【技术实现步骤摘要】
一种基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法
本专利技术属于输电线路温度估计领域，具体涉及一种基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法。
技术介绍
随着国民经济的高速发展，用电负荷高速攀升，电力需求持续增长；与此同时，可用煤炭储量逐步缩减，火力发电污染加重，电力供需矛盾亟需解决。为提高输电线路的输送能力，一方面可以新建线路走廊，提高输电电压等级，这无疑会增加投资成本；另一方面，采用动态增容技术，充分挖掘现有线路的载荷潜力，在不增加设备投资的前提下，尽可能提高线路的输送能力。输电线路温度是评价线路输送能力的重要指标，蕴含着丰富的决策信息，可作为评判线路过载能力、实现动态增容的重要依据。通过监测线路温度，计算线路动态热定值，实时指导高峰期负荷调度与运行，对于电网的安全稳定运行意义重大。输电线路温度监测和估计算法，大致可以分为两类。一是研制高精度输电线路温度在线监测技术和装置，操作简单可靠，但无疑会增加设备投资，而且受沿线气象条件影响，不同点的线路温度可能存在较大差异，因此需要在一条线路上安装多台温度检测装置，成本很高。二是利用热平衡方程，通过测量线路电流和气象量测数据，如气温、风速、风向、光照强度，计算获得线路温度。这种方法无需安装测温装置，大幅节省了设备投资，经济性能显著提高，但是，现有方法往往是首先通过电气量测方程估计线路电阻参数，进而利用线路电阻和温度的单调关系反推线路温度，所以这种方法不以热平衡方程为约束，电气量测误差影响显著。综上所述，现有技术存在以下问题：(1)研制高精
【技术保护点】
1.一种基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法，其特征在于，所述的基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法包括：/n步骤一:输入目标输电线路的参数；目标输电线路为需要进行温度估计的输电线路；/n步骤二:采集目标输电线路两端的电气量测量数据以及采集目标输电线路所在位置的气象量测量数据；/n步骤三:利用所述的电气量测量数据和气象量测量数据，计算目标输电线路单位长度输电线上的太阳辐射吸热量、对流换热量和辐射散热量；/n步骤四：采用隐式梯形积分法将线路热平衡微分方程转化为线路热平衡差分方程；将线路热平衡差分方程和电气量测方程联立，通过加权最小二乘法对状态量进行修正和迭代，采用牛顿法求解，计算得到目标输电线路温度迭代值；/n步骤五：利用计算出的目标输电线路温度迭代值更新目标输电线路电阻参数；状态量完成k次迭代并利用更新后的目标输电线路电阻参数，重复迭代直至目标输电线路温度收敛，输出收敛后的目标输电线路温度值。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法，其特征在于，所述的基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法包括：
步骤一:输入目标输电线路的参数；目标输电线路为需要进行温度估计的输电线路；
步骤二:采集目标输电线路两端的电气量测量数据以及采集目标输电线路所在位置的气象量测量数据；
步骤三:利用所述的电气量测量数据和气象量测量数据，计算目标输电线路单位长度输电线上的太阳辐射吸热量、对流换热量和辐射散热量；
步骤四：采用隐式梯形积分法将线路热平衡微分方程转化为线路热平衡差分方程；将线路热平衡差分方程和电气量测方程联立，通过加权最小二乘法对状态量进行修正和迭代，采用牛顿法求解，计算得到目标输电线路温度迭代值；
步骤五：利用计算出的目标输电线路温度迭代值更新目标输电线路电阻参数；状态量完成k次迭代并利用更新后的目标输电线路电阻参数，重复迭代直至目标输电线路温度收敛，输出收敛后的目标输电线路温度值。
2.如权利要求1所述的基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法，其特征在于，所述的步骤一中所述目标输电线路的参数包括：电阻R、电抗X、电导G、电纳B、线路长度l、线路额定电压等级Ub、输电线路材料的热容mCp。
3.如权利要求1所述的基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法，其特征在于，所述的步骤二中所述目标输电线路两端的电气量测量数据，包括：采用数据采集与监视控制系统采集的电气量测量数据，以及采用广域监测系统的同步相量量测单元量测装置采集的电气量测量数据；
所述目标输电线路所在位置的气象量测量数据，包括：实时环境温度Ta、光照强度Qs、实时风速Vw和实时风向角μ。
4.如权利要求3所述的基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法，其特征在于，所述的数据采集与监视控制系统采集的电气量测量数据，包括：
(1)线路i侧电压幅值Vi、线路i-j方向有功潮流Pij和线路i-j方向无功潮流Qij，所述Vi、Pij和Qij记作ZSCADA,i；
(2)线路j侧电压幅值Vj、线路j-i方向有功潮流Pji和线路j-i方向无功潮流Qji，所述Vj、Pji和Qji记作ZSCADA,j；
所述的广域监测系统的同步相量量测单元量测装置采集的电气量测量数据，包括：
(1)线路i侧电压幅值Vi、线路i侧电压相角θi、线路i-j方向电流有功分量Iij,real、线路i-j方向电流无功分量Iij,imag、线路i-j方向有功潮流Pij和线路i-j方向无功潮流Qij，所述Vi、θi、Iij,real、Iij,imag、Pij和Qij记作ZPMU,i；
(2)线路j侧电压幅值Vj、线路j侧电压相角θj、线路j-i方向电流有功分量Iji,real、线路j-i方向电流无功分量Iji,imag、线路j-i方向有功潮流Pji和线路j-i方向无功潮流Qji，所述Vj、θj、Iji,real、Iji,imag、Pji和流Qji记作ZPMU,j；
其中，线路i侧表示目标输电线路的一端，线路j侧表示目标输电线路的另一端；线路i-j方向表示目标输电线路的i侧到j侧方向，线路j-i方向表示目标输电线路的j侧到i侧方向。
5.如权利要求1所述的基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法，其特征在于，所述的步骤三中所述太阳辐射吸热量、对流换热量和辐射散热量的计算公式为：
qs＝αQsesin(θ)A’
qc＝Ac·[T(t)-Ta]
qr＝Ar{[T(t)+273]4-(Ta+273)4}
其中，qs为太阳辐射吸热量；qc为对流换热量；qr为辐射散热量；α为导体吸热系数；Qse为日照辐射强度；θ为太阳有效入射角；A’为导线投射面积；Ac为导线对流换热系数；Ta为环境温度；Ar为导线辐射换热系数；T为输电线路温度。
6.如权利要求1所述的基于量测量和热平衡方程的输电线路温度估计方法，其特征在于，所述的步骤四采用隐式梯形积分法将线路热平衡微分方程转化为线路热平衡差分方程；将线路热平衡差分方程和电气量测方程联立，通过加权最小二乘法对状态量进行修正和迭代，采用牛顿法求解，计算得到目标输电线路温度迭代值，具体为：
(1)采用隐式梯形积分法，将线路热平衡微分方程
以差分步长Δt将线路热平衡微分方程离散化，得到线路热平衡差分方程为：
技术研发人员：于学良，刘栋，夏文强，范贝贝，惠鑫欣，唐行萍，周涛，吕海林，陈文佼，曾乐宏，于霞，范志毅，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司潍坊供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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