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在迎峰度夏期間，大型中心城市負荷中心的220kV/110kV電網(wǎng)線路長時間高負荷運行。在極端高溫天氣的持續(xù)作用下，架空線線夾、電纜線路的接頭、電纜穿墻導(dǎo)管、變壓器導(dǎo)管、絕緣子、隔離開關(guān)等發(fā)熱現(xiàn)象會非常嚴重。其中，架空線耐張線夾耐受高溫能力較低、電纜線路的接頭工藝不良或者電流過大引起的發(fā)熱最為常見，其溫升也較高、較快。

在惡劣天氣或者負荷高位運行下，由于長期運行的線路接頭存在老化現(xiàn)象，其溫升將持續(xù)異常升高，導(dǎo)致線路絕對溫度超過其最大允許溫度，嚴重影響線路的運行安全。在負荷高位運行期間，電網(wǎng)調(diào)度中心為保證輸變電設(shè)備的運行安全，會對電網(wǎng)進行一定方式的調(diào)整，將部分負荷進行轉(zhuǎn)供。

隨著動態(tài)熱定值方法（Dynamic Thermal Rating, DTR）的研究和發(fā)展，電力系統(tǒng)可以通過測量得到導(dǎo)線實際運行的表面風(fēng)速、光照、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)，并根據(jù)IEEE標準和CIGRE標準，計算線路最大允許載流量及溫度。

為反映線路溫度動態(tài)變化，有關(guān)學(xué)者在電熱耦合及熱路模型基礎(chǔ)上，對線路溫度的動態(tài)變化進行了研究，但并未與電網(wǎng)運行調(diào)度結(jié)合起來以充分挖掘線路的輸電能力。針對電熱耦合理論在電網(wǎng)運行與優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用，有關(guān)學(xué)者在線路溫度層面，已經(jīng)將線路DTR物理建模成果及電熱耦合理論與電網(wǎng)優(yōu)化運行充分結(jié)合。但在當(dāng)前實際電網(wǎng)還未應(yīng)用DTR提升輸電斷面容量條件下，其對應(yīng)允許的傳輸載荷還比較保守。

雖然計及導(dǎo)線溫度顯著提升了線路載荷能力，但是同一負荷條件下，架空線耐張線夾和電纜線路接頭處比線路本體的運行溫度更高，在負荷高位運行期間，即使進行了負荷轉(zhuǎn)供，仍發(fā)生了多次由架空線耐張線夾溫度長時間過高引起引流線斷股導(dǎo)致的斷線故障，以及由電纜線路接頭高溫發(fā)熱引發(fā)爆炸起火導(dǎo)致的短路故障。為避免線路接頭在異常溫升情況下持續(xù)發(fā)熱引起的電網(wǎng)安全問題，有必要在現(xiàn)有線路溫度層面研究基礎(chǔ)上，進一步開展計及線路接頭溫升約束的受端電網(wǎng)轉(zhuǎn)供理論研究。

基于以上考慮，重慶大學(xué)等單位的科研人員提出一種計及線路接頭溫升約束的受端電網(wǎng)轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型。首先，對架空線耐張線夾和電纜接頭溫升進行建模，并在DTR環(huán)境獲取實時參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立線路接頭溫升線性化約束；然后，引入線路接頭溫升約束，與有功功率平衡約束、線路最大允許載流量動態(tài)約束和電網(wǎng)輻射型結(jié)構(gòu)約束共同組成約束集，以電網(wǎng)運行方式調(diào)整的開關(guān)動作總次數(shù)為優(yōu)化目標，建立轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型；最后，用實際算例分析驗證了提出模型方法的有效性。

圖1 多個線夾、接頭超溫時轉(zhuǎn)供方案

科研人員通過某220kV/110kV電網(wǎng)測試結(jié)果表明，當(dāng)220kV線路或者110kV線路的耐張線夾、電纜接頭異常溫升持續(xù)發(fā)熱時，僅考慮線路載流量動態(tài)約束并不能解決線路接頭發(fā)熱問題。本研究計及線路接頭溫升約束的模型，能夠在保證不拉限負荷的前提下最大化利用受端電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡(luò)，從全局層面實現(xiàn)操作成本最少的轉(zhuǎn)供方案，消除線路接頭溫度超限。

本研究所建模型是從實際運行的角度，將線路接頭溫升線性化約束引入了負荷轉(zhuǎn)供中，在線路載流量允許溫度的基礎(chǔ)上進一步考慮接頭處的溫升安全約束，構(gòu)建實時轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型。本研究通過對線路潮流變化量與主變壓器下網(wǎng)功率變化量的有功平衡推導(dǎo)，以潮流變化量為中間變量得到負荷變化時線路接頭溫升的線性變化量，并建立線性化的轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型。在保證電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)上，本研究模型進一步從實際運行角度深挖了線路的供電潛力，為全面提升受端電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供互供能力提供了科學(xué)依據(jù)。

以上研究成果發(fā)表在2021年第15期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標題為“計及線路接頭溫升約束的受端電網(wǎng)轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型”，作者為周念成、蘭雪珂 等。