[发明专利]半波长输电线路稳态过电压最大值位置的计算方法及系统

说明书

本发明的目的是提供一种半波长输电线路稳态过电压最大值位置的计算方法及系统，其包括步骤：利用等值电路和稳态方程，转化沿线电压分布公式为三角函数表示；利用末端功率，计算自然功率并确定沿线电压的幅值；计算波阻抗、传播常数和自然功率；确定半波长输电线路稳态过电压最大值的位置。本发明可用于电力系统的理论和仿真分析，掌握半波长线路稳态电压特性，计算稳态过电压最大值的位置，利于系统运行、分析人员采取有效的措施，提高电力系统的安全稳定运行水平。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体讲涉及一种半波长输电线路稳态过电压最大值位置的计算方法及系统。

背景技术

半波长输电技术指输电的电气距离接近1个工频半波，约3000km(50Hz)或2600km(60Hz)的超远距离三相交流输电技术，其作为一种远距离、大容量的交流输电方式有独特的经济和技术优势，但是其传输功率大、线路长，与传统输电技术有许多不同，而以往的研究较少、更没有相应的工程经验可以借鉴。半波长交流输电线路具有其特殊的性质，即理论上半波长输电线路可传输的最大功率较大。但是，输送过大的功率会导致线路中部正常运行时出现很大的工频过电压。半波长交流线路输送负荷极限的限制因素是负荷功率因数、线路绝缘水平以及线路末端设备的耐热性能等。

假定功率因数为1，输送自然功率时，沿线电压基本上呈平坦分布；如图1所示，输送功率大于自然功率时，线路电压分布呈两端低，中部高；输送功率小于自然功率时，线路电压分布呈两端高，中部低。然而实际中，功率因数一般不能达到1，稳态过电压最大值一般不在线路中间位置，如图2所示，功率因数滞后时，线路最高电压出现的位置偏向于首端，且随着功率因数的增大，最高电压值逐渐减小，且逐渐向中部位置靠近；功率因数超前时，线路最高电压出现的位置偏向于末端，且随着功率因数的增大，最高电压值逐渐减小，且逐渐向中部位置靠近。

可见，不同运行方式下，半波长输电线路稳态过电压最大值的位置并不相同，计算出稳态过电压最大值的位置，有利于绝缘配合和实施有效的电压控制措施，然而关于这一问题，目前国内外尚未出现相关的报道。

因此，需要提供一种技术方案来满足现有技术的需要。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种半波长输电线路稳态过电压最大值位置的计算方法及系统，其包括步骤：A.利用等值电路和稳态方程，转化沿线电压分布公式为三角函数表示；B.利用末端功率，计算自然功率并确定沿线电压的幅值；C.计算波阻抗、传播常数和自然功率；D.确定半波长输电线路稳态过电压最大值的位置。

步骤A包括：对于半波长输电线路采用均匀分布的参数，构建的稳态方程如下所示：

式中，为半波长输电线路的沿线电压相量，为半波长输电线路的电流相量，x为电压最大值位置距离末端的距离，r₀为电阻、L₀为电抗、g₀为电导和C₀为电容。

沿线电压向量和所述电流向量计算公式如下所示：

为半波长输电线路的末端电压相量，为半波长输电线路的末端电流相量，Z_c为半波长输电线路的波阻抗，e^γx为入射波沿传输线行进时相位和振幅的相对变化量，e^-γx为反射波沿传输线行进时相位和振幅的相对变化量，γ为半波长线路的传播常数。

三角函数表示，计算公式如下式所示：

式中，β为衰减常数，α为相位常数。

步骤B包括：采用末端线路功率代替末端线路的电流值，计算得到沿线电压幅值。

末端功率的标幺值：