运行条件下输电线路热载荷能力研究

论文摘要

长期以来,在如何提高输电能力这个问题上,研究和实践的焦点往往集中在电网的运行调度、控制方式,输电扩展方案以及输电元件的效能(材质、结构等)上,这对电网输送能力的提高固然是基础而重要的。然而,对应输电元件(本文指输电线路,也简称为导体)热载荷能力的一个关键量——最大允许载流量,其表达和求解一直处于相对保守的情形之中。因此,重新审视导体的热载荷能力,进而实时确定这一最大允许载流量,对挖掘现有电网潜在的输电能力有重要的理论意义和现实价值。首先,本文在综合国内外文献研究的基础上,分析了影响导体热载荷能力的因素及其作用机理。在对两种有代表性载流量确定标准进行比较的基础上,解析了适应实时条件下,电流引起发热、日照引起发热、对流散热和辐射散热的表达和计算方式,并进行了实际仿真和热平衡方程的解算分析。其次,在把握导体温度与载流的异同性质基础上,论述了运行环境下温度监视和预测的必要性,提出了一种扰动下(载流或环境状况变化)导体温度变化轨迹的快速计算方法,并以输电线路电阻变化为纽带、牵连输电线路温升的热平衡方程为核心的电热耦合潮流模型为对象,解析了载流、潮流与温度间的关系,这不仅为运行环境下导体热载荷能力评价提供了基础,同时也为实时下热载荷能力的定义和利用提供了计算和分析手段。最后,依照输电线路载流和温度的相互关系,将前人研究的问题进一步进行了归纳和总结,进一步理顺静态热定值、暂态热定值的概念。进而从电力系统运行调度、控制决策的角度,提出将电力系统的物理规律(潮流等)、输电元件的温度及其允许温升时间结合起来的超前热定值概念,并依照热惯性的特点,提出超前热定值在电力系统运行调度和控制决策中的应用场景,在热定值理念上有所进展。总体研究表明,保守下最大允许载流量的确定,限制了输电线路输电能力的发挥,实时环境下的超前热定值概念,将有效挖掘电网潜在的输电能力,进一步增强了电力系统抵御意外事故的能力,同时显现更大的社会效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 最大允许载流量的基础问题
• 1.2.2 定值理论研究与实践的状况
• 1.2.3 目前存在的问题
• 1.3 本文所做的主要工作
• 第二章 导体热平衡方程及发、散热分析
• 2.1 导体热载荷能力分析
• 2.2 输电线路的发、散热分析
• 2.2.1 电流引起的发热
• 2.2.2 日照引起的发热
• 2.2.3 对流散热
• 2.2.4 辐射散热
• 2.3 热平衡方程求解
• 2.3.1 静态热平衡方程
• 2.3.2 动态热平衡方程
• 2.4 小结
• 第三章 输电线路温度过程表达及快速分析
• 3.1 输电线路的温度监视和预测
• 3.2 热动态过程快速估计
• 3.2.1 简化分析与处理
• 3.2.2 热时间常数
• 3.2.3 仿真分析
• 3.3 载流、潮流与温度间的关系
• 3.3.1 数学模型
• 3.3.2 算法及处理
• 3.4 小结
• 第四章 热定值技术演变与发展
• 4.1 引言
• 4.2 静态热定值
• 4.3 暂态热定值
• 4.4 超前热定值
• 4.4.1 问题的提出
• 4.4.2 超前热定值的概念
• 4.4.3 超前热定值的应用场景举例
• 4.4.3.1 场景分析
• 4.4.3.2 超前热定值在校正控制中的应用
• 4.4.3.3 超前热定值在超前调度中的应用
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文及参与的项目
• 学位论文评阅及答辩情况表