專利名稱：一種基于實時運行方式的架空線抗凝冰方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調度自動化技術領域，涉及一種基于實時運行方式的架空線抗凝 冰方法。
背景技術：
2008年春節(jié)前后發(fā)生在中國南方的大面積冰災事故，是由于大范圍、-高強度、長時間 的低溫、雨雪和冰凍天氣造成電網的架空線大量覆冰，從而大大增加了導線的張力，從而 拉跨電力桿塔或線路斷裂。由于架空線是傳輸電能的，因此在傳輸中會產生熱量。架空線 溫度取決于線路通過電流時的發(fā)熱量，而在架空線電阻一定的情況下，架空線發(fā)熱量和架 空線電流的平方成正比。如果增加凝冰風險大的架空線的輸電電流，提高這些架空線的發(fā) 熱量，可以提升這些架空線的線溫，從而減少或避免架空線凝冰的風險。然而，架空線增加輸電電流可能會降低電網的動態(tài)穩(wěn)定水平，若盲目增大架空線的輸 電電流，就會存在系統(tǒng)失穩(wěn)的危險。因此，需要研究一種方法，利用能量管理系統(tǒng)，在保 證電網安全的情況下，通過改變電網的實時運行方式增大線路的發(fā)熱量，減少或避免線路 凝冰。能量管理系統(tǒng)(EMS， Energy Management System)是現(xiàn)代電網調度中心的計算機實 時監(jiān)控和輔助決策系統(tǒng)。其原理是利用高速通信網采集電網實時運行數(shù)據，建立電網的數(shù) 學模型，進行發(fā)電控制和電網潮流計算，進行電網安全分析和控制決策計算，利用計算結 果輔助調度員決策，或者直接對電網實施閉環(huán)控制，達到電網安全經濟運行的目的。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為解決架空線的凝冰問題，提出一種基于實時運行方式的架空線抗凝 冰方法，利用電網能量管理系統(tǒng)，實時計算電網的安全穩(wěn)定水平，在保證電網安全穩(wěn)定的 前提下，通過改變電網的實時運行方式，來增加凝冰風險大的架空線的傳輸功率'，增加其 發(fā)熱量從而減少或避免架空線的凝冰。為達上所目的，本發(fā)明的方法包括以下步驟-1) 根據凝^K在線觀測的凝冰情況的結果，確定要融冰的線路集合；2) 根據電網拓撲和線路型號分別利用電網能量管理系統(tǒng)的潮流分析工具對要融冰的架 空'線選擇新的電網運行方式，用以調整原電網運行方式，以增加要融冰的架空線的傳輸電 流，具體調整策略如下(1)若要融冰的架空線在電磁環(huán)網中，則利用該電磁環(huán)網內有載調壓分頭的變壓器使 電磁環(huán)網內產生環(huán)流-(2) 若要融冰的架空線是雙回線，則在供電側將兩條線路接入不同的母線，利用變壓 器、并聯(lián)電抗器、并聯(lián)電容器使兩母線產生電壓差，在雙回線內產生環(huán)流；(3) 若要融冰的架空線的線路型號為分裂導線的單回線，則在供電側將該兩條分裂導 線接入不同的母線，利用變壓器、串聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器使兩母線產生電壓差，在兩根 導線內產生環(huán)流；(4) 若要融冰的架空線是單回線單根導線,則在用戶端裝設并聯(lián)電抗器或并聯(lián)電容器， 使之增加無功傳輸；(5) 若要融冰的架空線屬于一個潮流斷面，則輪流停部分線路，加大其他線路的功率 傳輸；(6) 通過調節(jié)不同發(fā)電機出力和電壓分布，使得要融冰的架空線的傳輸電流增大；(7) 通過轉移負荷，改變負荷的輸電路徑，使得要融冰的架空線上的電流增大；(8) 若是直流高壓輸電線，則采用降壓運行、將雙極對稱運行輪流改為雙極不對稱或 單極運行中的多種或任意一種，增加導線電流和發(fā)熱；3)在融冰過程中，利用在線動態(tài)安全分析程序評估此時電網是否滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束；若滿足則按步驟2)中的調度策略執(zhí)行，若不滿足，則對所述調度策略進行修正如下(1) 采用基于暫態(tài)能量函數(shù)(TEF)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度對各發(fā)電機出力的靈敏度來重新 調^發(fā)電機出力的分布，提高電網的暫態(tài)穩(wěn)定水平；若還不滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束，則執(zhí)行下 一步；(2) 遍歷步驟2)中所有調度策略，逐一取消策略，然后調整電網模型的運行方式， 進行仿真評估電網的暫態(tài)穩(wěn)定性，直到電網滿足穩(wěn)定約束為止。本發(fā)明的特點首先本發(fā)明根據架空線傳輸功率會產生熱量的特點，利用電網能量管理系統(tǒng)獲得電網 的實際運行方式，然后利用電網能量管理系統(tǒng)的潮流分析工具選擇調整運行方式的方案使 得需要融冰的線路增加傳輸電流，加大發(fā)熱量。同時利用電網能量管理系統(tǒng)的在線動態(tài)安 全分析軟件，實時計算電網的動態(tài)安全水平，保證系統(tǒng)滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束，避免融冰過程 中發(fā)生電網破壞性事故。以上特點使得本發(fā)明方法具有下列優(yōu)點充分利用電網自身的運行特點和電網能量管理系統(tǒng)，通過改變實時運行方式的方法抗 凝冰，實施方便，投資少。


圖1顯示電網中的一個電磁環(huán)網；圖2顯示具有雙回出線的變電站一次接線圖；圖3顯示含單回線路的變電站；圖4顯示聯(lián)系供電區(qū)和受電區(qū)的聯(lián)絡線斷面。
具體實施方式
本發(fā)明提出基于實時運行方式的架空線抗凝冰方法結合實施例詳細說明如下 本實施方法是利用安裝在電網調度中心的電網能量管理系統(tǒng)，對電網進行實時監(jiān)視、安全評估；在保證系統(tǒng)滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束的前提下，通過調整運行方式，增大凝冰架空線的傳輸電流，加大發(fā)熱量；本方法包括以下步驟步驟一、形成需要融冰的架空線線路集合根據架空線的地理位置、外部天氣以及凝冰在線監(jiān)測系統(tǒng)或者人工觀測的凝冰情況的 結果，形成需要融冰的架空線線路集合。步驟二、形成改變電網運行的調度策略，以增加需要融冰的線路的傳輸電流和持續(xù)時間利用電網調度自動化系統(tǒng)，獲取電網實時數(shù)據和電網設備的模型參數(shù)，利用狀態(tài)估計 方法自動生成電網潮流參數(shù)。根據電網拓撲和線路型號利用電網能量管理系統(tǒng)的潮流分析工具選擇調整運行方式的方案，然后采用對應的方案改變系統(tǒng)運行方式，以增加需要融冰的線路的傳輸電流具體 調整策略如下1、 若要融冰的架空線在電磁環(huán)網中，則利用該電磁環(huán)網內有載調壓分頭的變壓器使電 磁環(huán)網內產生環(huán)流；例如，如圖1所示，可以通過調整變壓器12的分接頭檔位，使得線 路U上產生較大的環(huán)流，從而增加線路上的傳輸電流。2、 若要融冰的架空線是雙回線，則可在供電側將兩條線路接入不同的母線，利用變壓器、并聯(lián)電抗器、并聯(lián)電容器使兩母線產生電壓差，在雙回線內產生環(huán)流。例如，如圖2 所示，打開220kV母線聯(lián)絡開關22,合上110kV母線聯(lián)絡開關23，然后調整變壓器24檔 位,從而改變雙回出線21上的電流。3、 若要融冰的架空線的線路型號為分裂導線的單回線，則在供電側將該兩條分裂導線 接入不同的母線，利用變壓器、串聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器使兩母線產生電壓差，在兩根導 線內產生環(huán)流；4、 若要融冰的架空線是單回線單根導線，則在用戶端裝設并聯(lián)電抗器或并聯(lián)電容器， 使之增加無功傳輸；例如，如圖3，通過閉合開關32,投上電抗器33，可以加大如單回架 空線31上無功，從而增大傳輸電流。5、 若要融冰的架空線屬于一個潮流斷面，則輪流停部分線路，加大其他線路的功率傳 輸;例如，如圖4所示，通過輪流開斷部分聯(lián)絡線41,可以加大其他線路的功率傳輸。6、 通過調節(jié)不同發(fā)電機出力和電壓分布，使得要融冰的架空線的傳輸電流增大；7、 通過轉移負荷，改變負荷的輸電路徑，使得要融冰的架空線上的電流增大；8、 若是直流高壓輸電線，則采用降壓運行、將雙極對稱運行輪流改為雙極不對稱或單 極運行中的多種或任意一種，增加導線電流和發(fā)熱；步驟三、模擬計算調度策略施效后的電網運行方式，評估電網的動態(tài)安全。 把在步驟二中的調度策略作用到電網模型中，利用在線動態(tài)安全分析程序評估此時電 網是否滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束。暫態(tài)穩(wěn)定約束是指在暫態(tài)故障集^中任意故障發(fā)生的情況下， 系統(tǒng)不發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)。具體方法己發(fā)表學術論文(郭琦，張伯明,王守相.基于EMS的動 態(tài)安全分析系統(tǒng).電力系統(tǒng)自動化，2004， 28(8): 57-62)步驟四、根據上一步的評估結果，修正調度策略如果上一步評估中發(fā)現(xiàn)，若電網滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束，則按步驟二中的調度策略進行融 冰，并實時足艮蹤計算電網的暫態(tài)穩(wěn)定水平，直到融冰結束；若電網不能滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束， 那么可以分兩步進行處理(1)調整發(fā)電機出力的分布，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平由于發(fā)電機自身參數(shù)、在電網中位置以及運行狀態(tài)的差異，對故障/e^，不同的發(fā) 電機增長模式對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度的影響是不同的。本發(fā)明采用基于暫態(tài)能量函數(shù) (TEF)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度對各發(fā)電機出力的靈敏度來重新調整發(fā)電機的出力分布，以提高 系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平。TEF法中的暫態(tài)穩(wěn)定裕度可表示為式中，為不穩(wěn)定平衡點處的暫態(tài)能量，K,為故障切除時刻系統(tǒng)對應的暫態(tài)能量，即 故障持續(xù)軌跡在故障切除時刻對應的動能和勢能之和為Kd 。對于某一故障/，上式可以寫出詳細的解析表達式，在表達式基礎上可以分析各發(fā)電機注入功率變化對系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的靈敏度"《《，《，其中，尸 是第!'臺發(fā)電機的出力，M"表示對于故障/，第l'臺發(fā)電機功率增長對系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度的靈敏度。TEF法及其靈敏度的計算可以參見相關文獻(Pai M A. Energy Function Analysis for Power System Stability[M]. Boston, MA， USA: Kluwer Academic Publishers, 1989)。需要指出， iWV,的符號為正表示功率增加時，系統(tǒng)穩(wěn)定裕度增加；反之則功率增加，裕度降低?？梢愿鶕`敏度M,.,的大小，利用增加M"大的發(fā)電機的處理，同時降低My,小的萃 電機出力，在保持發(fā)供平衡的前提下提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度。.若通過調節(jié)發(fā)電機出力后，系統(tǒng)還是不能滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束，則進入下一步調整。(2)取消部分調度策略，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平 遍歷所有調度策略，逐一取消策略，然后調整模型的運行方式，進行仿真評估電力系 統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，直到電力系統(tǒng)滿足穩(wěn)定約束為止。然后，把剩余的調度策略作用到實際 電網進行融冰，并實時跟蹤計算電網的暫態(tài)穩(wěn)定水平，直到融冰結束。
權利要求
1、一種基于實時運行方式的架空線抗凝冰方法，其特征在于，利用安裝在電網調度中心的電網能量管理系統(tǒng)，對電網進行實時監(jiān)視、安全評估；在保證系統(tǒng)滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束的前提下，通過調整運行方式，增大凝冰架空線的傳輸電流，加大發(fā)熱量；該方法包括以下步驟1)根據凝冰在線觀測的凝冰情況的結果，確定要融冰的架空線線路集合；2)根據電網拓撲和線路型號分別利用電網能量管理系統(tǒng)的潮流分析工具對要融冰的架空線選擇新的電網運行方式，用以調整原電網運行方式，以增加要融冰的架空線的傳輸電流，具體調整策略如下(1)若要融冰的架空線在電磁環(huán)網中，則利用該電磁環(huán)網內有載調壓分頭的變壓器使電磁環(huán)網內產生環(huán)流；(2)若要融冰的架空線是雙回線，則在供電側將兩條線路接入不同的母線，利用變壓器、并聯(lián)電抗器、并聯(lián)電容器使兩母線產生電壓差，在雙回線內產生環(huán)流；(3)若要融冰的架空線的線路型號為分裂導線的單回線，則在供電側將該兩條分裂導線接入不同的母線，利用變壓器、串聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器使兩母線產生電壓差，在兩根導線內產生環(huán)流；(4)若要融冰的架空線是單回線單根導線，則在用戶端裝設并聯(lián)電抗器或并聯(lián)電容器，使之增加無功傳輸；(5)若要融冰的架空線屬于一個潮流斷面，則輪流停部分線路，加大其他線路的功率傳輸；(6)通過調節(jié)不同發(fā)電機出力和電壓分布，使得要融冰的架空線的傳輸電流增大；(7)通過轉移負荷，改變負荷的輸電路徑，使得要融冰的架空線上的電流增大；(8)若是直流高壓輸電線，則采用降壓運行、將雙極對稱運行輪流改為雙極不對稱或單極運行中的多種或任意一種，增加導線電流和發(fā)熱；3)在融冰過程中，利用在線動態(tài)安全分析程序評估此時電網是否滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束；若滿足則按步驟2)中的調度策略執(zhí)行，若不滿足，則對所述調度策略進行修正如下(1)采用基于暫態(tài)能量函數(shù)TEF的暫態(tài)穩(wěn)定裕度對各發(fā)電機出力的靈敏度來重新調整發(fā)電機出力的分布，提高電網的暫態(tài)穩(wěn)定水平；若還不滿足暫態(tài)穩(wěn)定約束，則執(zhí)行下一步；(2)遍歷步驟2)中所有調度策略，逐一取消策略，然后調整電網模型的運行方式，進行仿真評估電網的暫態(tài)穩(wěn)定性，直到電網滿足穩(wěn)定約束為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于實時運行方式的架空線抗凝冰方法，屬于電力系統(tǒng)調度自動化領域，該方法包括利用電網能量管理系統(tǒng)實時采集的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，通過狀態(tài)估計得到電力系統(tǒng)實時網絡拓撲和實時潮流；根據架空線的凝冰情況，在保證系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的前提下，通過改變實時運行方式，加大凝冰風險大的線路的功率輸送，利用導線的電阻產生更大的熱量從而螎化或阻止線路覆冰。這種抗凝冰方法利用了電網調度自動化系統(tǒng)，不需要或新增少量設備即可達到抗凝冰目的，成本低、實施方便。
文檔編號G05B19/04GK101325324SQ20081010395
公開日2008年12月17日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權日2008年4月14日
發(fā)明者劉建軍, 吳文傳, 孫宏斌, 孫素琴, 張伯明, 郭慶來, 鎬俊杰 申請人:清華大學;河南電力調度通信中心