一种配电线路动态增容辅助决策方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种配电线路动态增容辅助决策方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、获取配电线路的实时监测数据，包括运行参数和微气象参数，并通过通信网络将监测到的数据以标准化的格式传送回辅助决策平台，供分析决策使用；S2、根据监测数据建立配电导线热路暂态模型，并计算待测时刻导线温度达到70度时的最大允许电流，进而推导线路可增加容量的大小；S3、根据得到的最大允许电流进行动态增容，并判断线路末端电压是否下降至低于标准的要求，若低于标准则降低电压降；S4、根据工程经济学中财务净现值分析的方法进行效果评估。本发明能够充分挖掘配电线路潜在的输送容量的同时，并减少更换导线等多余投资浪费。
【专利说明】
-种配电线路动态増容辅助决策方法及系统
技术领域
[0001] 本发明设及配电网运维改造技术领域，尤其设及一种配电线路动态增容辅助决策 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电源端建设步伐的加快和负荷端用电的增长和多样性，配网规划建 设滞后和输电能力不足的问题日益突出，存在接线不合理、供电半径长、供电质量差、线路 损耗高、配电网峰谷差较大等问题。依据现有的导线载流量都是在were的最苛刻条件下的 经济载流量，但因导线的运行环境差异及热效应差别很大，尤其是对年平均溫度较低的地 区，导线的实际最大负载量有很大的提升空间。
[0003] 针对现有配电网线路增容问题，需要一种方法，能够在保证线路运行安全性保证 的前提下，根据运行气候环境实际情况，采用线路导线在线溫度、环境溫度、风速、日照和载 流量等的监测数据，充份挖掘线路增容能力，并结合增加的相应配电设备(如调压变压器、 无功补偿装置等），W保证末端电压质量等方案。最后采用财务净现值的方法对方案进行经 济性评估，W到达充分挖掘配电线路潜在的输送容量的同时，并减少更换导线等多余投资 浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中配网规划建设滞后和输电能力不 足的缺陷，提供一种根据运行气候环境实际情况，充份挖掘线路增容能力的配电线路动态 增容辅助决策方法及系统。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 本发明提供一种配电线路动态增容辅助决策方法，包括W下步骤：
[0007] S1、获取配电线路的实时监测数据，包括运行参数和微气象参数，并通过通信网络 将监测到的数据W标准化的格式传送回辅助决策平台，供分析决策使用；
[000引S2、根据监测数据建立配电导线热路暂态模型，并计算待测时刻导线溫度达到70 度时的最大允许电流，进而推导线路可增加容量的大小；
[0009] S3、根据得到的最大允许电流进行动态增容，并判断线路末端电压是否下降至低 于标准的要求，若低于标准则降低电压降；
[0010] S4、根据工程经济学中财务净现值分析的方法进行效果评估。
[0011] 进一步地，本发明的步骤Sl中运行参数包括导线溫度、导线电流;微气象参数包括 环境溫度、湿度、风向、风速、气压和日照强度。
[001 ^ 进一步地，本发明的步骤Sl中通信网络采用GPRS/3G/4G。
[0013] 进一步地，本发明的步骤S2中最大允许电流的计算公式为：
[0014]
[001引其中，0c为架空导线溫度，Rc(0c)为架空导线在0c溫度下自身热阻，0e导线所在周围 环境溫度，Rx为导线到监测点之间的环境热阻。
[0016] 进一步地，本发明的步骤S2中计算环境热阻的公式为：
[0017]
[001引其中，目C为架空导线溫度，目e导线所在周围环境溫度，Cx为钢忍侣绞线钢忍热容Cxl 与钢忍侣绞线侣的热容Cx2之和，Wg = I2Re(0。)为导线自身发热量。
[0019] 进一步地，本发明的步骤S3中降低电压降的方法包括:通过有载可调变压器提高 源端电压，采取串联补偿降低线路电抗，通过并联补偿降低线路无功传输。
[0020] 进一步地，本发明的步骤S4中进行效果评估的方法具体为：
[0021] 计算增加容量后的电费收益与改造设备费用、人工费用、线损费用W及维护费用 的差值，记作财务净现值，比较动态增容前后的财务净现值，选出净现值较大的方案作为经 济可行的方案。
[0022] 本发明提供一种配电线路动态增容辅助决策系统，包括：
[0023] 监测数据接入单元，用于获取配电线路的实时监测数据，包括运行参数和微气象 参数，并通过通信网络将监测到的数据W标准化的格式传送回辅助决策平台，供分析决策 使用；
[0024] 线路热稳定在线校核单元，用于根据监测数据建立配电导线热路暂态模型，并计 算待测时刻导线溫度达到70度时的最大允许电流，进而推导线路可增加容量的大小；
[0025] 低电压分析与治理单元，用于根据得到的最大允许电流进行动态增容，并判断线 路末端电压是否下降至低于标准的要求，若低于标准则降低电压降；
[0026] 效果评估单元，用于根据工程经济学中财务净现值分析的方法进行效果评估。
[0027] 本发明产生的有益效果是:本发明的配电线路动态增容辅助决策方法，在保证线 路运行安全性保证的前提下，根据运行气候环境实际情况，采用线路导线在线溫度、环境溫 度、风速、日照和载流量等的监测数据，充份挖掘线路增容能力，并提出通过增加相应的配 电设备(如调压变压器、无功补偿装置等），W保证末端电压质量等方案，最后采用财务净现 值的方法对方案进行经济性评估，W到达充分挖掘配电线路潜在的输送容量的同时，并减 少更换导线等多余投资浪费。
【附图说明】
[0028] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0029] 图1是本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策方法的流程图；
[0030] 图2是本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策方法的系统框图；
[0031] 图3是本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策方法的考虑导线溫度和环境溫 度的导线暂态热路模型；
[0032] 图4是本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策方法的有载可调变压器调压档 位计算原理图；
[0033] 图5是本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策方法的电容器串联补偿原理 图；
[0034] 图6是本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策方法的电容器并联补偿原理 图；
[0035] 图7是本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0036] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0037] 如图1所示，本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策方法，包括W下步骤：
[0038] S1、获取配电线路的实时监测数据，包括运行参数和微气象参数，并通过通信网络 将监测到的数据W标准化的格式传送回辅助决策平台，供分析决策使用；
[0039] S2、根据监测数据建立配电导线热路暂态模型，并计算待测时刻导线溫度达到70 度时的最大允许电流，进而推导线路可增加容量的大小；
[0040] S3、根据得到的最大允许电流进行动态增容，并判断线路末端电压是否下降至低 于标准的要求，若低于标准则降低电压降；
[0041 ] S4、根据工程经济学中财务净现值分析的方法进行效果评估。
[0042] 如图2所示，在本发明的另一个具体实施例中，根据配电线路运行参数、环境参数 等多维数据，实现配电线路增容决策方案最优化，取代采取更换输电导线或新建配电线路 等单一、粗放型的手段，提升资产利用率。其具体步骤为：
[0043] (1)监测数据接入。将监测装置实时监测配电线路的运行参数和微气象数据，通过 GPRS/3G/4G通信网络传送回辅助决策平台，供后面模块分析决策使用。
[0044] 监测数据主要分为两类:一类是配电线路的运行参数，包括导线溫度、导线电流； 另一类是微气象参数，包括环境溫度、湿度、风向、风速、气压和日照强度。
[0045] (2)线路热稳定在线校核。如图3所示，根据传热学理论建立配电导线热路暂态模 型，该模型中首先利用监测导线电流、导线溫度、环境溫度W及线路交流电阻，采用如下计 算公式计算待测时刻的环培热阻：
[0046]
[0047] 式中，目C为架空导线溫度；目e导线所在周围环境溫度;Cx为钢忍侣绞线钢忍热容Cxl 与钢忍侣绞线侣的热容Cx2之和;恥=1也(目。)为导线自身发热量。I为导线载流量;Cx = Cxl + C。，其中Cxi = CgPgSglg，Cg、Pg、Sg、lg分别为钢忍的比热容、密度、实际横截面积、长度，侣的热 容Cx2与钢忍计算方法相同，取其相对应的参数进行计算即可。
[004引再利用监测数据导线溫度、环境溫度、环境热阻，采用特定计算公式计算待测时刻 导线溫度达到70度时的最大允许电流，从而可W推导线路可增加容量的大小，为动态增容 提供支撑。计算最大允许电流的公式为：
[0049]
[0050] 式中，0c为架空导线溫度;Rc(0c)为架空导线在0c溫度下自身热阻；0e导线所在周围 环境溫度。Rx为导线到监测点之间的环境热阻。
[0051] (3)低电压分析与治理。当线路传输功率上升时，导致线路末端电压下降，严重时 可导致低于标准的要求，按照电压降公式，可采取有载可调变压器提高源端电压、采取串联 补偿降低线路电抗X，通过并联补偿降低线路无功Q的传输，从而达到降低电压降的目的。
[0052] 3.1、调压器分接头选择方法:如图4所示，电压降A Vt的公式为：
[0化3]
[0054] Rt+jXT为归算到变压器高压侧的阻抗，Vl为高压侧电压。
[0化5] 俱面I鳥店伽II4V按头电压Vit:
[0化6]
[0057] V2N为低压侧额定电压。
[0058] 从而选择相应的调压器档位，但对手动调压的，有必要计算最大负荷和最小下所 要选择的分接头，然后取平均值。
[0059] 3.2、串联补偿电容器容抗值选择方法：如图5所示，需要补偿的电容器的容抗值 Xe,公式为：
[0060]
[0061 ] A V。为串联补偿电容后的线路电压降
[0062] 3.3、并联补偿调压容量选择方法：如图6所示，需要补偿的电容器的容量化，公式 为：
[0063]
[0064] 其中，y/2为归算到高压侧的变电所低压母线电压，V2。为经补偿后变电所低压侧压 球保持的实际电压。但需注意和调压器之间的配合，原则是在满足调压要求的情况下，使无 功补偿容量最小。
[00化](4)效果评估
[0066] 评估增容方案采用工程经济学中财务净现值分析的方法，将技术方案在整个计算 期内的现金流量折算(考虑通胀和利息)到技术方案开始实施时的现值之和。并与更换导线 和新建线路进行财务净现值比较，财务净现值较大越好，选出经济可行的方案。
[0067] 财务净现值(FNPV)=现金流入现值之和-现金流出现值之和
[0068] 现金流入现值之和主要是增加容量后的电费收益
[0069] 现金流出现值之和主要是改造设备费用、人工费用、线损费用W及维护费用。
[0070] 某IOkV线路，改造前线路输电容量SOOOkVA,改造相关费用如下表所示，按当前银 行贷款基准利率3%，电费收益0.2元AWH(扣除线损)计算，考虑到用电的波峰波谷效应，设 用电系数0.4。
[0072] 计算5年内的财务净现值如下：
[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 万元
[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 万元
[0075] 可W看出，采用方案一的增容改造，在满足用户需求的同时，能取得较好的经济效 果。
[0076] 如图7所示，本发明实施例的配电线路动态增容辅助决策系统，包括：
[0077] 监测数据接入单元，用于获取配电线路的实时监测数据，包括运行参数和微气象 参数，并通过通信网络将监测到的数据W标准化的格式传送回辅助决策平台，供分析决策 使用；
[0078] 线路热稳定在线校核单元，用于根据监测数据建立配电导线热路暂态模型，并计 算待测时刻导线溫度达到70度时的最大允许电流，进而推导线路可增加容量的大小；
[0079] 低电压分析与治理单元，用于根据得到的最大允许电流进行动态增容，并判断线 路末端电压是否下降至低于标准的要求，若低于标准则降低电压降；
[0080] 效果评估单元，用于根据工程经济学中财务净现值分析的方法进行效果评估。
[0081] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可W根据上述说明加 W改进或变换， 而所有运些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种配电线路动态增容辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 获取配电线路的实时监测数据，包括运行参数和微气象参数，并通过通信网络将监 测到的数据以标准化的格式传送回辅助决策平台，供分析决策使用； 52、 根据监测数据建立配电导线热路暂态模型，并计算待测时刻导线温度达到70度时 的最大允许电流，进而推导线路可增加容量的大小； 53、 根据得到的最大允许电流进行动态增容，并判断线路末端电压是否下降至低于标 准的要求，若低于标准则降低电压降； 54、 根据工程经济学中财务净现值分析的方法进行效果评估。2. 根据权利要求1所述的配电线路动态增容辅助决策方法，其特征在于，步骤S1中运行 参数包括导线温度、导线电流;微气象参数包括环境温度、湿度、风向、风速、气压和日照强 度。3. 根据权利要求1所述的配电线路动态增容辅助决策方法，其特征在于，步骤S1中通信 网络采用GPRS/3G/4G。4. 根据权利要求1所述的配电线路动态增容辅助决策方法，其特征在于，步骤S2中最大 允许电流的计算公式为：其中，为架空导线温度，RC(9C)为架S导线在化温度卜目身热阻，0e导线所在周围环境 温度，Rx为导线到监测点之间的环境热阻。5. 根据权利要求4所述的配电线路动态增容辅助决策方法，其特征在于，步骤S2中计算 环境热阻的公式为：其中，9。为架空导线温度，9(3导;^/711工/13」|33^|、^^1111/3 ?_，>^/31^芯错绞线钢芯热容〇\1与钢 芯铝绞线铝的热容Cx2之和，Ια = ?Ι(θ。)为导线自身发热量。6. 根据权利要求1所述的配电线路动态增容辅助决策方法，其特征在于，步骤S3中降低 电压降的方法包括:通过有载可调变压器提高源端电压，采取串联补偿降低线路电抗，通过 并联补偿降低线路无功传输。7. 根据权利要求1所述的配电线路动态增容辅助决策方法，其特征在于，步骤S4中进行 效果评估的方法具体为： 计算增加容量后的电费收益与改造设备费用、人工费用、线损费用以及维护费用的差 值，记作财务净现值，比较动态增容前后的财务净现值，选出净现值较大的方案作为经济可 行的方案。8. -种配电线路动态增容辅助决策系统，其特征在于，包括： 监测数据接入单元，用于获取配电线路的实时监测数据，包括运行参数和微气象参数， 并通过通信网络将监测到的数据以标准化的格式传送回辅助决策平台，供分析决策使用； 线路热稳定在线校核单元，用于根据监测数据建立配电导线热路暂态模型，并计算待 测时刻导线温度达到70度时的最大允许电流，进而推导线路可增加容量的大小；
【文档编号】G06Q50/06GK105956931SQ201610282117
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】张伟奎, 梅成磊, 曹洪强, 王珊珊, 文正其, 向冬冬, 鄢小虎, 李穆, 施磊, 任云霄
【申请人】国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司