一種配電線路動態增容輔助決策方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種配電線路動態增容輔助決策方法及系統，該方法包括以下步驟：S1、獲取配電線路的實時監測數據，包括運行參數和微氣象參數，并通過通信網絡將監測到的數據以標準化的格式傳送回輔助決策平臺，供分析決策使用；S2、根據監測數據建立配電導線熱路暫態模型，并計算待測時刻導線溫度達到70度時的最大允許電流，進而推導線路可增加容量的大小；S3、根據得到的最大允許電流進行動態增容，并判斷線路末端電壓是否下降至低于標準的要求，若低于標準則降低電壓降；S4、根據工程經濟學中財務凈現值分析的方法進行效果評估。本發明能夠充分挖掘配電線路潛在的輸送容量的同時，并減少更換導線等多余投資浪費。
【專利說明】
-種配電線路動態増容輔助決策方法及系統
技術領域
[0001] 本發明設及配電網運維改造技術領域，尤其設及一種配電線路動態增容輔助決策 方法及系統。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著電源端建設步伐的加快和負荷端用電的增長和多樣性，配網規劃建 設滯后和輸電能力不足的問題日益突出，存在接線不合理、供電半徑長、供電質量差、線路 損耗高、配電網峰谷差較大等問題。依據現有的導線載流量都是在were的最苛刻條件下的 經濟載流量，但因導線的運行環境差異及熱效應差別很大，尤其是對年平均溫度較低的地 區，導線的實際最大負載量有很大的提升空間。
[0003] 針對現有配電網線路增容問題，需要一種方法，能夠在保證線路運行安全性保證 的前提下，根據運行氣候環境實際情況，采用線路導線在線溫度、環境溫度、風速、日照和載 流量等的監測數據，充份挖掘線路增容能力，并結合增加的相應配電設備(如調壓變壓器、 無功補償裝置等），W保證末端電壓質量等方案。最后采用財務凈現值的方法對方案進行經 濟性評估，W到達充分挖掘配電線路潛在的輸送容量的同時，并減少更換導線等多余投資 浪費。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中配網規劃建設滯后和輸電能力不 足的缺陷，提供一種根據運行氣候環境實際情況，充份挖掘線路增容能力的配電線路動態 增容輔助決策方法及系統。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0006] 本發明提供一種配電線路動態增容輔助決策方法，包括W下步驟：
[0007] S1、獲取配電線路的實時監測數據，包括運行參數和微氣象參數，并通過通信網絡 將監測到的數據W標準化的格式傳送回輔助決策平臺，供分析決策使用；
[000引S2、根據監測數據建立配電導線熱路暫態模型，并計算待測時刻導線溫度達到70 度時的最大允許電流，進而推導線路可增加容量的大小；
[0009] S3、根據得到的最大允許電流進行動態增容，并判斷線路末端電壓是否下降至低 于標準的要求，若低于標準則降低電壓降；
[0010] S4、根據工程經濟學中財務凈現值分析的方法進行效果評估。
[0011] 進一步地，本發明的步驟Sl中運行參數包括導線溫度、導線電流;微氣象參數包括 環境溫度、濕度、風向、風速、氣壓和日照強度。
[001 ^ 進一步地，本發明的步驟Sl中通信網絡采用GPRS/3G/4G。
[0013] 進一步地，本發明的步驟S2中最大允許電流的計算公式為：
[0014]
[001引其中，0c為架空導線溫度，Rc(0c)為架空導線在0c溫度下自身熱阻，0e導線所在周圍 環境溫度，Rx為導線到監測點之間的環境熱阻。
[0016] 進一步地，本發明的步驟S2中計算環境熱阻的公式為：
[0017]
[001引其中，目C為架空導線溫度，目e導線所在周圍環境溫度，Cx為鋼忍侶絞線鋼忍熱容Cxl 與鋼忍侶絞線侶的熱容Cx2之和，Wg = I2Re(0。)為導線自身發熱量。
[0019] 進一步地，本發明的步驟S3中降低電壓降的方法包括:通過有載可調變壓器提高 源端電壓，采取串聯補償降低線路電抗，通過并聯補償降低線路無功傳輸。
[0020] 進一步地，本發明的步驟S4中進行效果評估的方法具體為：
[0021] 計算增加容量后的電費收益與改造設備費用、人工費用、線損費用W及維護費用 的差值，記作財務凈現值，比較動態增容前后的財務凈現值，選出凈現值較大的方案作為經 濟可行的方案。
[0022] 本發明提供一種配電線路動態增容輔助決策系統，包括：
[0023] 監測數據接入單元，用于獲取配電線路的實時監測數據，包括運行參數和微氣象 參數，并通過通信網絡將監測到的數據W標準化的格式傳送回輔助決策平臺，供分析決策 使用；
[0024] 線路熱穩定在線校核單元，用于根據監測數據建立配電導線熱路暫態模型，并計 算待測時刻導線溫度達到70度時的最大允許電流，進而推導線路可增加容量的大小；
[0025] 低電壓分析與治理單元，用于根據得到的最大允許電流進行動態增容，并判斷線 路末端電壓是否下降至低于標準的要求，若低于標準則降低電壓降；
[0026] 效果評估單元，用于根據工程經濟學中財務凈現值分析的方法進行效果評估。
[0027] 本發明產生的有益效果是:本發明的配電線路動態增容輔助決策方法，在保證線 路運行安全性保證的前提下，根據運行氣候環境實際情況，采用線路導線在線溫度、環境溫 度、風速、日照和載流量等的監測數據，充份挖掘線路增容能力，并提出通過增加相應的配 電設備(如調壓變壓器、無功補償裝置等），W保證末端電壓質量等方案，最后采用財務凈現 值的方法對方案進行經濟性評估，W到達充分挖掘配電線路潛在的輸送容量的同時，并減 少更換導線等多余投資浪費。
【附圖說明】
[0028] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0029] 圖1是本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策方法的流程圖；
[0030] 圖2是本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策方法的系統框圖；
[0031] 圖3是本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策方法的考慮導線溫度和環境溫 度的導線暫態熱路模型；
[0032] 圖4是本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策方法的有載可調變壓器調壓檔 位計算原理圖；
[0033] 圖5是本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策方法的電容器串聯補償原理 圖；
[0034] 圖6是本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策方法的電容器并聯補償原理 圖；
[0035] 圖7是本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策系統的原理框圖。
【具體實施方式】
[0036] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0037] 如圖1所示，本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策方法，包括W下步驟：
[0038] S1、獲取配電線路的實時監測數據，包括運行參數和微氣象參數，并通過通信網絡 將監測到的數據W標準化的格式傳送回輔助決策平臺，供分析決策使用；
[0039] S2、根據監測數據建立配電導線熱路暫態模型，并計算待測時刻導線溫度達到70 度時的最大允許電流，進而推導線路可增加容量的大小；
[0040] S3、根據得到的最大允許電流進行動態增容，并判斷線路末端電壓是否下降至低 于標準的要求，若低于標準則降低電壓降；
[0041 ] S4、根據工程經濟學中財務凈現值分析的方法進行效果評估。
[0042] 如圖2所示，在本發明的另一個具體實施例中，根據配電線路運行參數、環境參數 等多維數據，實現配電線路增容決策方案最優化，取代采取更換輸電導線或新建配電線路 等單一、粗放型的手段，提升資產利用率。其具體步驟為：
[0043] (1)監測數據接入。將監測裝置實時監測配電線路的運行參數和微氣象數據，通過 GPRS/3G/4G通信網絡傳送回輔助決策平臺，供后面模塊分析決策使用。
[0044] 監測數據主要分為兩類:一類是配電線路的運行參數，包括導線溫度、導線電流； 另一類是微氣象參數，包括環境溫度、濕度、風向、風速、氣壓和日照強度。
[0045] (2)線路熱穩定在線校核。如圖3所示，根據傳熱學理論建立配電導線熱路暫態模 型，該模型中首先利用監測導線電流、導線溫度、環境溫度W及線路交流電阻，采用如下計 算公式計算待測時刻的環培熱阻：
[0046]
[0047] 式中，目C為架空導線溫度；目e導線所在周圍環境溫度;Cx為鋼忍侶絞線鋼忍熱容Cxl 與鋼忍侶絞線侶的熱容Cx2之和;恥=1也(目。)為導線自身發熱量。I為導線載流量;Cx = Cxl + C。，其中Cxi = CgPgSglg，Cg、Pg、Sg、lg分別為鋼忍的比熱容、密度、實際橫截面積、長度，侶的熱 容Cx2與鋼忍計算方法相同，取其相對應的參數進行計算即可。
[004引再利用監測數據導線溫度、環境溫度、環境熱阻，采用特定計算公式計算待測時刻 導線溫度達到70度時的最大允許電流，從而可W推導線路可增加容量的大小，為動態增容 提供支撐。計算最大允許電流的公式為：
[0049]
[0050] 式中，0c為架空導線溫度;Rc(0c)為架空導線在0c溫度下自身熱阻；0e導線所在周圍 環境溫度。Rx為導線到監測點之間的環境熱阻。
[0051] (3)低電壓分析與治理。當線路傳輸功率上升時，導致線路末端電壓下降，嚴重時 可導致低于標準的要求，按照電壓降公式，可采取有載可調變壓器提高源端電壓、采取串聯 補償降低線路電抗X，通過并聯補償降低線路無功Q的傳輸，從而達到降低電壓降的目的。
[0052] 3.1、調壓器分接頭選擇方法:如圖4所示，電壓降A Vt的公式為：
[0化3]
[0054] Rt+jXT為歸算到變壓器高壓側的阻抗，Vl為高壓側電壓。
[0化5] 俱面I鳥店伽II4V按頭電壓Vit:
[0化6]
[0057] V2N為低壓側額定電壓。
[0058] 從而選擇相應的調壓器檔位，但對手動調壓的，有必要計算最大負荷和最小下所 要選擇的分接頭，然后取平均值。
[0059] 3.2、串聯補償電容器容抗值選擇方法：如圖5所示，需要補償的電容器的容抗值 Xe,公式為：
[0060]
[0061 ] A V。為串聯補償電容后的線路電壓降
[0062] 3.3、并聯補償調壓容量選擇方法：如圖6所示，需要補償的電容器的容量化，公式 為：
[0063]
[0064] 其中，y/2為歸算到高壓側的變電所低壓母線電壓，V2。為經補償后變電所低壓側壓 球保持的實際電壓。但需注意和調壓器之間的配合，原則是在滿足調壓要求的情況下，使無 功補償容量最小。
[00化](4)效果評估
[0066] 評估增容方案采用工程經濟學中財務凈現值分析的方法，將技術方案在整個計算 期內的現金流量折算(考慮通脹和利息)到技術方案開始實施時的現值之和。并與更換導線 和新建線路進行財務凈現值比較，財務凈現值較大越好，選出經濟可行的方案。
[0067] 財務凈現值(FNPV)=現金流入現值之和-現金流出現值之和
[0068] 現金流入現值之和主要是增加容量后的電費收益
[0069] 現金流出現值之和主要是改造設備費用、人工費用、線損費用W及維護費用。
[0070] 某IOkV線路，改造前線路輸電容量SOOOkVA,改造相關費用如下表所示，按當前銀 行貸款基準利率3%，電費收益0.2元AWH(扣除線損)計算，考慮到用電的波峰波谷效應，設 用電系數0.4。
[0072] 計算5年內的財務凈現值如下：
[0073] 方案一 ：FNPV = 0.4*8000*20 %*0.2*( 1-1.035)/( 1-1. 〇3)*8760巧-(45巧.5+10) 二 237.15 萬元
[0074] 方案二：FNPV = 0.4*8000巧 5%*0.25*(1-1.035)/(1-1.03)*8760*5-(115+15+10) = 232.06 萬元
[0075] 可W看出，采用方案一的增容改造，在滿足用戶需求的同時，能取得較好的經濟效 果。
[0076] 如圖7所示，本發明實施例的配電線路動態增容輔助決策系統，包括：
[0077] 監測數據接入單元，用于獲取配電線路的實時監測數據，包括運行參數和微氣象 參數，并通過通信網絡將監測到的數據W標準化的格式傳送回輔助決策平臺，供分析決策 使用；
[0078] 線路熱穩定在線校核單元，用于根據監測數據建立配電導線熱路暫態模型，并計 算待測時刻導線溫度達到70度時的最大允許電流，進而推導線路可增加容量的大小；
[0079] 低電壓分析與治理單元，用于根據得到的最大允許電流進行動態增容，并判斷線 路末端電壓是否下降至低于標準的要求，若低于標準則降低電壓降；
[0080] 效果評估單元，用于根據工程經濟學中財務凈現值分析的方法進行效果評估。
[0081] 應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可W根據上述說明加 W改進或變換， 而所有運些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種配電線路動態增容輔助決策方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 獲取配電線路的實時監測數據，包括運行參數和微氣象參數，并通過通信網絡將監 測到的數據以標準化的格式傳送回輔助決策平臺，供分析決策使用； 52、 根據監測數據建立配電導線熱路暫態模型，并計算待測時刻導線溫度達到70度時 的最大允許電流，進而推導線路可增加容量的大小； 53、 根據得到的最大允許電流進行動態增容，并判斷線路末端電壓是否下降至低于標 準的要求，若低于標準則降低電壓降； 54、 根據工程經濟學中財務凈現值分析的方法進行效果評估。2. 根據權利要求1所述的配電線路動態增容輔助決策方法，其特征在于，步驟S1中運行 參數包括導線溫度、導線電流;微氣象參數包括環境溫度、濕度、風向、風速、氣壓和日照強 度。3. 根據權利要求1所述的配電線路動態增容輔助決策方法，其特征在于，步驟S1中通信 網絡采用GPRS/3G/4G。4. 根據權利要求1所述的配電線路動態增容輔助決策方法，其特征在于，步驟S2中最大 允許電流的計算公式為：其中，為架空導線溫度，RC(9C)為架S導線在化溫度卜目身熱阻，0e導線所在周圍環境 溫度，Rx為導線到監測點之間的環境熱阻。5. 根據權利要求4所述的配電線路動態增容輔助決策方法，其特征在于，步驟S2中計算 環境熱阻的公式為：其中，9。為架空導線溫度，9(3導;^/711工/13」|33^|、^^1111/3 ?_，>^/31^芯錯絞線鋼芯熱容〇\1與鋼 芯鋁絞線鋁的熱容Cx2之和，Ια = ?Ι(θ。)為導線自身發熱量。6. 根據權利要求1所述的配電線路動態增容輔助決策方法，其特征在于，步驟S3中降低 電壓降的方法包括:通過有載可調變壓器提高源端電壓，采取串聯補償降低線路電抗，通過 并聯補償降低線路無功傳輸。7. 根據權利要求1所述的配電線路動態增容輔助決策方法，其特征在于，步驟S4中進行 效果評估的方法具體為： 計算增加容量后的電費收益與改造設備費用、人工費用、線損費用以及維護費用的差 值，記作財務凈現值，比較動態增容前后的財務凈現值，選出凈現值較大的方案作為經濟可 行的方案。8. -種配電線路動態增容輔助決策系統，其特征在于，包括： 監測數據接入單元，用于獲取配電線路的實時監測數據，包括運行參數和微氣象參數， 并通過通信網絡將監測到的數據以標準化的格式傳送回輔助決策平臺，供分析決策使用； 線路熱穩定在線校核單元，用于根據監測數據建立配電導線熱路暫態模型，并計算待 測時刻導線溫度達到70度時的最大允許電流，進而推導線路可增加容量的大小；
【文檔編號】G06Q50/06GK105956931SQ201610282117
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】張偉奎, 梅成磊, 曹洪強, 王珊珊, 文正其, 向冬冬, 鄢小虎, 李穆, 施磊, 任云霄
【申請人】國網新疆電力公司烏魯木齊供電公司, 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司