基于热稳定约束的架空输电线路静态安全分析

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1、2014年第4期上海电力基于热稳定约束的架空输电线路静态安全分析马晓明(国网上海市电力公司奉贤供电公司，上海201400)摘要：随着能源短缺问题日益严峻、供电可靠性要求不断提高，大幅度提高输电线路输送能力，降低输电成本势在必行，而热稳定约束是限制架空导线载荷能力的一个重要因素。在分析因载流量变化对导线温度和弧垂产生的影响基础上，建立以导线温度计算为核心，结合潮流计算和弧垂计算的状态方程组。通过三节点电力系统的分析，提出了基于导线温度和弧垂的短时潮流控制策略，进一步提高了提升输电线路容量的有效性。关键词：电力系统；架空导线；载流量；热稳定；导线温度中图分类号：TM764文献标志码：B0引言1输电

2、线路热稳定判据计算模型面对电网发展的新形势、新任务，国家电网公1．1热平衡方程司在其《国家电网智能化规划总报告(修订稿)》中架空输电线路的温度与导线载流量和周围气明确指出：输电环节智能化有助于充分利用现有象条件(日照强度、环境温度、风向、风速等)密切电网资源，大幅度提高输电线路输送能力，降低输相关。正常运行情况下的架空导线吸收的热量应电成本；优化输电网络运行条件，充分发挥现有输等于散失的热量，导线温度稳定在一个热平衡点电线路的效率；提高电力系统稳定水平，促进智能上。由于电网结构或节点注入流的变化引起运行电网的发展，实现状态评估、故障诊断、状态检修条件下的输电元件载流量发生转移或变化，将会和风险

3、预警，实现对线路运行状态的可控、能控和出现吸收的热量与散失的热量之间不平衡的现在控_1_3_。因输电线路载流量跃变会引起导线温象。如果吸收的热量大于散失的热量，导线温度度和弧垂的滞后线性变化，相对于载流量的瞬变，将会升高；相反，如果吸收的热量小雨于散失的热温度和弧垂根据环境气象条件等因素的变化过程量，导线温度将会降低。运行条件下架空导线的更为缓慢。这种非同步的关系表明，在相当时间热平衡方程如方程(1)所示：段内，表征输电线路载流能力的本质应该是最大J个Q+Q+mCu_一Q+12R(1)允许载流温度和对地安全净距，而非载流量。因U‘为通过预想载流扰动，对关键输电元件进行静态式中：Q为辐射散热，Q

4、一nDES((To+273)一(+安全性分析，能够充分利用时间制定安全控制措273))，D为导线外径，E为导线表面的辐射散热系数，光施，同时如果能够根据热稳定约束与载流量不同亮的新线为0．23～0．43，工业风化的旧导线为0．90～0．步时间进行过电流保护的整定，这对电力系统的95，S为斯特凡～包尔茨曼常数，为5．67×10w／(m·稳定性具有特殊意义。K)；Q为对流散热，Qo一0．57hAfRe。(t—)，f为本文通过对温度与弧垂判据的计算模型进行导线表面空气层的传热系数，f一2．42×1O+7×1O分析，利用输电线路交流电阻的温度特性，将输电×(上)，R为雷诺数，Re=，垂直于导线的风，线

5、路潮流计算与导线温度计算相结合，通过导线速，)，为导线表面空气层的运动粘度，)，一1．32×10+9．张力与温度和弧垂的关系，将弧垂计算与温度计T1'6×10×(≯)；Q为日照吸热，Q一口×J×D，其算连起来，从而建立输电线路热稳状态方程组，通过算例对输电线路进行了安全性分析，实现过载中，a为吸热系数，光亮的新线为0．23～0．43，工业风化后输电线路的热稳定约束评判、有预见性的来界的旧导线为0．90～0．95；l为日照强度；J为导线载流定调度的决策空间，以尽可能利用现有电网资源量；R为交流电阻，与导线温度和环境温度有关；C。为导使发电与用电的决策结果更安全、可靠和经济。线比热容；为导线质量；

6、丁c为导线温度；丁a为环境温度。一41—上海电力2014年第4期1．2潮流分布计算点间的架空线的水平张力口，导线温度为T，外对于如图1所示的输电线路，其首末节点分荷载为叫。则此时架空线导线的线路长度为：别表示为J和k，U和U分别为两端节点电压的Lm=+∞(5)幅值，为两端电压的相角之差。cos9Z4‘式中：l为档距。经过一段时间后，工作条件改变，水平张力势变为，外荷载由cu变为，导线温度由丁m变图1两节点电力系统为T时，水平张力由变为。线路长度变为忽略对地电纳，则流过输电线路的复功率可L，表达式为：表示为：Ln志COs+Z4∞(6)S

7、k—Pk+JQjk(2)在工作条件发生变化的过程中，线路长

8、度变如果令电导gIk一毒，电纳bIk一一化长度为△L。根据弹性变形的“虎克”定律与线性温度伸长的关系如下：，那么流过输电线路的有功功率和无功功jk1_k△L=L一L=Ld(丁n—Tm)+L鲁15D(7)率分别为：C【)S0Pjk=gjk(T1)一UjUk(gjk(Tt)co奶k—bjk(TI)sin6k)联立方程(5～7)。可以得出：Qk=6jk(丁1)一UjUk(gjk(T1)sinO,k+bj