技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力系统动态增容技术领域，尤其涉及一种基于多元参数约束动态提升送电断面热稳定限额的方法。
背景技术
[0002] 在迎峰度夏(冬)期及
水电丰水季、在N-1/N-2故障时、在洁净
能源打
捆送出以及电磁环网运行环境下，个别输电线路会出现重过载或负荷断面存在热稳定受限而影响
电能输送。目前，在不改变网架结构、不增加一次设备的前提下，有效提升热稳定限额的基本方法有两种，即静态增容与动态增容。静态增容直接提高
导线表面运行
温度的限额(通常由70℃提高到80℃)，对线路要求较高，应用场景相对苛刻，难以广泛推广应用；动态增容在不突破现有设计规程规范(保持输电导线表面温度限额70℃)的前提下，实时获取环境参数、线路运行参数，结合线路结构参数、健康参数，动态预测输电线路送电能力，更适应于推广应用。
[0003] 然而，现有的输电线路动态增容方法通常仅单独考虑提升线路的热稳定限额，未能同步考虑负荷断面内各通流设备的送电能力，缺乏对送电断面的温度-负荷、
健康状态、安全稳定整体约束。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于多元参数约束动态提升送电断面热稳定限额的方法，其能够基于线路本体、关联设备、系统稳定及健康状态等多元参数的约束，形成温度-负荷、安全稳定、健康状态三大协同约束策略，在保障输电线路或负荷断面安全运行前提下，通过动态增容的技术手段预测并提升其热稳定限额和安全运行时间限额，从而提高区域
电网的综合运行能力。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于多元参数约束动态提升送电断面热稳定限额的方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤S1、监测获取输电设备的表面温度、运行
电流、微气象参数，利用边缘
算法计算送电断面的动态热稳定限额和安全时间限额，所述输电设备包括输电线路及其间隔设备；
[0007] 步骤S2、结合电力气象预报信息，预测未来一段周期内输电设备的长期热稳定限额，在确保输电设备及电网安全的前提下，动态提升输电设备热稳定限额；
[0008] 步骤S3、对送电断面内输电设备进行安全稳定仿真计算，所述安全稳定仿真计算包括动态稳定校验、静态稳定校验与潮流计算；
[0009] 步骤S4、基于输电设备的热稳定限额与仿真校验值，整定安全自动装置减载定值和继电保护装置后备保护定值；
[0010] 步骤S5、采集输电设备关键点温度，并对线路进行弧垂、
风偏、雷电、视频监测，以获取输电设备的健康状态；
[0011] 步骤S6、基于输电设备的健康状态，决策送电断面增容运行情况，调整及优化断面送电能力。
[0012] 优选地，所述输电线路包括架空输电线路和
电缆-架空混合输电线路的电缆段，所述间隔设备包括
断路器、隔离刀闸和电流互感器。
[0013] 优选地，所述微气象参数包括架空输电线路和间隔设备所处环境的温度、光照强度和风速，以及电缆-架空混合输电线路中电缆段的
土壤温度和
环境温度。
[0014] 优选地，所述边缘算法，具体是结合输电设备结构参数、健康参数，基于热电类比理论，搭建热路模型，通过动态负荷在线监测设备采集的电气数据、微气象数据，计算热路模型参数，通过求解热路模型计算各输电设备的热稳定限额和安全运行时间。
[0015] 优选地，所述动态热稳定限额包括输电设备长期热稳定载流量IlT以及30分钟内输电设备最大安全运行电流限额I30，所述安全时间限额为1.5倍静态热稳定限额时输电设备能安全运行的时间TST。
[0016] 优选地，所述动态稳定校验，具体是利用电力系统分析
软件PSASP仿真分析电力系统动态稳定,即小扰动时输送通道或负荷断面振荡起振
阈值IOS，为了有效避振，需满足约束条件：IOS>I30F，其中，I30F为送电断面30分钟最大安全运行限额。
[0017] 优选地，所述静态稳定校验与潮流计算，具体是仿真计算单一设备、单一回路或负荷断面正常潮流限额ILF，N-1/N-2方式时潮流限额ILFN，受电侧
母线电压降及其
相位角差限额时的最大允许运行电流IU，需满足约束条件：IU>ILTF>{ILF,ILFN}max，其中，ILTF为送电断面长期热稳定限额。
[0018] 优选地，通过在线路走廊“三跨”等距离敏感塔段安装的弧垂及视频监测装置，关键点位设置的风偏监测装置以及全线雷电监测装置实现弧垂、视频、风偏和雷电监测。
[0019] 优选地，所述输电设备关键点温度，包括通过在导线接续处、过桥引流板处、导线悬挂点处、电缆头连接点处、间隔设备线夹处、隔离
开关刀刃处安装的温度监测装置所获取的温度。
[0020] 优选地，所述调整及优化断面送电能力，具体是依据送电断面热稳定限额提升前、中、后三个阶段各输电设备异常报警信息和温升异常报警信息，调整增容运行水平或停止增容运行。
[0021] 相对于
现有技术，本发明
实施例的有益成果在于：
[0022] 1、本发明通过在输电线路及其间隔设备关键点处安装多种在线监测设备，实时监测线路及其间隔设备的表面温度、运行电流、微气象参数，利用边缘算法计算送电断面的动态热稳定限额和安全时间限额，形成送电断面的温度-负荷约束策略；
[0023] 2、本发明通过对送电断面进行动稳定校验、静态稳定校验、潮流分析,结合动态热稳定限额，制定电力系统正常运行方式、事故运行方式、紧急预案下的载流量限值，可据此整定各负荷断面安全自动装置减载定值和继电保护装置的后备保护定值，形成送电断面的安全-稳定协同约束策略；
[0024] 3、本发明通过整合线路走廊弧垂、风偏、雷电、视频等实时监控信息，送电断面内各关键点处的温度实时监控信息，对负荷断面进行健康状态评估,形成健康状态协同约束策略，指导消除设备
缺陷，决策送电断面增容运行情况，调整及优化断面负荷能力；
[0025] 4、本发明基于线路本体、关联设备、系统稳定及健康状态等多元参数的约束所形成的温度-负荷、安全稳定、健康状态三大协同约束策略，可保障输电线路或负荷断面在安全运行的前提下，通过动态增容的技术手段预测并提升其热稳定限额和安全运行时间限额，从而提高区域电网的综合运行能力，产生明显的技术经济效益。
附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027] 图1为本发明实施例的多元参数约束的原理
框图；
[0028] 图2为本发明一种实施例的基于多元参数约束动态提升送电断面热稳定限额的方法流程框图。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 参阅图1和图2，本发明提供如下实施例：
[0031] 本发明实施例提供了一种基于多元参数约束动态提升送电断面热稳定限额的方法，按照温度-负荷协同约束策略，安全稳定协同策略、健康状态协同约束策略来制定动态提升送电断面热稳定限额的方法流程；附图1中箭头实线代表动态提升送电断面热稳定限额每一阶段内部的流程及闭环修正。
[0032] 温度-负荷协同约束策略：采集设备(导线、两侧间隔设备)的表面温度、现场运行电流、微气象参数，结合各设备参数，运用边缘算法动态预测设备当前长期热稳定限额，1.5倍静态热稳定限额时的安全运行时间，以及30分钟内设备最大安全运行限额；结合电力气象预报信息，预测未来一段周期内设备的长期热稳定限额，协同负荷-温度分级自动预警控制策略，在确保设备及电网安全的前提下，实现热稳定限额提升；
[0033] 安全稳定协同约束策略：计算各设备的动态稳定校验值，静态稳定校验值，潮流计算值，综合温度-负荷协同约束,根据木桶理论，制定电力系统正常运行方式、事故运行方式、紧急预案下的载流量限值，据此制定各负荷断面安全自动装置减载定值和继电保护装置的后备保护定值；
[0034] 健康状态协同约束策略：通过在线路走廊装设健康状态
感知设备(弧垂、风偏、雷电、视频等监测设备)，在各设备易发生热故障的关键点装设温度监测设备，形成负荷断面的状态评估,指导消除设备缺陷；同时,依据安全稳定协同约束，形成电力系统健康状态协同约束策略，用于决策负荷断面运行方式；健康状态协同约束策略反馈至温度-负荷协同约束策略，形成多元参数约束的闭环协同策略。
[0035] 具体过程如下：
[0036] 步骤A：在输电线路上沿线安装监测装置，采集各个监测点的导线电流、导线表面温度、环境温度、光照强度、风速等参数；在电缆段安装监测装置，实时监测点处电缆的表面温度、电缆电流、环境温度、土壤温度；在线路两侧出线间隔设备(如断路器、
隔离开关及电流互感器等)上安装监测装置，实时监测各个设备裸导体(或设备线夹)处的表面温度和环境温度、光照强度、风速等参数；各监测装置均可实时采集并通过无线网络同步发送每一监测点的采集数据至后台统一
服务器；
[0037] 步骤B：利用输电线路任一监测点装置m上传的数据，结合输电线路的结构参数、健康参数(导线表面
氧化程度、表面粗糙度等)，运用边缘算法(以摩尔根热平衡方程为代表的热路模型算法)动态预测输电线路长期热稳定限额ILTm,1.5倍静态热稳定限额IST时的安全运行时间TSTm，以及30分钟时间T0.5的最大安全运行限额I30m,基于电力气象预报信息，预测未来周期(次日、三日、一周、一旬、一月等)长期热稳定限额ILTP。由于任一监测点m的长期热稳定限额ILTm、TSTm、I30m，等典型信息有差异，基于木桶理论，遴选出每一条线路本体的典型信息：
[0038] 长期热稳定限额ILTL＝{ILT1，ILT2…ILTm}min
[0039] 1.5倍静态热稳定限额ISTL时的安全运行时间TSTm＝{TST1，TST2…TSTm}min[0040] 30分钟时间的最大安全运行限额I30L＝{I301，I302…I30m}min
[0041] 在实际运行中，从时间维度看，T10L≥TSTL>T0.5L(T10L为不少于10小时的长期安全运行时间，TSTL为1.5倍静态热稳定限额ISTL时的安全运行时间，T0.5L为30分钟安全运行时间)；从应急决策维度看，优先选择权P顺序为P30L>PSTL>PLTL；从优化系统运行方式维度看，优先选择权P顺序为P30L
[0042] 步骤C：利用电缆段监测装置上传的数据，结合电缆段敷设方式及电缆群断面布局，建立电缆热路模型，运用边缘算法动态预测关联电缆的长期热稳定限额ILTC、1.5倍静态热稳定限额ISTC时的安全运行时间限额TSTC、30分钟时间的最大安全运行限额I30C；
[0043] 步骤D：对线路两侧出线间隔设备断路器B、隔离刀闸D1和D2、电流互感器C建立独立的热路模型，依据各设备上安装的监测装置上传的数据，运用独立的边缘算法动态预测各关联通流设备的长期热稳定限额(ILTB，ILTD1，ILTD2，ILTDC)、1.5倍静态热稳定限额时的安全运行时间限额(TSTB，TSTD1，TSTD2，TSTDC)，以及30分钟时间的最大安全运行限额(I30B，I30D1，I30D2，I30DC)；
[0044] 步骤E：根据木桶理论，遴选出线路两侧间隔设备(断路器B、隔离刀闸D1和D2、电流互感器C)的典型信息，即
[0045] 长期热稳定限额ILTS＝{ILTB，ILTD1，ILTD2，ILTDC}min
[0046] 1.5倍静态热稳定限额时的安全运行时间限额TSTS＝{TSTB，TSTD1，TSTD2，TSTDC}min[0047] 30分钟时间的最大安全运行限额I30L＝{I30B，I30D1，I30D2，I30DC}min[0048] 步骤F、结合输电线路及其两侧间隔通流设备的物理连接方式及负荷流动路由，同步关联输送通道中相关电气设备各自的预测值(长期热稳定限额ILTS、ILTC,30分钟时间的最大安全运行限额I30S、I30C,以及1.5倍静态热稳定限额时的安全运行时间TSTS、TSTC)，根据木桶理论，将热稳定限额最小、运行时间最长的“短板”信息作为输电通道的最终运行信息，即：
[0049] 长期热稳定限额ILTF＝{ILT，ILTC，ILTS}min
[0050] 30分钟时间的最大安全运行限额I30F＝{I30L，I30C，I30S}min
[0051] 1.5倍静态热稳定限额ISTF时的安全运行时间限额TSTF＝{TSTL，TSTC，TSTS}max[0052] 步骤G、利用电力系统分析软件PSASP仿真分析电力系统动态稳定,即小扰动时输送通道或负荷断面振荡起振阈值IOS，为了有效避振，需满足约束条件：IOS>I30F；
[0053] 步骤H、利用PSASP进行电力系统静态稳定和潮流计算，分析计算单一设备、单一回路或负荷断面正常潮流限额ILF，N-1/N-2方式时潮流限额ILFN，受电侧母线电压降及其相位角差限额时的最大允许运行电流IU，需满足约束条件：IU>ILTF>{ILF,ILFN}max；
[0054] 步骤I、根据动态稳定、静态稳定、潮流计算约束条件和输电通道的热稳定限额最终运行信息，制定电力系统正常运行方式载流量限值ILTF，事故运行方式载流量限值I30F，紧急预案下的安全运行时间TSTF；结合安全自动装置(自动减载定值PS)及继电保护定值(后备保护定值IS)等影响系统安全稳定运行的关键参数，制定和优化年(季)度运行方式、N-1/N-2故障时运行方式、紧急预案，重新整定并校验安全自动装置及继电保护的定值；
[0055] 步骤J、在线路走廊“三跨”等距离敏感塔段安装弧垂及视频监测、关键点位风偏监测、全线雷电监测等在线监测装置(或功能模
块)，各装置将监测到的异常报警信息上传至统一的后台服务器；
[0056] 步骤K、在导线接续处、过桥引流板处、导线悬挂点处、电缆头连接点处、间隔设备线夹处温度、隔离开关刀刃处温度等容易引起发热故障的关键点处安装温度监测装置，实时上传温度监测数据至统一的后台服务器，动态监测动态增容前、中、后三个阶段中输电通道关键点温升变化趋势，高频采集并分级预警温升异常点的状态；
[0057] 步骤L、依据步骤J、步骤K，结合步骤I最终得出的输电断面正常运行方式、事故运行方式、紧急预案下的载流量限值，形成健康状态约束策略，对动态增容后输电断面进行运行状态评估，指导缺陷消除，判断是否停止增容运行。
[0058] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看做是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0059] 此外，应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，将实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
