[发明专利]一种架空输电线路动态增容概率性预测方法

说明书

本发明公开了一种架空输电线路动态增容概率性预测方法，用以提升已建输电线路的电力传输能力。本发明基于考虑降雨冷却效应的热平衡方程，量化分析各气象因素对输电线路热容量的影响，选择最主要气象因素用于动态增容概率性预测；根据所有气象数据源建立主要气象因素时空间回归预测模型，获得各气象因素日前每小时预测的期望值和标准差；基于热平衡方程和泰勒级数展开，首先获取输电线路各档距热容量预测的期望值和标准差，然后基于多变量截断高斯分布获得最终整条线路热容量的分布和相应的百分位值，为输电系统安全稳定运行提供高置信度的日前每小时动态增容预测值，与现有方法相比具有更大容量更安全的独特优势，具有较好的工程实用价值。

技术领域

本发明提供了一种架空输电线路动态增容的概率性预测方法，属于电力系统 自动化技术领域。

背景技术

许多位于偏远地区的风能和太阳能发电站需要输电线路将电力传输至消纳地区。目前普遍采用取值较为保守的静态输电线路额定值，限制了现有线路的电力 传输能力，并可能导致输电线路堵塞。而建设新的输电线路不仅消耗大量资源， 还会对环境造成负面影响。输电线路动态增容技术是根据测量或预测的气象状况 及时调整输电线路的输电容量，通常会提供更高的输电容量，且不会影响系统的 安全性。高精度的动态增容预测可以与电力系统日前市场的机组组合和潮流分析 等问题相结合，提高经济效益。因此，对输电线路进行具有高百分比值或置信水 平的概率动态增容预测有重要意义。在过去的数十年间，在输电线路动态增容技 术领域已获得多项研究进展，但气象预测的不确定性以及长距离输电线路的多档 距拓扑结构增加了动态增容的复杂度，往往导致估算的动态输电容量可能超过线 路的实际热容量，并造成电力系统不安全和热过载。

发明内容

本发明提供了一种架空输电线路动态增容的概率性预测方法，可以有效解决 背景技术中的关键难题。在影响水平分析的基础上，选取影响输电线路热容量的 主要气象因素，建立了基于多种气象数据进行气象预测的时空间回归预测模型。 通过将线路额定值建模为随机变量，即选定档距热容量的最小值，来解决输电线 路空间拓扑和气象不确定性的问题。然后以较低的计算要求和较高的建模精度获 得动态输电容量的分布和相应的百分位数值。在短距离和长距离输电线路的数值 试验结果一致表明，该方法为架空输电线路提供了更高、更安全的额定输电容量， 有望为电网相关企业带来可观的经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种架空输电线路动态增容概率性预测方法，包括以下步骤：

步骤一，基于考虑降雨冷却效应的热平衡方程，采用影响水平方法将各气象 因素对输电线路输送容量的影响进行定量分析，选择用于动态增容预测的主要气 象因素，包括环境温度、风速、风向角、太阳辐射热密度和降水率；

步骤二，基于步骤一确定的主要气象因素，通过安装在输电线路上的气象传 感器以及线路附近的气象站，采集并获取各气象因素的历史测量值与日前每小时 预测值；

步骤三，基于步骤二获取的气象因素的数据，建立气象因素的时空间回归预 测模型，计算各气象因素在输电线路各档距位置的日前每小时预测数据的期望值 及标准差；

步骤四，基于步骤三获得的主要气象因素的预测值，通过热平衡方程和泰勒 级数展开，计算输电线路各档距热容量的日前每小时预测期望值及标准差；

步骤五，基于步骤四获取的各档距热容量预测期望值及标准差，考虑输电线 路拓扑结构和多变量截断高斯分布，计算出整条线路输电热容量预测的分布及相 应的高置信度百分位数值。

作为更进一步的优选方案，步骤一中具体步骤为：

1)采用考虑降雨冷却效应的导线热平衡方程计算公式为：