架空输电线路输电能力的研究

魏红年

国网呼伦贝尔供电公司海拉尔输电工区  内蒙古自治区呼伦贝尔市  021000

  摘要：目前在我国的节能减排政策影响下，电源的发展方向有了巨大的改变，风力发电的凭借其可再生并且属于清洁能源的特性得到了越来越多的重视。风力发电在整个输电系统中的应用越来越普遍，但风力发电依旧有其不足之处，首先是风力发电对风速的要求比较严格，其本身所具有的不可控制性对输电线路的输电能力有很大的影响。因此，架空输电线路输电能力的研究已成为学术界关注的重点。

关键词：输电线路；输电能力；风力发电

1 引言

在如今的电力行业中，能源结构的优化已经逐渐步入正轨，风力发电、水力发电、太阳能发电、生物能源等都在逐渐得到认可和重视。风力发电则由于其本身所具有的许多优点在输电系统中得到了越来越多的应用，在输电系统应用风力发电还要注意电网的输电能力。相对于电力能源的发展来说，电网输电能力的建设却相对滞后，对架空输电线路输电能力的有效研究，缓解目前电力供求不均衡的状况是一份十分有价值有意义的课题。

  在输电线路的技术应用中比较成熟的是DTR动态热定值技术。DTR技术通过大量的硬件装置来对输电线路进行测量，并且可以实现对热定值的有效跟踪计算。但是由于DTR技术太过依赖硬件设施导致DTR技术不能很好的普及，在DTR技术实际运行的过程中还面临输电线路的电压限制，这些都不利于DTR技术的有效应用。鉴于DTR技术不能良好运用的情况，输电线路输电能力的研究只能在减少硬件设施的情况下实现输电线路输电能力的有效提高与合理安排。

2 架空输电电路输电能力的计算

  输电线路输电能力的准确计算，可以充分挖掘架空输电线路潜在的能力，提高现有电网的使用效率，缓解输电能力不足。以前，在输电能力的计算过程中，通常假设电源电压不变，以常规的潮流计算为基础。而在实际的情况下，电源电压不可能维持一个良好不变的状态，所以常规的潮流计算是有一定误差的。目前，动态热定值技术已经相对成熟，通过在输电线路上增加的各种测量、通信设备，DRT技术可以实现对输电线路运行温度、热定值的实时跟踪和计算，有效的促进输电线路的输电能力的发展。

3 输电线路输电能力的问题

  定值输电线路的热载荷能力，需要DRT技术的日益成熟。因此，还需要深入研究DRT技术，才能实现与输电线路的荷载能力相互结合。目前，风力发电的运用已经越来越广泛了，在建设大型风力发电场的情况下，电网输电的能力研究仍存在很多问题，可以从以下四点着手进行改进。

3.1 DRT技术运行费用昂贵，存在局限性

  DRT技术的成熟需要依靠大量的硬件设备来支持，它的运行需要对环境的温度、风的速度、风的方向和温度等多种信息进行测量，因而需要昂贵的设施投入和设备维护。由于DRT技术运行维护的费用昂贵，致使DRT技术只应用于少数的输电线路。而在大部分电网中的输电线路，仍采用不科学的决策手段，这种需要昂贵费用的条件极大地约束了电网的输电能力。因而，实现线路热载流量实时在线定值的方法是十分有意义的。

3.2风能的不可控制性，影响风力发电

   风能的随机性让风电机组的输电功率也出现间歇性，这大大的影响了风力发电的发展。随着风力发电的迅猛发展和风电规模的不断加大，风力发电在整个电网的应用比例也逐年递增，所以准确的风速测量是至关重要的。良好的计算手段和准确的预测能力有助于风力发电的稳定运行，也能确保风力发电系统的电能质量。

3.3 输电线路载荷能力值不确定

  运行条件下的输电线路的载荷能力，不但受热定值载荷约束，还受系统运行的状态限制。只有实现线路热载流量实时在线定值，才能精准快速的在线估计运行条件下输电线路的载荷能力定值，给系统运行方法提供有效的决策依据。 3.4 大型风电场并网，影响电网输电能力

  大型风电场并网，对电网输电能力的计算来说是一个新的挑战。由于风速的变化具有不定性，导致风电场功率的变化也具有随机性，这极大地影响了电网的输电能力，因此风电场并网的电网输电能力计算是必不可少的。

4 输电线路输电能力的研究

   电力系统中关于架空输电线路输电能力的研究可以从以下两方面来分析：一是关键输电线路断面的输电能力的计算，二是对电网中关键输电线路的荷载进行定值分析。针对关键输电线路断面的输电能力的计算问题，首先应该对风速和风力发电功率进行预测，然后在其预测的基础内容上考虑风速和风力发电功率对关键输电线路断面的输电能力的影响。针对电网中关键输电线路的荷载进行定值分析问题，应该首先对热定值的实时作用进行研究，然后在其内容基础上考虑综合的电压和功率稳定限制的输电能力的定值。输电线路的热载荷能力是与实时环境条件有直接的关系的，其参数计算内容反映了风向风速和日照等气候条件对输电线路的作用。在输电线路的温度和荷载可以计算测量的情况下，通过正确的计算方法就可以得出输电线路的稳态长短期热定值。在获得输电线路的稳态长短期热定值的基础上考虑到电压和功率的约束问题，就可以得出在运行状态下输电线路荷载的定值和计算方法。风发电系统中对风速的预测和计算是整个研究项目的关键所在，对风速的计算越精确就越能避免风力发电的不利特性对电力系统的影响，进而就可以提高输电线路的输电能力。这样就可以避免很多不必要的测量环节，可以节省较大的资源，减少了许多硬件设施的投入，具有很高的经济价值。

5 输电问题的研究工作和成果

 在电力工作中，架空输电线路输电能力的研究可分为以下两个方面：一方面是计算输电线路断面的输电能力；另一方面是定值电网中关键输电线路的载流。

  首先研究实时热定值技术，在实时热定值的基础上考虑综合的电压和功率稳定限制的输电能力定值。针对关键输电断面输电的能力，考虑到功率和电压的约束问题；其次，根据风速和风功率，考略风电场并网位置及风速、风功率变化对输电断面电能力的影响。其输电问题主要研究内容和成果主要由以下四点： 5.1 有效的挖掘了输电线路的输电潜力

  实施的环境条件影响输电线路的热载荷能力与原件，其中，热平衡方程参数全面地反映了输电线路风的方向、风的速速、环境温度等气象条件的作用。通过分析表明气象条件测量系统被输电线路热平衡方程离散参数的输电线路载流量在限定值上简化了，充分体现定值的思想，从而有效的挖掘输电线路的输电潜力。

5.2 提高了风功率预测的精确度

 风电发电研究中的关键问题是风电场风功率预测。然而，风功率预测的精确度主要取决于预测风力的准确度，风力预测准确无误，可以减轻风电场带来的不利影响，促进了电力市场安全稳定的发展。

5.3 得出风电场的输出功率预测值

 采用直接法、对比法、最大值法和幂函数法建立对应的功率曲线，根据测量得到的风的速度和风的功率数据，根据对风的速度预测，获得风电场的输出功率预测值。

5.4 建立了扩展潮流模型

 考虑大型风电场并网，电功率的变化不但影响电网的潮流分布，同时影响风电机组节点电压的变化。为此，建立了考虑风电场的和发电限制的计算输电断面最大输电能力的扩展潮流模型，该模型打破以往的输电能力求解过程中发电机端打压维持不变的假设，并得出，计算最大点功能力应该考虑到未来风速变化产生的影响。

6 结论

  根据风力发电的背景，针对输电线路的荷载定值做出分析，考虑到电力系统的运行和机制的完善性，使电力系统的安全性和灵活性得到了有效的提高。本文还研究了风力发电系统中的输电能力强弱的原因，由此得出了最大输电能力的计算方式，风力发电系统中的一些问题也找到了解决相应的策略。针对风力发电系统考虑到了更多未解的困难，希望学术界的专业人士在研究的过程中发现更多有价值的问题，为架空输电线路输电能力的研究做出更大的贡献。

参考文献：

[1]江滢，李忠，侯佑华.风电场风速和风电功率预报准确率评判方法[J].科技导报，2012（36）.

[2]王艳玲，韩学山，周晓峰.基于扩展潮流的输电断面最大传输能力[J].电力系统保护与控制，2011（13）.