值为1/3，Grashof数、Prandlt数和Reynolds数的计算公式为：

式中，g为重力加速度，取值9.8m/s²；k_a为空气导热系数，取值为0.0244W/m·K；ρ_a为空气密度，取值为1.29kg/m³；μ为空气动粘性系数，取值为1.32^10^-5m²/s；

S2、建立计及线损的电力系统抗冰优化运行模型；

S3、采用拉格朗日松弛法求解建立的混合整数线性优化模型，优化得到最优系统抗冰运行方案。