[发明专利]一种基于环境变化概率模型的输电线路动态增容方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路动态增容领域，特别是一种基于环境变化概率模型的输电线路动态增容方法。

背景技术

随着国家工业产能的提升以及人们生活质量的提高，生产、生活中用电设备、设备功率都明显增加，用电量保持较高的增长速度，电网的输电能力成为限制电力行业发展的瓶颈。大部分输电线路受到载流量热稳定限额的制约，远远不能够满足电网的实际需要。而我国电力系统正处于大发展阶段，一方面现有输电线路输电能力不足，升级改造需要投入大量资金，且技术难度较大。另一方面，在电力市场运行的环境下，电网的输电能力也是一种市场信号，其输电能力反映在输送容量上，各运营中的电网都希望尽可能地多输出容量。

上世纪七十年代，美国电力研究学者Davi s针对电力传输线提出动态热定值这一概念，随后在八十年代，美国电力研究院(EPRI)针对电力输送过程提出了采用电量参数测定设备结合气象监测系统对电力线路进行容量实时监控的思想，设计出DTCR检测系统，随后这一系统被SRP公司应用在两条大容量输电线路上，使线路容量大幅度提升，延缓5年建设新的线路，节省了大量费用。

动态增容技术的监测方法主要有以下四种，1)基于气候监测的动态增容技术，这种方法虽然经济且易于扩展，但是由于各个区域微气候的差异，该方案无法应用在较长线路的增容应用；2)基于导线温度直接测量的动态增容技术，这种方法较气候监测法具有更高的精度，但是使用大量的温度测量设备使得系统成本较高，并且沿线温度采集设备的安装、维护需要投入大量的人力物力；3)基于直接弧垂测量的动态增容技术，在动态增容技术测量方面是比较精确有效的，但是这种监测线路弧垂的方法不是自动的，需要人工进行弧垂测量及测点的调整，受限于有限的人力资源，往往弧垂的测量点数较少，且因电晕干扰等因素影响实现成本较高，因此实用性不强；4)基于张力测量的动态增容技术，这种基于张力测量的动态增容方案不但有效避免了污闪问题，还具有较高的经济性。但此种方案在实施阶段需进行长时间的断电，且高温天气下线路温度估测值往往存在较大误差。

随着电力系统蓬勃发展，增容技术不断地创新，吸引了很多高校和电力研究所对其更为深入的研究，对增容技术的推广和应用具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于环境变化概率模型的输电线路动态增容方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于环境变化概率模型的输电线路动态增容方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取气象信息，包括环境温度和风速；

步骤S2：根据IEEE 738-2006计算输电线路的热载流量，且基于热平衡方程计算，数学函数表述如下：

W_J+W_S＝W_R+W_F；

其中W_J为输电线路导线电阻发热功率，W_S为日照吸热功率，W_R为辐射散热功率，W_F为对流散热功率；

步骤S3：采用BP神经网络模型对天气进行预测；

步骤S4：建立基于电流密度函数的动态增容的概率模型。

在本发明一实施例，在所述步骤S2中，

所述辐射散热功率W_R为：

其中，D为输电线路导线直径；ε为输电线路导线辐射散热系数，且取值区间为[0.9,0.95]；t_a为环境温度；t_p为导线最大允许温度；

所述对流散热功率W_F为：

k_f＝2.424×10^-2+3.739×10^-5(t_a+t_p)-1.102×10^-9(t_a+t_p)²；

k_a＝1.194-cosφ+0.194cos(2φ)+0.368sin(2φ)；

其中，ρ为空气密度；H_e为导线高度；μ为空气动态粘度；k_f为空气热传导率；k_a为风向因子；φ为风与导线轴向的夹角；V_w为风速；

日照吸热功率W_S为：