有关架空输电线路输电能力问题的分析

巨立广

摘 要：目前在我国的节能减排政策影响下，电源的发展方向有了巨大的改变，风力发电的凭借其可再生并且属于清洁能源的特性得到了越来越多的重视。风力发电在整个输电系统中的应用越来越普遍，但风力发电依旧有其不足之处，首先是风力发电对风速的要求比较严格，其本身所具有的不可控制性对输电线路的输电能力有很大的影响。因此，架空输电线路输电能力的研究已成为学术界关注的重点。

[关键词]输电线路；输电能力；风力发电

在如今的电力行业中，能源结构的优化已经逐渐步入正轨，风力发电、水力发电、太阳能发电、生物能源等都在逐渐得到认可和重视。风力发电则由于其本身所具有的许多优点在输电系统中得到了越来越多的应用，在输电系统应用风力发电还要注意电网的输电能力。相对于电力能源的发展来说，电网输电能力的建设却相对滞后，对架空输电线路输电能力的有效研究，缓解目前电力供求不均衡的状况是一份十分有价值有意义的课题。

在输电线路的技术应用中比较成熟的是DTR动态热定值技术。DTR技术通过大量的硬件装置来对输电线路进行测量，并且可以实现对热定值的有效跟踪计算。但是由于DTR技术太过依赖硬件设施导致DTR技术不能很好的普及，在DTR技术实际运行的过程中还面临输电线路的电压限制，这些都不利于DTR技术的有效应用。鉴于DTR技术不能良好运用的情况，输电线路输电能力的研究只能在减少硬件设施的情况下实现输电线路输电能力的有效提高与合理安排。

一、风力发电应用中输电能力的计算

风力发电是目前科技所能探知到的经济效益最高的利用可再生能源发电的技术，但是由于风力的随机性和不可控性又局限了风力发电的输电功率，在整个电网的输电过程中往往会由于风速的间歇性对电网的输电能力造成影响。风力发电的关键是计算风力发电并网后的整个电网的输电能力，风速的变化可以对风力发电的输电能力产生本质上的影响，可以改变风力发电系统的最大输电能力，在风力发电功率增大时其改变效果更大。在过去的输电能力计算过程中，通常是以假设电源电压不变的常规潮流计算为基础计算方式的，这也就是说电力系统运行发生变化时电源却足够满足变化的标准，实际情况中的电源电压却不可能维持一个良好的满足状态，所以常规的潮流计算方式是有一定偏差的。计算方式中常规潮流计算方式逐渐被扩展潮流计算方式所代替，扩展潮流计算方式对电力系统的整个架构模型和各个部件都做了充分的考虑，将常规潮流计算方式和动态元件方程进行联立并求出系统中的各个状态变量。这个计算方法的优点在于它不仅仅包括关键的动态元件运行特点，还在稳定条件下将运行状态转化为方程问题加以计算，为电力系统的电压运行特征提供了稳定准确的表达方式。常规潮流的计算方式让基于常规潮流计算方式的电网输电能力结果也偏离实际情况，扩展潮流的计算方式相对于常规潮流的计算方式的优势在于：能将动态元件的特性以方程式加入到潮流计算中去，比常规潮流的计算方式更完整的表述了电力系统的模型架构。扩展潮流计算方式还能将常规潮流计算方式与动态元件的运行状态以方程式来求稳态的解，同时比常规潮流的计算方式得到了更多的信息。

二、输电线路输电能力的问题

输电线路的热载荷能力需要DTR技术的日益成熟来定值，DTR技术还需要深入研究才能与输电线路的荷载能力相互结合，而且风力发电的模式运用已经很普及，在建设大型风力发电场的情况下，电网输电的能力研究依旧有许多问题亟待解决。可以从以下几方面入手：

1.DTR技术的成熟需要大量的硬件设备来支持，DTR的运行要对环境中的温度风速等各个条件进行测量，所以昂贵的设施投入和设备维护是必须的，也正是因为这个原因DTR技术只能在少数的输电线路中运用，电网系统中大多还是沿用过去的保守方式。DTR的条件局限性在很大程度上就制约了电网的输电能力。

2.风能的不可控性让风力发电的输出功率也呈现出间歇性，这对风力发电的发展带来了不好的影响，随着风力发电的普及，其规模也在逐渐的变大，风力发电在整个电网的应用比例也在逐年增加，所以精确的风速测量预算对于风力发电系统来说是必须的。良好的计算能力和精确的预测结果会更有利于风力发电的稳定运行，也能保证风力发电系统的电力供应状态良好维持。

三、输电线路输电能力的问题研究

电力系统中关于架空输电线路输电能力的研究可以从以下两方面来分析：一是关键输电线路断面的输电能力的计算，二是对电网中关键输电线路的荷载进行定值分析。针对关键输电线路断面的输电能力的计算问题，首先应该对风速和风力发电功率进行预测，然后在其预测的基础内容上考虑风速和风力发电功率对关键输电线路断面的输电能力的影响。针对电网中关键输电线路的荷载进行定值分析问题，应该首先对热定值的实时作用进行研究，然后在其内容基础上考虑综合的电压和功率稳定限制的输电能力的定值。输电线路的热载荷能力是与实时环境条件有直接的关系的，其参数计算内容反映了风向风速和日照等气候条件对输电线路的作用。在输电线路的温度和荷载可以计算测量的情况下，通过正确的计算方法就可以得出输电线路的稳态长短期热定值。在获得输电线路的稳态长短期热定值的基础上考虑到电压和功率的约束问题，就可以得出在运行状态下输电线路荷载的定值和计算方法。风发电系统中对风速的预测和计算是整个研究项目的关键所在，对风速的计算越精确就越能避免风力发电的不利特性对电力系统的影响，进而就可以提高输电线路的输电能力。这样就可以避免很多不必要的测量环节，可以节省较大的资源，减少了许多硬件设施的投入，具有很高的经济价值。

四、结语

本文在风力发电的背景下针对输电线路的荷载定值做出了分析，考虑到电力系统的运行和机制的完善性，会有效的提高电力系统的安全性和灵活性。还研究了风力发电系统中的输电能力强弱的原因，找出了最大输电能力的计算方式，也对风力发电系统中的一些问题提出了解决策略，针对风力发电系统考虑到了更多未解困难和发展法相，希望广大业内人士在研究的过程中发现更多有价值的问题，为架空输电线路输电能力的研究做出更巨大的贡献。

同时我们应该注意到，输电线路其实还是相对脆弱的，日常维护应考虑最易发生故障的原因及相应的解决方案，在实际运行中依然还有很多问题，有待我们及时总结。随着经济的迅猛发展，人们对供电可靠性、稳定性的要求越来越高，也就带来了对输电线路运行维护的工作会越来越艰巨，引起电力部门的足够重视的同时，也要依靠社会其他力量，加强科研院所对输电网的研究，坚决抵制人为对输电线路的破坏，如有必要可以动用法律武器维护人民利益。

参考文献：

[1]江滢，李忠，侯佑华.风电场风速和风电功率预报准确率评判方法[J].科技导报，2012（36）.

[2]王艳玲，韩学山，周晓峰.基于扩展潮流的输电断面最大传输能力[J].电力系统保护与控制，2011（13）.