唐建興,唐冠軍，王國松，朱靈子,凌超，馬覃峰，鐘亮民

(1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，貴州 貴陽 550002；2.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京 210007；3.西安理工大學(xué)，陜西 西安 710048)

隨著世界范圍內(nèi)輸電網(wǎng)架日益老化，如何挖掘現(xiàn)有輸電網(wǎng)架的輸電能力成為熱點(diǎn)研究問題，其中通過線路動(dòng)態(tài)載流量信息進(jìn)行線路動(dòng)態(tài)增容的課題在業(yè)界已經(jīng)開展了多年的理論研究和工程推廣。當(dāng)前我國輸電線路基建發(fā)展放緩，輸電通道審批更加嚴(yán)格，在不改擴(kuò)建的情況下無法滿足新能源富集區(qū)的電能送出需求；而在諸如運(yùn)行方式調(diào)整不及時(shí)，以及設(shè)備/線路檢修或發(fā)生故障等情況時(shí)，要求對(duì)現(xiàn)有線路進(jìn)行臨時(shí)性增容提效。動(dòng)態(tài)載流量提升技術(shù)對(duì)我國輸電線路的增容提效具有重要意義[1]。

影響線路熱穩(wěn)定安全的關(guān)鍵因素是導(dǎo)線溫度而非電流；因此，在不突破現(xiàn)有運(yùn)行溫度規(guī)定的前提下，根據(jù)導(dǎo)線的熱穩(wěn)態(tài)靈活改變載流量對(duì)負(fù)荷電流的限制，能夠在更大程度上對(duì)局部網(wǎng)絡(luò)的潮流進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，提高特定線路的輸電能力。目前廣泛推行的靜態(tài)載流量限值是在無法感知線路實(shí)時(shí)溫度下保守設(shè)計(jì)的，這在很大程度上低估了輸電線路的熱載荷能力，而導(dǎo)線動(dòng)態(tài)載流量提升的重點(diǎn)是導(dǎo)線溫度的獲取[2-3]。文獻(xiàn)[4-5]闡述了通過掛接在導(dǎo)線上的設(shè)備進(jìn)行直接測溫的方法，并介紹了其目前在國外的應(yīng)用情況，但直接測溫的方法往往面臨投資、后期維護(hù)及可靠性上的壓力；因此，有學(xué)者提出了從環(huán)境條件角度間接獲取導(dǎo)線溫度的方法[6-9]。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[10-15]分析了各種氣象因素對(duì)動(dòng)態(tài)載流量的影響，并對(duì)線路在特殊情況(“N-1”、故障等)下的熱穩(wěn)態(tài)極限風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。

本文從氣象因子角度出發(fā)，運(yùn)用導(dǎo)線熱平衡模型對(duì)線路動(dòng)態(tài)載流量進(jìn)行計(jì)算分析，提出基于雙端電氣和氣象信息的輸電線路動(dòng)態(tài)載流量評(píng)估方法，進(jìn)而開發(fā)相應(yīng)的評(píng)估監(jiān)測系統(tǒng)。最后以某地區(qū)220 kV雙回線為試驗(yàn)對(duì)象，從歷史數(shù)據(jù)離線驗(yàn)證和工程實(shí)測2個(gè)角度，對(duì)該線路的動(dòng)態(tài)載流量進(jìn)行計(jì)算校核，并對(duì)載流量裕度提升能力進(jìn)行分析評(píng)估，為線路動(dòng)態(tài)載流量監(jiān)測系統(tǒng)的推廣提供依據(jù)。

1 架空輸電線路動(dòng)態(tài)載流量計(jì)算

運(yùn)行中的架空輸電導(dǎo)線表面溫度表征的是導(dǎo)線在各種環(huán)境因素[16]和運(yùn)行電流作用下的熱平衡狀態(tài)。在這些因素的影響下，導(dǎo)線的發(fā)熱和散熱量不斷地抵消補(bǔ)償，使導(dǎo)線達(dá)到熱穩(wěn)平衡。實(shí)際正常運(yùn)行的線路，其工況極少在短時(shí)間內(nèi)劇烈變動(dòng)，而天氣情況也較少突變，非故障態(tài)下的導(dǎo)線可視作穩(wěn)態(tài)熱平衡狀態(tài)。因?yàn)闇囟染哂袩o階躍性，線路的熱穩(wěn)態(tài)遷移過程通常是緩變的，溫度時(shí)間常數(shù)為數(shù)分鐘至十?dāng)?shù)分鐘[9]；故在任意時(shí)刻取小時(shí)間尺度，導(dǎo)線均處于穩(wěn)態(tài)熱平衡。

導(dǎo)線的動(dòng)態(tài)載流量是指在周邊的實(shí)際氣象參數(shù)條件下，使導(dǎo)線不超過最高允許運(yùn)行溫度的負(fù)荷電流值。線路電流和導(dǎo)線溫度的關(guān)系可以通過熱平衡方程來描述，該方程建立起了導(dǎo)線穩(wěn)態(tài)下發(fā)熱和散熱的關(guān)系，是計(jì)算導(dǎo)線載流量和導(dǎo)線溫度的依據(jù)。按照我國輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范[17]，方程的發(fā)熱功率包括電流焦耳熱和光照吸熱，散熱功率由輻射散熱和對(duì)流散熱構(gòu)成，如式(1)所示。線路載流量是風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、氣溫和導(dǎo)線交流電阻的非線性函數(shù)。假設(shè)1段運(yùn)行中的架空輸電線，其穩(wěn)態(tài)熱平衡需滿足以下條件[18-19]：

I2Rac+Ps=Pr+Pc.

(1)

式中：I為線路電流，單位為A；Pr、Pc、Ps分別為單位長度導(dǎo)線的輻射散熱功率、對(duì)流散熱功率、光照吸熱功率，單位均為W/m；Rac為設(shè)定溫度下導(dǎo)線的交流電阻，單位為Ω/m。在固定導(dǎo)線溫度限值時(shí)，I為動(dòng)態(tài)載流量，在已知線路負(fù)荷電流時(shí)，所求Tc為導(dǎo)線運(yùn)行溫度，單位為℃。

其中：

Pr=πDE1S1×

[(ΔT+Ta+273 K)4-(Ta+273 K)4].

(2)

式中：D為導(dǎo)線外徑，單位為m；E1為導(dǎo)線表面的輻射散熱系數(shù)；S1=5.67×10-8W/(m2·K4)，為斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)；ΔT為導(dǎo)線表面的平均溫升；Ta為環(huán)境氣溫。

Pc=0.57πλfθRe0.485.

(3)

式中：λf為導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù)，單位為W/(m·℃)；Re為雷諾數(shù)。

{λf}W/(m·℃)=2.42×10-2+

7× ({Ta}℃/2+{ΔT}℃/2)×10-5.

(4)

Re=VDsinφ/υ；

(5)

υ=1.32×10-5+0.009 6(Ta/2+ΔT/2)×10-5.

(6)

式中：V為導(dǎo)線周邊風(fēng)速，單位為m/s；φ為風(fēng)向與導(dǎo)線的夾角；υ為導(dǎo)線表面空氣層的運(yùn)動(dòng)粘度，單位為m2/s。

Ps=αsJsD.

(7)

式中：αs為導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)，光潔新線取值0.23～0.46，污黑舊線取0.9；Js為日照強(qiáng)度，單位為W/m2。

一般認(rèn)為導(dǎo)線溫度為導(dǎo)線在環(huán)境背景中發(fā)熱的結(jié)果，即

Tc=ΔT+Ta.

(8)

導(dǎo)線的交流電阻是導(dǎo)線溫度的函數(shù)，同時(shí)與導(dǎo)線的物理性質(zhì)、幾何結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)線在工頻環(huán)境下的電磁效應(yīng)有關(guān)，機(jī)理較為復(fù)雜。在工程中一般用式(9)、(10)對(duì)該值進(jìn)行近似處理。

Rdc(Tc)=R20[1+α20(Tc-20 ℃)] .

(9)

Rac(Tc)=ζIτRdc(Tc) .

(10)

式中：Rdc為設(shè)定溫度下導(dǎo)線的直流電阻，R20為導(dǎo)線溫度在20 ℃時(shí)的直流電阻，單位均為Ω/m；α20為20 ℃時(shí)電阻溫度系數(shù)；ζ為導(dǎo)線交直流電阻比，與電流有關(guān)；τ為電流系數(shù)。ζ和τ為實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，可查表獲得[20-21]，本文中：R20=0.073 7 Ω/km，α20=0.004 25 ℃，ζ=0.804 2，τ=0.036 3。

在固定了導(dǎo)線溫度(計(jì)算動(dòng)態(tài)載流量)時(shí)，可通過式(10)獲得交流電阻值。在工程實(shí)際中往往希望了解導(dǎo)線的大致運(yùn)行溫度，此時(shí)該式不再適用，應(yīng)通過熱平衡方程由電流和交流電阻推知線溫。

圖1 線路π型等值電路模型Fig.1 π typed equivalent circuit of transmission line

由基爾霍夫電流和電壓定律可得

(11)

由式(11)推導(dǎo)線路阻抗，并計(jì)算出交流電阻

(12)

求解由式(12)展開的線性方程組，可以得到正常情況下任意時(shí)刻的線路交流電阻結(jié)果。

2 某地區(qū)甲乙雙回線動(dòng)態(tài)載流量離線評(píng)估

2.1 某地區(qū)甲乙雙回線基本運(yùn)行情況

某地區(qū)220 kV甲乙雙回線路長12.9 km，線路型號(hào)為2×LGJ-400/35。該線路是連接該地區(qū)北部電網(wǎng)與該省主網(wǎng)的主要輸電通道，其靜態(tài)載流量按照環(huán)境溫度為25 ℃設(shè)計(jì)，載流極限為1 578 A。

甲乙線兩端變電站內(nèi)的同步相量測量裝置(phasor measurement unit，PMU)可實(shí)時(shí)采集線路雙端同步的電流電壓相量等數(shù)據(jù)，并上傳至廣域測量系統(tǒng)(wide area measurement system，WAMS)。對(duì)所采集的PMU數(shù)據(jù)分析表明，正常運(yùn)行時(shí)，輸電線路兩端正序電氣量具有以下特點(diǎn)[24]：

a)兩端電壓幅值比較接近；

b)兩端電壓相角差絕對(duì)值比較??；

c)兩端電流幅值比較接近；

d)兩端電流相角差絕對(duì)值非常接近180 °。

圖 2所示為甲乙線周邊網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D，粗實(shí)線連接為500 kV主網(wǎng)，較細(xì)實(shí)線為220 kV線路。目前該地區(qū)的北部與本省主網(wǎng)的聯(lián)系較弱，電源支撐能力不足，如果進(jìn)一步降低本地火電出力或完全關(guān)停火電，北部地區(qū)的大量負(fù)荷將需要依靠更多的外部主網(wǎng)的電力電量供應(yīng)滿足需求，這將使得甲乙線的潮流顯著增大，該線路重載、過載或損失負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)增加。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析，結(jié)合該地區(qū)增大清潔電能產(chǎn)能的需要，在新能源發(fā)電大增時(shí)采取降低關(guān)停北部電網(wǎng)的火電機(jī)組功率等小開機(jī)方式，一旦主網(wǎng)線路CD發(fā)生故障，部分潮流轉(zhuǎn)移至220 kV電磁環(huán)網(wǎng)，甲乙雙回線在“N-1”故障情況下將出現(xiàn)突破靜態(tài)載流量限值的狀況，使得該線路的熱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行無法保證，面臨顯著增加的重載和線路“N-1”情況下?lián)p失負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)，不能滿足現(xiàn)行潮流控制目標(biāo)下線路安全運(yùn)行的要求。

圖2 甲乙線周邊電網(wǎng)網(wǎng)架拓?fù)鋱DFig.2 Grid topology of the network around JiaYi line

圖 3和圖4所示為該地區(qū)2017—2018年的平均氣溫和風(fēng)速變化曲線。

圖3 線路所處地區(qū)平均氣溫變化曲線Fig.3 Average air temperature curve of the area

圖4 線路所處地區(qū)平均風(fēng)速變化曲線Fig.4 Average wind speed curve of the area

由圖3和4可知，就2017—2018年而言，甲乙線走廊地區(qū)的平均溫度均低于保守設(shè)定的25 ℃，而平均風(fēng)速幾乎均高于0.5 m/s，對(duì)導(dǎo)線散熱較為有利。對(duì)線路載流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，一方面在線路有提升裕度時(shí)可進(jìn)一步挖掘潛力，另一方面在線路散熱較差時(shí)對(duì)線路的安全可靠運(yùn)行提出合理約束；因此，通過實(shí)時(shí)采集線路兩端的氣象信息和運(yùn)行電氣量，對(duì)甲乙線進(jìn)行動(dòng)態(tài)載流量監(jiān)測及其裕度評(píng)估是合適的。

2.2 基于歷史數(shù)據(jù)的甲乙線動(dòng)態(tài)載流量及裕度評(píng)估

對(duì)線路動(dòng)態(tài)載流量進(jìn)行離線評(píng)估，以初步評(píng)價(jià)部署動(dòng)態(tài)載流量監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)該地區(qū)的作用，并可從大量的歷史信息中得到載流量的描述性統(tǒng)計(jì)規(guī)律，以指導(dǎo)實(shí)際監(jiān)測系統(tǒng)的部署。同樣選取2017年和2018年較熱月份(5—8月)的運(yùn)行信息和當(dāng)時(shí)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證。

圖 5所示為2017至2018年較熱月份時(shí)甲乙線動(dòng)態(tài)載流量與靜態(tài)載流量的相互關(guān)系。在這8個(gè)月內(nèi)，線路動(dòng)態(tài)載流量在1 460～2 982 A之間起伏。相對(duì)于同時(shí)期的靜態(tài)載流量限值，動(dòng)態(tài)載流量超過該限值的占比達(dá)到99.7%，即絕大部分時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)載流量提供的裕度將優(yōu)于靜態(tài)限值。圖5還表明，在80%的時(shí)間內(nèi)，動(dòng)態(tài)載流量能夠達(dá)到或超過2 000 A，這相較于靜態(tài)限值提高了約27%。

圖5 動(dòng)態(tài)載流量與靜態(tài)載流量的占比曲線(2017年與2018年夏季)Fig.5 Proportion curves of dynamic capacity and static capacity(summer in 2017 and 2018)

圖 6中以靜態(tài)載流量作為基準(zhǔn)值，考察正常雙線運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流、“N-1”情況下線路負(fù)荷電流以及線路動(dòng)態(tài)載流量與之的相對(duì)比例關(guān)系。由圖6左側(cè)2條線路電流的占比曲線可知，線路電流長期維持在相對(duì)于靜態(tài)限值較低的比例水平(30%～40%)，未達(dá)到靜態(tài)載流量限值。當(dāng)考慮“N-1”情況下負(fù)荷全轉(zhuǎn)移時(shí)，應(yīng)注意電流有可能出現(xiàn)大于100%的情況，這表明在局部時(shí)刻線路電流超過靜態(tài)限值，線路熱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行受到威脅。而圖6中2條曲線相交部分也表明可能存在“N-1”下電流大于動(dòng)態(tài)載流量的情況。

進(jìn)一步考察“N-1”情況下動(dòng)態(tài)載流量與合并電流的關(guān)系。表1所列為在8個(gè)月內(nèi)雙回線合并電流最大的10個(gè)時(shí)刻點(diǎn)。如果在這些時(shí)刻發(fā)

圖6 線路負(fù)荷及動(dòng)態(tài)載流量的占比曲線Fig.6 Proportion curves of line load and dynamic capacity

生“N-1”狀況且一回線負(fù)荷全轉(zhuǎn)移至另一回線，單回線電流水平僅有1個(gè)時(shí)刻點(diǎn)高于靜態(tài)載流量，其余時(shí)刻是熱穩(wěn)態(tài)安全的。由當(dāng)時(shí)的氣象條件(風(fēng)向與導(dǎo)線夾角保守設(shè)為45°)計(jì)算得到的動(dòng)態(tài)載流量裕度表明，當(dāng)考慮甲乙線周邊的氣象條件時(shí)，載流量可能在1 620 A的電流下仍提供較大的裕度，也可能在1 456 A電流下只能提供5.6%的裕度，小于靜態(tài)載流量裕度(8.4%)。在后一時(shí)刻的氣象條件顯然較國家標(biāo)準(zhǔn)條件更不利于導(dǎo)線散熱。

實(shí)際上，在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)動(dòng)態(tài)載流量的下限值為 1 460 A，而表1中合并電流值最大的10個(gè)時(shí)刻均沒有超過對(duì)應(yīng)時(shí)刻動(dòng)態(tài)載流量；因此，在這8個(gè)月內(nèi)任一時(shí)刻下若發(fā)生“N-1”情況，對(duì)應(yīng)時(shí)刻的動(dòng)態(tài)載流量均有裕度，發(fā)生超過熱穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)較低。這從理論上給出了線路熱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍，對(duì)運(yùn)行人員在線路重載下的潮流調(diào)度很有幫助。

3 輸電線路載流量裕度監(jiān)測裝置部署實(shí)施

3.1 輸電線路動(dòng)態(tài)載流量裕度監(jiān)測系統(tǒng)

為了驗(yàn)證動(dòng)態(tài)載流量監(jiān)測裝置/系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的輔助決策作用，以及對(duì)甲乙線的輸電潛力進(jìn)行在線評(píng)估，以甲乙線為監(jiān)測對(duì)象設(shè)計(jì)部署了輸電線路動(dòng)態(tài)載流量裕度監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含在線路兩端變電站內(nèi)裝設(shè)的2臺(tái)監(jiān)測裝置、2套微型氣象站設(shè)備、裝置與變電站后臺(tái)的通信聯(lián)絡(luò)以及變電站后臺(tái)與調(diào)度中心的通信聯(lián)絡(luò)。載流量監(jiān)測裝置的計(jì)算結(jié)果可以實(shí)時(shí)地在裝置屏柜前、變電站后臺(tái)和調(diào)度中心3層結(jié)構(gòu)中監(jiān)測并展示。動(dòng)態(tài)載流量監(jiān)測裝置的整體系統(tǒng)架構(gòu)如圖7所示，圖中CT為電流互感器，VT為電壓互感器，SDH為同步數(shù)字體系。

在甲乙線兩端的變電站(廠站1和廠站2)各設(shè)1臺(tái)監(jiān)測裝置。裝置接入來自于所監(jiān)測母線二次側(cè)電壓互感器和測量級(jí)電流互感器的電氣量信號(hào)。氣象站裝設(shè)于變電站內(nèi)近母線的無遮擋屋頂，其測量信號(hào)也接入監(jiān)測裝置。兩站裝置間通過站內(nèi)通信機(jī)房的2 Mbit/s通道進(jìn)行通信，同時(shí)由GPS授時(shí)裝置為兩站裝置提供雙端同步時(shí)鐘信號(hào)，以獲取同步電氣量信息。裝置信息由站內(nèi)以太網(wǎng)通道上送至變電站后臺(tái)，并進(jìn)一步經(jīng)由調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接口設(shè)備上送至調(diào)度中心管理平臺(tái)，方便向調(diào)度人員提供可視化展示和輔助決策支撐。

表1 “N-1”情況下特殊時(shí)刻動(dòng)態(tài)載流量裕度表Tab.1 Dynamic capacity margins at special time in “N-1”

圖7 載流量監(jiān)測裝置系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.7 Overall architecture of dynamic capacity monitoring system

在系統(tǒng)中設(shè)置主站側(cè)(廠站2)和從站側(cè)(廠站1)，從站側(cè)的氣象信息和電氣量均通過2 Mbit/s通道實(shí)時(shí)傳遞至主站側(cè)。由主站側(cè)進(jìn)行兩站氣象信息的比較并進(jìn)行保守預(yù)處理，同時(shí)由雙端同步電氣量計(jì)算線路平均交流電阻參數(shù)，最終計(jì)算得到線路動(dòng)態(tài)載流量，評(píng)估載流量裕度，實(shí)時(shí)上送到遠(yuǎn)方后臺(tái)，供調(diào)度人員在潮流調(diào)度部署時(shí)參考。

3.2 甲乙線實(shí)際運(yùn)行導(dǎo)線溫度計(jì)算

架空線路的熱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況，一方面可以通過線路靜態(tài)/動(dòng)態(tài)載流量限值與導(dǎo)線電流的差值來反映；另一方面對(duì)于調(diào)度人員而言，通過比較導(dǎo)線溫度與導(dǎo)線極限運(yùn)行溫度的關(guān)系顯得更加直觀。按照國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，將鋼芯鋁絞線型架空線長期可靠的導(dǎo)線極限運(yùn)行溫度設(shè)定為70 ℃，載流量裕度實(shí)際是根據(jù)設(shè)計(jì)導(dǎo)線的溫度和實(shí)際運(yùn)行溫度反推為電流而得到的相互關(guān)系。由導(dǎo)線熱平衡方程可知，導(dǎo)線溫度是運(yùn)行電流、交流電阻以及氣象參數(shù)的非線性函數(shù)，綜合體現(xiàn)了導(dǎo)線的發(fā)熱情況。

在計(jì)算過程中，將導(dǎo)線表面吸收系數(shù)γ和輻射散熱系數(shù)E1宜均設(shè)為0.9。同時(shí)，將計(jì)算氣溫升高2 ℃、計(jì)算風(fēng)速減小50%分別作為全線路最高氣溫點(diǎn)和最低風(fēng)速點(diǎn)。根據(jù)上述假設(shè)，得到2019年5月21日監(jiān)測裝置在線計(jì)算的甲乙線導(dǎo)線表面溫度曲線，如圖8所示。

圖8 甲乙I線導(dǎo)線運(yùn)行溫度變化曲線(2019-05-21)Fig.8 Conductor operating temperature curve of JiaYi I line(2019-05-21)

3.3 甲乙線動(dòng)態(tài)載流量裕度評(píng)估

載流量監(jiān)測系統(tǒng)正式投運(yùn)后，裝置及附屬設(shè)備運(yùn)行正常，線路動(dòng)態(tài)載流量計(jì)算功能正常穩(wěn)定。以2019年5月21日的系統(tǒng)運(yùn)行情況為例，根據(jù)氣象站實(shí)測值和裝置計(jì)算結(jié)果對(duì)線路動(dòng)態(tài)載流量裕度進(jìn)行評(píng)估說明。

為確保線路在熱穩(wěn)態(tài)限制下的安全運(yùn)行，通過裝設(shè)在甲乙線兩端變電站的微型氣象儀采集的氣象信息，對(duì)輸電線路所在地區(qū)的局部氣象進(jìn)行保守預(yù)處理。當(dāng)日氣象計(jì)算輸入條件如圖9—圖12所示。

圖9 甲乙線周邊保守風(fēng)速變化曲線(2019-05-21)Fig.9 Conservative wind speed curve near JiaYi I line(2019-05-21)

圖10 甲乙線風(fēng)向與導(dǎo)線夾角變化曲線(2019-05-21)Fig.10 Curve of the angle between wind direction and the line trend(2019-05-21)

圖11 甲乙線周邊保守氣溫變化曲線(2019-05-21)Fig.11 Conservative temperature curve near JiaYi I line(2019-05-21)

圖12 甲乙線周邊保守光照強(qiáng)度變化曲線Fig.12 Conservative illumination Intensity curve near JiaYi I line

圖13和圖14分別對(duì)比了甲乙II線(甲乙I線電流較II線平均低20 A)當(dāng)日實(shí)際電流與裝置動(dòng)態(tài)載流量的計(jì)算結(jié)果，以及甲乙I線和II線的合并電流與動(dòng)態(tài)載流量結(jié)果。圖中上部曲線表示線路動(dòng)態(tài)載流量曲線，中部虛直線為靜態(tài)載流量(線路設(shè)計(jì)熱穩(wěn)限值)，下部為線路(合并)電流曲線。

由圖13可知：在全天時(shí)間內(nèi)，線路動(dòng)態(tài)載流量均高于靜態(tài)載流量，表明導(dǎo)線在相應(yīng)氣象參數(shù)下導(dǎo)線優(yōu)于設(shè)計(jì)條件的散熱降溫條件。當(dāng)天線路的動(dòng)態(tài)載流量在1 618～2 902 A之間波動(dòng)，平均值為 2 150 A，較靜態(tài)載流量1 578 A提高約36%。當(dāng)日甲乙II線的運(yùn)行電流維持在473～688 A之間；因此從單回線安全穩(wěn)定運(yùn)行角度考慮，線路能夠依據(jù)實(shí)時(shí)氣象狀況，獲得較靜態(tài)載流量限值更大的輸電能力。

圖13 甲乙II線電流與動(dòng)態(tài)載流量對(duì)比圖(2019-05-21)Fig.13 Comparison between the current of JiaYi II line and the dynamic capacity(2019-05-21)

圖14 甲乙雙回線合并電流與動(dòng)態(tài)載流量對(duì)比圖(2019-05-21)Fig.14 Comparison between the combined current of the line and dynamic capacity(2019-05-21)

如圖14可知：合并電流曲線表征的是在甲乙單回“N-1”狀況下，一回線電流在極限情況下100%導(dǎo)入另一回線的電流情況。電流導(dǎo)入后，單回線的電流在934～1 404 A之間波動(dòng)，仍在靜態(tài)載流量限值以下，說明在當(dāng)前運(yùn)行方式下，線路在“N-1”情況下可保持安全可靠運(yùn)行，最小安全裕度幅度為12%。當(dāng)采用動(dòng)態(tài)載流量作為限值時(shí)，該裕度的幅度為24.4%，動(dòng)態(tài)載流量為線路在“N-1”情況下的運(yùn)行提供了更大的安全裕度。

4 結(jié)束語

本文通過架空導(dǎo)線的熱平衡模型，提出了基于雙端電氣和氣象信息的輸電線路動(dòng)態(tài)載流量評(píng)估方法；結(jié)合實(shí)例需求，分析了某地區(qū)甲乙雙回線在全年較熱月份內(nèi)的動(dòng)態(tài)載流量及其裕度情況。本文所述動(dòng)態(tài)載流量評(píng)估方法及監(jiān)測系統(tǒng)目前已實(shí)際部署投運(yùn)，可為運(yùn)行人員提供輔助決策依據(jù)，對(duì)緩解該線路周邊網(wǎng)架的擁塞狀況，降低該線路“N-1”情況下的過載風(fēng)險(xiǎn)，以及對(duì)該地區(qū)進(jìn)一步提高清潔能源供電占比發(fā)揮更大作用。但本文所提方法對(duì)于長距離輸電線路以及氣候變化劇烈的輸電線路的適應(yīng)性還需進(jìn)一步探討。