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在迎峰度夏期間，大型中心城市負(fù)荷中心的220kV/110kV電網(wǎng)線路長時間高負(fù)荷運(yùn)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(yán)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(fù)荷高位運(yùn)行下，由于長期運(yùn)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(yán)重影響線路的運(yùn)行安全。在負(fù)荷高位運(yùn)行期間，電網(wǎng)調(diào)度中心為保證輸變電設(shè)備的運(yùn)行安全，會對電網(wǎng)進(jìn)行一定方式的調(diào)整，將部分負(fù)荷進(jìn)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(shí)際運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)和CIGRE標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)行了研究，但并未與電網(wǎng)運(yùn)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(yùn)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(yùn)行充分結(jié)合。但在當(dāng)前實(shí)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(fù)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(yùn)行溫度更高，在負(fù)荷高位運(yùn)行期間，即使進(jìn)行了負(fù)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(jìn)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(jìn)行建模，并在DTR環(huán)境獲取實(shí)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(yùn)行方式調(diào)整的開關(guān)動作總次數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，建立轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型；最后，用實(shí)際算例分析驗(yàn)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(fù)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(shí)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(shí)際運(yùn)行的角度，將線路接頭溫升線性化約束引入了負(fù)荷轉(zhuǎn)供中，在線路載流量允許溫度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮接頭處的溫升安全約束，構(gòu)建實(shí)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(fù)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(yùn)行的基礎(chǔ)上，本研究模型進(jìn)一步從實(shí)際運(yùn)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(biāo)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。