考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，包括：根据线路参数和气象条件，通过线路的热平衡方程迭代计算得到各条线路温度，再进一步建立温度相依的线路阻抗和故障率模型，所建立的线路阻抗和线路故障率能反映实时气象条件的影响，基于所建立的线路故障率模型抽取线路状态和基于所建立的线路阻抗模型进行系统状态分析，能更准确地评估实际系统的运行可靠性。本发明专利技术全面考虑了气象因素对线路阻抗参数与线路故障率模型的影响，能准确反映实时气象条件下系统的运行可靠性水平，从而为电力系统的规划设计和调度运行提供决策依据和技术支持。行提供决策依据和技术支持。行提供决策依据和技术支持。

【技术实现步骤摘要】
考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法


[0001]本专利技术属于电力系统分析
，具体涉及一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法。

技术介绍

[0002]输电线路的阻抗参数、故障率是影响电力系统运行可靠性的重要因素，而线路阻抗参数、故障率均与气象因素(例如环境温度、风速等)密切相关，因此有必要对考虑气象因素的电力系统运行可靠性建模方法开展研究。
[0003]为了研究气象因素对系统运行可靠性水平的影响，文献[1]通过对气象与地理因素进行分析，研究了气象因素对线路阻抗参数的影响；文献[2]提出了一种考虑气象因素的时变故障率模型，使用气象影响因子对电力系统线路故障率进行修正。在上述考虑气象因素对线路运行参数影响的文献中，文献[1]研究了气象因素对线路阻抗参数的影响，但是并未考虑气象因素对线路实时故障率的影响；而文献[2]则考虑了气象因素对线路故障率的影响，但未考虑气象因素对于线路阻抗参数的影响。
[0004]综上所述，现有文献未全面考虑气象因素对线路阻抗参数与线路故障率模型的影响，难以准确反映实时气象条件下系统的运行可靠性水平的问题。因此，本专利技术提供了一种综合考虑气象因素对线路阻抗参数和线路实时停运影响的系统运行可靠性评估方法。
[0005]参考文献
[0006][1]贾学勇，董晓明，孙宏文，等.考虑气象和地理因素的电网传输特性计算及灵敏度分析
[0007][J/OL].电力系统自动化：1
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[0008]JIA Xueyong,DONG Xiaoming,SUN Hongwen,et al.Calculation and sensitivity analysis of power grid transmission characteristics considering meteorological and geographical factors[J/OL].Power System Automation:1
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[0009][2]赵书强，王皓，张辉，等.基于条件云的时变故障率模型及其在可靠性评估中的应用[J].华北电力大学学报(自然科学版)，2020，47(01)：1
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‑
8.

技术实现思路

[0011]针对上述现有技术中的问题，本专利技术提供一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法。首先，根据线路参数和气象条件，通过线路的热平衡方程迭代计算得到各条线路温度；其次，建立了温度相依的线路阻抗参数模型和线路实时停运模型；接着，基于
所建立的温度相依的线路故障率模型抽取线路运行状态；然后，基于所建立的温度相依的线路阻抗模型进行系统状态分析，最终实现电力系统的运行可靠性评估。
[0012]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0013]一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，包括：
[0014]S1：参数初始化；
[0015]S2：输入气象参数；
[0016]S3：根据线路参数和气象条件，通过线路的热平衡方程迭代计算得到各条线路温度；
[0017]S4：建立温度相依的线路阻抗模型；
[0018]S5：建立温度相依的线路故障率模型；
[0019]S6：基于温度相依的线路故障率模型抽取线路运行状态；
[0020]S7：基于所建立的线路阻抗模型进行系统状态分析；
[0021]S8：更新系统的运行可靠性指标和计算方差系数；
[0022]S9：判断方差系数是否满足系统的收敛条件，若满足，则输出系统的运行可靠性指标；否则，转到S5；
[0023]S10：输出系统的运行可靠性EENS指标。
[0024]进一步的，所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，参数初始化包括：初始化系统节点数据、输电线路阻抗参数、线路初始温度、热平衡方程参数，给定抽样方差收敛系数、最大抽样次数等数据。
[0025]进一步的，所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，输入气象参数为：输入当前状态下的环境温度、风速等。
[0026]进一步的，所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，根据线路参数和气象条件，通过线路的热平衡方程迭代计算得到各条线路温度的计算方法包括以下步骤：
[0027]S3
‑
1，初始化参数：令各线路初始温度为T＝20℃、各线路温度迭代步长为t＝0.01℃、各条线路编号为u(u＝1,2,
…
,20)、暂态温度迭代次数为m、稳态温度迭代次数为n，输入初始节点参数、线路阻抗参数，令各线路的暂态温度收敛系数矩阵为ΔT0、线路的稳态温度收敛系数矩阵为ΔT、各条线路暂态温度矩阵为T
n
、各条线路稳态温度矩阵Z，设暂态温度迭代次数上限为M、稳态温度迭代次数上限为N，元件总数为P，p为元件索引(p＝1,2,
…
,P)；
[0028]S3
‑
2，迭代次数初始化：n＝0；
[0029]S3
‑
3，根据线路阻抗参数形成节点导纳矩阵；
[0030]S3
‑
4，迭代次数加一：n＝n+1；
[0031]S3
‑
5，计算线路潮流：计算线路有功无功潮流数据的公式为：
[0032][0033]式中，P
ij
、Q
ij
分别为线路ij上的有功潮流和无功潮流；U
i
为节点i上的电压幅值；U
j
为节点j上的电压幅值；T
c
为线路温度；θ
i
和θ
j
分别为节点i和j的相角大小；θ
ij
为θ
i
和θ
j
之间之差；g
ij
(T
c
)和b
ij
(T
c
)分别为此条线路处在温度为T
c
时的串联阻抗等效的电导、电纳参数
数值，它们与线路的温度有关，计算公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，其特征在于，包括：S1：参数初始化；S2：输入气象参数；S3：根据线路参数和气象条件，通过线路的热平衡方程迭代计算得到各条线路温度；S4：建立温度相依的线路阻抗模型；S5：建立温度相依的线路故障率模型；S6：基于温度相依的线路故障率模型抽取线路运行状态；S7：基于所建立的线路阻抗模型进行系统状态分析；S8：更新系统的运行可靠性指标和计算方差系数；S9：判断方差系数是否满足系统的收敛条件，若满足，则输出系统的运行可靠性指标；否则，转到S5；S10：输出系统的运行可靠性EENS指标。2.根据权利要求1所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，其特征在于：参数初始化为：初始化系统节点数据、输电线路阻抗参数、线路初始温度、热平衡方程参数，给定抽样方差收敛系数、最大抽样次数。3.根据权利要求1所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，其特征在于：输入气象参数为：输入当前状态下的环境温度、风速。4.根据权利要求1所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法，其特征在于：根据线路参数和气象条件，通过线路的热平衡方程迭代计算得到各条线路温度的计算方法包括以下步骤：S3
‑
1，初始化参数：令各线路初始温度为T＝20℃、各线路温度迭代步长为t＝0.01℃、各条线路编号为u(u＝1,2,
…
,20)、暂态温度迭代次数为m、稳态温度迭代次数为n，输入初始节点参数、线路阻抗参数，令各线路的暂态温度收敛系数矩阵为ΔT0、线路的稳态温度收敛系数矩阵为ΔT、各条线路暂态温度矩阵为T
n
、各条线路稳态温度矩阵Z，设暂态温度迭代次数上限为M、稳态温度迭代次数上限为N，元件总数为P，p为元件索引(p＝1,2,
…
,P)；S3
‑
2，迭代次数初始化：n＝0；S3
‑
3，根据线路阻抗参数形成节点导纳矩阵；S3
‑
4，迭代次数加一：n＝n+1；S3
‑
5，计算线路潮流：计算线路有功无功潮流数据的公式为：式中，P
ij
、Q
ij
分别为线路ij上的有功潮流和无功潮流；U
i
为节点i上的电压幅值；U
j
为节点j上的电压幅值；T
c
为线路温度；θ
i
和θ
j
分别为节点i和j的相角大小；θ
ij
为θ
i
和θ
j
之间之差；g
ij
(T
c
)和b
ij
(T
c
)分别为此条线路处在温度为T
c
时的串联阻抗等效的电导、电纳参数数值，它们与线路的温度有关，计算公式为：
式中，r
ij
(T
c
)和x
ij
(T
c
)分别为线路温度为T
c
时的电阻值和电抗值；S3
‑
6，计算热平衡方程中的功率参数：通过线路潮流计算出各条线路的电流值，并将当前的环境温度、风速等气象因素代入热平衡方程I2R(T
c
)+Q
s
＝Q
r
+Q
f
中计算焦耳吸热功率参数I2R(T
c
)、日照吸热功率参数Q
s
、以线路温度为未知量的线路辐射散热Q
r
、对流散热功率Q
f
，式中，I为线路电流，R(T
c
)、Q
s
、Q
r
、Q
f
表达式为：式中，T
c
为线路温度；R(T
c
)为线路温度为T
c
时的电阻值；k为线路集肤系数；R
20
为线路在20℃时的阻值；α
20
为线路温度为20℃时的材料系数；α
s
为线路日照辐射系数；J
s
为日照强度；D为输电线路直径；E1为线路散热系数；S1为包尔茨曼常数，数值通常取5.67
×
10
‑8；T
a
为线路周围的环境温度；λ
f
为线路传热系数，Re为雷诺数，λ
f
和Re的计算式为：式中，V是线路周围环境风速，v为线路空气层粘度，其计算式为：ν＝1.32
×
10
‑5+4.8
×
(T
a
+T
c
)
×
10
‑8；
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)S3
‑
7，计算各条线路暂态温度：令ΔT0(u)＝Q
r
+Q
f
‑
Q
s
‑
I2R
t
/1000，m＝m+1，线路温度以迭代步长t不断增加，直到|ΔT0(u)|＜0.1均成立或迭代次数m>M，输出各条线路暂态温度矩阵T
n
；S3
‑
8，判断各条线路温度是否达到稳态：令ΔT＝T
n
‑
T
n
‑1(n≥2)，若|ΔT(u)|<0.1均成立或迭代次数n>N，则Z＝T
n
，转到S3
‑
11；否则转入S3
‑
9；S3
‑
9，修正线路阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐浪，陈凡，张继聪，王瑞驰，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：