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基于导线张力的动态提高输电线路输送容量技术

任丽佳  
【摘要】: 当前,很多国家和地区都不同程度上存在输电瓶颈问题。研究表明:高压输送的额定容量是为防止线路负荷增加时产生过热故障而制定的线路静态热容量极限值,而该极限值是基于最恶劣气象条件下为维持线路对地的安全距离而得出的保守值,即输电线路的实际负载能力相比较于线路静态热容量极限值有很大的裕量。因此,研究如何根据实际的气象条件和线路状态,动态提高现有高压输电线路实际输送容量,为解决输电瓶颈问题提供技术方案,具有重要的意义。论文研究了基于导线张力的动态提高输电线路输送容量的技术,建立了包括导线张力、负荷、风速等多因子的导线温度模型和导线日照辐射吸热模型,并研制出了一套基于张力的动态提高输电线路输送容量及实时监测线路参数的DLR(Dynamic Line Rating)系统。具体如下: 弧垂是影响输电线路输送容量的关键因素。论文在输电线路增容方面考虑了风力对导线弧垂的影响,对导线进行受力分析,通过系统测量的导线张力计算导线的对地弧垂和风偏弧垂。 论文通过现场试验,研究了导线温度与导线张力、负荷及气候等因素的关系,发现以往的架空线状态方程式方法及试验方法所忽略的一些因素的重要性。论文采用统计学的回归分析方法,建立了基于导线负荷、张力及风速等多因子的导线温度模型。研究结果表明,建立的导线温度数学模型能够准确地表达导线温度与导线张力、负荷以及风速等气象条件变化的关系,优于现行的架空线状态方程式方法及试验方法。 研究还表明当线路带电运行后,由原架空线的状态方程式求出的导线温度变化平缓,不会随着导线负荷的变化而有显著的变化,误差较大。而现场试验数据表明线路带电运行情况下,温度差导致的导线长度伸缩不仅仅是线性温度伸长的结果,同时也受环境温度的影响。论文对架空线的状态方程进行了修正,能够更好地反映出这种显著变化,更加符合线路实际运行状态。 论文研究了提高输送容量的热力学模型,并根据实验建立了提高输送容量的导线日照辐射吸热的数学模型。针对影响导线日照辐射吸热的因素多、关系复杂的问题,研制了导线日照辐射传感器。根据测量的导线日照辐射温度,研究了导线日照辐射吸热与导线日照辐射温度、风力等影响因素的相关关系,建立了导线日照辐射吸热模型。最后通过实验数据分析,证明了该方法的准确性、可靠性。 论文首次将混沌理论和径向基函数神经网络引入容量预测与线路的风险评估中。以改进的C-C方法重构混沌序列的相空间,在证明受气象条件影响的线路输送容量具有混沌特性的基础上,采用基于径向基函数神经网络的混沌时间序列方法预测输送容量及线路可能发生的故障,给出风险估计。预测结果显示其能较好地反映容量序列未来变化的趋势及发生故障的风险性。 论文研制出一套基于张力的动态提高输电线路输送容量及实时监测线路参数的DLR系统,在南方电网某条110kV的架空输电线路上安装并运行。通过测量导线张力和当地气象条件的方法来动态确定线路输送容量。现场运行结果表明,研制的系统稳定、可靠,能够准确地在线监测导线的张力、温度、弧垂等线路状态参数,在保证线路安全运行的基础上,有效地提高了线路的实时输送容量。


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