基于智能調度的輸電線路動態(tài)增容的應用技術的分析研究

鄭達宇　唐光華　嚴志超　李新星　孟楊超　吳云龍

（1.云南電網(wǎng)有限責任公司西雙版納供電局，云南　西雙版納　666100；2.昆明能訊科技有限責任公司，云南　昆明　650217）

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基于智能調度的輸電線路動態(tài)增容的應用技術的分析研究

鄭達宇1唐光華1嚴志超1李新星1孟楊超2吳云龍2

（1.云南電網(wǎng)有限責任公司西雙版納供電局，云南西雙版納666100；2.昆明能訊科技有限責任公司，云南昆明650217）

摘要：本文以GIS技術為核心，建立統(tǒng)一的覆蓋輸電線路的GIS數(shù)據(jù)模型和圖形中心，并結合導線弧垂以及動態(tài)增容技術，實現(xiàn)對輸電線路的智能調度。通過監(jiān)測網(wǎng)格化的研究，實現(xiàn)導線負荷實時在線監(jiān)測。

關鍵詞：智能調度；動態(tài)增容；導線測溫

1 概述

輸電力是國家的支柱能源和命脈。但由于電網(wǎng)系統(tǒng)大多直接暴露于自然條件下，受環(huán)境因素和自然災害影響大。各類自然災害的發(fā)生直接威脅著電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行，甚至導致嚴重的電網(wǎng)破壞和大面積停電事故，影響到人們的正常生產(chǎn)、生活和社會的穩(wěn)定。

云南地處低緯度高原季風氣候區(qū)，地理位置特殊，地形地貌復雜，氣候也很復雜。西雙版納州位于云南省的西南部，地處北緯約21°10′，東弧垂經(jīng)99°55′～101°50′，屬北回歸線以南的熱帶濕潤區(qū)。獨特的地理位置和地形特征，形成了其鮮明的氣候特征，導致電網(wǎng)輸電線路運行復雜。西雙版納州每年夏季時氣溫都很高，針對特殊地理特點，在重點高壓輸電線路導線設計階段時，受溫度變化、運行負荷、運行天氣條件等綜合因素的影響，有很大程度的不可預知性。因此，提出基于智能調度的輸電線路動態(tài)增容的應用技術主要是：給出具體的應用策略和實現(xiàn)方法，提出安全、經(jīng)濟和高效地實現(xiàn)輸電線路增容運行提供可靠的依據(jù)，為高溫條件下、電力緊張地區(qū)、負荷高峰時期以及事故短時超負荷運行等情況下電網(wǎng)的智能調度提供有效手段，也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)和輸電智能化核心價值和目標的關鍵技術之一。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)

根據(jù)西雙版納地區(qū)的情況，我們制作了相應的在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對線路上的導線溫度進行實時監(jiān)控，為智能調度以及動態(tài)增容方案提供了有力的實時數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)主要分為：GIS展現(xiàn)、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理、設備管理以及用戶管理等模塊。

GIS展現(xiàn)模塊中我們將西雙版納供電局的線路以及桿塔加載上來，結合設備，我們就能實時關注設備上顯示的導線溫度，效果如圖1所示。

監(jiān)測數(shù)據(jù)管理部分主要是將溫度數(shù)據(jù)進行收集展現(xiàn)并進行統(tǒng)計分析等工作，為動態(tài)增容方案提供直觀的溫度趨勢統(tǒng)計等，效果如圖2所示。

設備管理部分主要是進行設備數(shù)據(jù)的添加修改以及對設備的溫度數(shù)據(jù)進行遠程請求等工作。效果如圖3所示。

用戶管理部分是實現(xiàn)對通知用戶的管理，在導線溫度超過閥值的情況下，系統(tǒng)會根據(jù)設備情況，將信息發(fā)送給這些對應的用戶。效果如圖4所示。

3 動態(tài)增容

3.1 導線載流量計算模型

對導線的溫度進行監(jiān)測以及動態(tài)增容，我們需要選擇一套導線載流量的計算模型，各國在計算過程中考慮的各個因素有所不同，使其公式的系數(shù)不同，但計算結果相差不大。此處我們根據(jù)西雙版納地區(qū)的特點以及我們的導線溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的需求，此處我們選擇引用以下導線溫度計算公式：

式中：

θ－ 導線的載流溫升，℃；

V－ 風速，m/s；

D－導線外徑，m；

ε－導線表面的輻射系數(shù)，光亮新線為0.23～0.46，發(fā)黑舊線為0.90～0.95；

S－5.67×10-8W/m2（斯蒂芬-包爾茨曼常數(shù)）；

ta－環(huán)境溫度，℃；

αs－導線吸熱系數(shù)，光亮新線為0.23～0.46，發(fā)黑舊線為0.90～0.95；

kt－ t（＝ ＋ta）℃時的交直流電阻比；

Rdt－ t℃時直流電阻；

Is－日光對導線的日照強度，W/m2。

3.2 導線動態(tài)增容

通過獲取線路弧垂的大小計算出現(xiàn)行導線的允許溫度，再結合線路的實際情況，從而得出實際導線載流量允許值。通過監(jiān)測網(wǎng)格化的研究，實現(xiàn)對輸電線路實時在線監(jiān)測，通過對弧垂計算得到導線負載數(shù)據(jù)，從而能夠根據(jù)實際情況制訂一套動態(tài)增容方案，保證導線的使用壽命并維持線路對地安全距離。系統(tǒng)結構圖如圖5所示。

根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，時刻關注輸電線路上的導線溫度，并進行分析如圖6所示。

通過檢測分析輸電線路導線的溫度，結合導線熱容以及載流量的計算，實施動態(tài)增容方案，為高溫條件下、電力緊張地區(qū)、負荷高峰時期以及事故短時超負荷運行等情況下電網(wǎng)的智能調度提供有效手段。

結語

本系統(tǒng)以南方電網(wǎng)輸電線路在線監(jiān)測通訊規(guī)約為基礎，制定符合輸電線路導線測溫技術要求的通信規(guī)約。同時針對目前西雙版納供電局輸電線路現(xiàn)有的運行維護的問題，提出系統(tǒng)平臺的建設方案。明確Mesh無線自組網(wǎng)技術在輸電線路在線監(jiān)測應用的適用性。結合Mesh無線自組網(wǎng)技術及導線測溫終端的監(jiān)測數(shù)據(jù)到系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)平臺接入終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行挖掘和分析展現(xiàn)。并通過上送的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)分析模型，對狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行模型計算。為西雙版納供電局預警和應急提供第一手的決策依據(jù)，做到科學調度，快速響應；同時有效地為西雙版納供電局提供相關的應急指揮與決策，提高西雙版納供電局輸電線路的準確性、實時性。

在本文中介紹了西雙版納供電局導線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)與動態(tài)增容技術的結合與應用的研究，文中著重介紹了導線熱容計算、導線載流量計算以及結合系統(tǒng)實現(xiàn)的導線監(jiān)測與動態(tài)增容方案。如有不足之處還望指正。

參考文獻

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中圖分類號：TM726

文獻標識碼：A