(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211261340.0 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁区科技园 弘景大道1号南京工程学院 (72)发明人 徐浪　陈凡　张继聪　王瑞驰　 (74)专利代理 机构 南京源古知识产权代理事务 所(普通合伙) 32300 专利代理师 马晓辉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/16(2006.01) H02J 3/00(2006.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 111/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性 评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑气象因素影响的电 力系统运行可靠性评估方法， 包括： 根据线路参 数和气象条件， 通过线路的热平衡方程迭代计算 得到各条线路温度， 再进一步建立温度相依的线 路阻抗和故障率模型， 所建立的线路阻抗和线路 故障率能反映实时气象条件的影 响， 基于所建立 的线路故障率模型抽取线路状态和基于所建立 的线路阻抗模 型进行系统状态分析， 能更准确地 评估实际系统的运行可靠性。 本发 明全面考虑了 气象因素对线路 阻抗参数与线路故障率模型的 影响， 能准确反映实时气象条件 下系统的运行可 靠性水平， 从而为电力系统的规划设计和调度运 行提供决策依据和技 术支持。 权利要求书4页 说明书10页 附图5页 CN 115408885 A 2022.11.29 CN 115408885 A 1.一种考虑气象因素影响的电力系统运行 可靠性评估方法， 其特 征在于， 包括： S1： 参数初始化； S2： 输入气象参数； S3： 根据线路参数和气象条件， 通过线路的热平衡方程迭代计算得到各 条线路温度； S4： 建立温度相依的线路阻抗模型； S5： 建立温度相依的线路故障率模型； S6： 基于温度相依的线路故障率模型抽取线路运行状态； S7： 基于所建立的线路阻抗模型进行系统状态分析； S8： 更新系统的运行 可靠性指标和计算方差系数； S9： 判断方差系数是否满足系 统的收敛条件， 若满足， 则输出系 统的运行可靠性指标； 否则， 转到S5； S10： 输出系统的运行 可靠性EENS指标。 2.根据权利要求1所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法， 其 特征在于： 参数初始 化为： 初始 化系统节点数据、 输电线路阻抗参数、 线路初始温度、 热平衡 方程参数， 给定抽样方差收敛系数、 最大抽样次数。 3.根据权利要求1所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法， 其 特征在于： 输入气象参数为： 输入当前状态下的环境温度、 风速 。 4.根据权利要求1所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法， 其 特征在于： 根据线路参数和气象条件， 通过线路的热平衡方程迭代计算得到各条线路温度 的计算方法包括以下步骤： S3‑1， 初始化参数： 令各线路初始温度为T＝20℃、 各线路温度迭代步长为t＝0.01℃、 各条线路编号为u(u＝1,2, …,20)、 暂态温度迭代次数为m、 稳态温度迭代次数为n， 输入初 始节点参数、 线路阻抗参数， 令各线路的暂态温度收敛系数矩阵为ΔT0、 线路的稳态温度收 敛系数矩阵为ΔT、 各条线路暂态温度矩阵为Tn、 各条线路稳态温度矩阵Z， 设暂态温度迭代 次数上限为M、 稳态温度迭代次数 上限为N， 元件总数为P， p为元件索引(p＝1,2, …,P)； S3‑2， 迭代次数初始化： n ＝0； S3‑3， 根据线路阻抗 参数形成节点 导纳矩阵； S3‑4， 迭代次数加一： n ＝n+1； S3‑5， 计算线路潮流： 计算线路有功无功潮流数据的公式为： 式中， Pij、 Qij分别为线路ij上的有功潮流和无功潮流； Ui为节点i上的电压幅值； Uj为节 点j上的电压幅值； Tc为线路温度； θi和θj分别为节点i和j的相角大小； θij为θi和θj之间之 差； gij(Tc)和bij(Tc)分别为此条线路处在温度为Tc时的串联阻抗等效的电导、 电纳参数数 值， 它们与线路的温度有关， 计算公式为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115408885 A 2式中， rij(Tc)和xij(Tc)分别为线路温度为Tc时的电阻值和电抗 值； S3‑6， 计算热平衡方程中的功率参数： 通过线路潮流计算出各条线路的电流值， 并将当 前的环境温度、 风速等气象因素代入热平衡方程I2R(Tc)+Qs＝Qr+Qf中计算焦耳吸热功率参 数I2R(Tc)、 日照吸热功率参 数Qs、 以线路温度为未知量的线路辐射散热Qr、 对流散热功率Qf， 式中， I为线路电流， R(Tc)、 Qs、 Qr、 Qf表达式为： 式中， Tc为线路温度； R(Tc)为线路温度为Tc时的电阻值； k为线 路集肤系数； R20为线路在 20℃时的阻值； α20为线路温度为20℃时的材料系数； αs为线路日照辐射系数； Js为日照强 度； D为输电线路直径； E1为线路散热系数； S1为包尔茨曼常数， 数值通常取5.67 ×10‑8； Ta为 线路周围的环境温度； λf为线路传热系数， Re为雷诺数， λf和Re的计算式为： 式中， V是线路周围环境 风速， v为线路空气层粘度， 其计算式为： ν ＝1.32×10‑5+4.8×(Ta+Tc)×10‑8；     (5) S3‑7， 计算各条线路暂态温度： 令ΔT0(u)＝Qr+Qf‑Qs‑I2Rt/1000， m＝m+1， 线路温度以迭 代步长t不断增加， 直到|ΔT0(u)|＜0.1均成立或迭代次数m>M， 输出各条线路暂态温度矩 阵Tn； S3‑8， 判断各条线路温度是否达到稳态： 令ΔT＝Tn‑Tn‑1(n≥2)， 若|ΔT(u)|<0.1均成立 或迭代次数n>N， 则Z＝Tn， 转到S3‑11； 否则转入S3 ‑9； S3‑9， 修正线路阻抗参数矩阵： 在获得各条线路温度后， 使用线路阻抗修正公式对线路 阻抗参数进行修 正， 其计算式为： 式中， rij(Tc)和xij(Tc)分别为线路温度为Tc时的电阻值和电抗值； rij(T0)和xij(T0)分别 为线路温度为T0时的电阻值和电抗值； Tc为线路温度； T0为初始环境温度， 通常使用20℃； α 为线路电阻的温度系数， 主 要和线路的材质有关； S3‑10， 根据修 正后的阻抗 参数重新形成节点 导纳矩阵， 转入S3 ‑4； S3‑11， 输出各线路稳态温度矩阵Z。 5.根据权利要求1所述的一种考虑气象因素影响的电力系统运行可靠性评估方法， 其 特征在于： 建立温度相依的线路阻抗模型包括以下步骤：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115408885 A 3