[发明专利]一种考虑交联聚乙烯绝缘电缆热特性的电网潮流计算方法

摘要

本发明公开了一种考虑交联聚乙烯绝缘电缆热特性的电网潮流计算方法，包括建立所选电缆对应的电缆等值热路；在等值热路基础上，由微分方程组描述电缆的热平衡规律；在电热耦合潮流模型的基础上，进一步引入微分方程组构成考虑电缆热特性的电热耦合潮流模型；考虑电缆热特性的电网潮流算法，对微分方程组，先通过数值差分方法将其中的微分方程转化为代数方程，而后采用牛顿法求解得到隐式梯形差分结果；结合对架空输电线路热平衡方程的差分结果即可形成微分方程组在一个时间断面上的代数形式，在此基础上，得到考虑电缆热特性的电网潮流模型代数化后的牛顿法修正方程；求解牛顿法修正方程，得到包括电缆温度在内的电网运行状态变化轨迹。

主权项

一种考虑交联聚乙烯绝缘电缆热特性的电网潮流计算方法，其特征是，包括：步骤一：建立所选电缆对应的电缆等值热路；步骤二：在等值热路基础上，由微分方程组描述电缆的热平衡规律；微分方程组中状态量包含有电缆导体、金属护套及外护套温度；所述步骤二中，微分方程组的描述：其中，C1＝Cc+Cd1，C3＝Cs+Cd2+Cj，C4＝Csoil，θc、θs，θe和θa分别表示电缆导体、金属套、外护套及地表温度，Cc、Cd、Cs、Cj，Csoil分别为导体、绝缘、金属护套、外护套及土壤的体积热容，Cd1＝Cd2＝Cd/2，此处是将绝缘热容分解为2部分，Cd为绝缘热容；T1、T3，T4分别对应绝缘介质、外护套及土壤热阻；步骤三：在电热耦合潮流模型的基础上，进一步引入步骤二中的微分方程组构成考虑电缆热特性的电热耦合潮流模型；所述步骤三中，考虑电缆热特性的电热耦合潮流模型表达如下：上式中，Ps，Qs分别为节点注入有功、无功功率向量，V、δ、θoh、θcc、θcs、θce分别为节点电压幅值、相角、架空输电线路导体温度、电缆导体、金属护套及外护层温度向量，θa为土壤温度，I为输电线路载流向量，变量下标i和l分别表示第i个节点和第l个架空线路或电缆线路，δij为i节点与j节点相角差，Gij，Bij分别为节点i与j间支路导纳相反数的实部和虚部；m(l)、Cp(l)分别为架空输电线路单位长度质量和热容，ql为架空输电线路l电阻发热量、qs为架空输电线路l日照吸热量、qc为架空输电线路l对流散热量、qr为架空输电线路l热辐射散热量；C1(l)＝Cc(l)+Cd1(l)，C3(l)＝Cs(l)+Cd2(l)+Cj(l)，C4(l)＝Csoil(l)，Cc(l)、Cd(l)、Cs(l)、Cj(l)，Csoil(l)分别为电缆线路l导体、绝缘、金属护套、外护套及土壤的体积热容，其中，Cd1(l)＝Cd2(l)＝Cd(l)/2；T1(l)、T3(l)，T4(l)分别对应绝缘介质、外护套及土壤热阻；Wc(l)为电缆线路l每相线芯的导体损耗；Wd(l)为电缆线路l每相绝缘介质损耗，其中将Wd(l)分为2部分，有Wd1(l)＝Wd2(l)＝Wd(l)/2；Ws(l)为电缆线路l每相金属护套损耗；SB为电网节点集合，Soh为架空输电线路集合，SC为电缆输电线路集合；步骤四：考虑电缆热特性的电网潮流算法，对步骤二中的微分方程组，先通过数值差分方法将其中的微分方程转化为代数方程，而后采用牛顿法求解得到隐式梯形差分结果；步骤五：结合对架空输电线路热平衡方程的差分结果即可形成微分方程组在一个时间断面上的代数形式，在此基础上，得到考虑电缆热特性的电网潮流模型代数化后的牛顿法修正方程；步骤六：求解牛顿法修正方程，得到包括电缆温度在内的电网运行状态变化轨迹。