[发明专利]一种半波长输电线路稳态电压限值的确定方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种半波长输电线路稳态电压限值的确定方法和装置。

背景技术

半波输电是指输电的电气距离接近1个工频半波，即3000千米(50赫兹)或2600千米(60赫兹)的超远距离的三相交流输电。作为一种新的超远距离、大容量输电形式，半波输电线路全线无功自平衡，不需要无功补偿设备，其系统简单，设备数量少，经济性好，可靠性高，对于跨洲、跨国输电以及偏远地区供电具有很强竞争力。

自20世纪40年代，苏联学者A.A.Wolf等人提出了半波交流输电方式以来，对半波输电的研究一直持续进行。1965年，美国的F.J Hubert等人首次论述半波长输电的调谐技术方案[3]。1969年，印度的F.S.Prabhakara等人通过仿真分析对自然半波长输电线路和调谐半波长线路特性进行了分析。1988年，意大利学者F.Iliceto等人提出电晕损耗影响线路的输送极限，并能在一定程度上限制过电压。进入21世纪，国外对半波长输电技术的研究渐趋活跃。2006年国际大电网会议A3.13工作组对半波长输电技术对工频过电压及断路器瞬态恢复电压问题进行了分析。2013年，俄罗斯学者通过在实验室模拟半波长输电线路的运行情况，在理论验证及仿真研究方面取得了一定的成果。我国自2006年以来持续开展半波输电的研究，在半波输电的稳态特性、暂态特性、过电压、潜供电流、继电保护等方面取得了丰富的理论成果。

尽管目前世界范围内尚未有半波输电工程，但已有国家对半波输电技术的实际工程应用开展了研究。韩国曾研究使用该技术将西伯利亚的水电送至韩国；巴西也将半波输电技术作为一种备选方案把亚马孙河流域的大水电送到负荷中心，并制定了500千伏半波输电“北电南送”的工程方案。我国也提出了半波交流输电真型线路初步试验方案。

半波输电线路的稳态电压特性是半波输电的基本运行特性，是半波输电区别于传统交流短传输线路的重要特性，是各理论研究开展的基础。已有文献有从入、反射波与无功需求2个方面对其电压分布进行了定性分析，对电压最大、最小值以及对应的具体位置目前尚未有准确的定量分析，这对半波输电工程投运后的运行控制具有重要意义，需要一种新的技术方案解决。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种半波长输电线路稳态电压限值的确定方法和装置，可用于半波长输电系统的理论与仿真分析、实际半波长线路的运行和控制，有利于系统运行、分析人员采取有效的控制措施，提高电力系统的安全稳定运行水平。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供半波长输电线路稳态电压限值的确定方法，所述稳态电压限值包括稳态电压最大值和最小值；方法包括：

建立半波长输电线路分布参数模型；

根据半波长输电线路分布参数模型确定稳态电压最大值和最小值在半波长输电线路上分别对应的位置距离半波长输电线路末端的距离；

根据稳态电压最大值和最小值在半波长输电线路上分别对应的位置距离半波长输电线路末端的距离确定稳态电压最大值和最小值。

所述建立半波长输电线路分布参数模型包括：

建立如下半波长输电线路分布参数模型：

其中，为半波长输电线路的沿线电压相量，为半波长输电线路的沿线电流相量，为半波长输电线路的末端电压，为半波长输电线路的末端电流，x为稳态电压最大值或最小值在半波长输电线路上对应的位置距离半波长输电线路末端的距离，Z_c为半波长输电线路的特征阻抗，γ为半波长输电线路的传播常数；γ和Z_c分别表示为：

γ＝jβ(2)

其中，j表示复数单位，β为相位常数；

由于半波长输电线路的自然功率其中P₂和Q₂分别为半波长输电线路负荷的有功功率和无功功率，表示为：

其中，k为中间量，其等于半波长输电线路末端功率因数为功率因数角。

根据半波长输电线路分布参数模型确定稳态电压最大值和最小值在半波长输电线路上分别对应的位置距离半波长输电线路末端的距离包括：

将x表示为：

当k＝1时，常数m取0，1或2；且当时，半波长输电线路的中点位置为稳态电压最大值对应的位置；当x＝0或时，半波长输电线路的首端或末端为稳态电压最小值对应的位置；