[发明专利]特高压半波长输电系统综合电压控制方法及系统

说明书

本发明公开了特高压半波长输电系统综合电压控制方法及系统，包括：获取特高压半波长输电系统原始数据；进行电压控制前的初始化设置；将调整主导节点电压、提高半波长线路传输功率因数及合理分配发电机无功输出作为二级电压控制目标，建立电压控制优化模型，并利用线性目标规划方法进行求解；考虑连续与离散控制变量的协调关系，应用基于运行方式的电容\电抗器投切原则；对前述的电压控制方案进行验证，确定是否满足实际系统电压控制的需求。本发明将调整主导节点电压、提高半波长线路传输功率因数及合理分配发电机无功输出作为二级电压控制目标，具有针对性，具有广泛的使用范围。

技术领域

本发明涉及特高压半波长输电系统综合电压控制方法及系统。

背景技术

中国已形成华北-华中、华东、东北、西北、南方、西藏6个交流同步电网，考虑到能源资源与负荷的逆向分布格局，电力的大规模输送依然是电网发展的重要方向。未来将在6个同步电网的基础上构建东、西部两个大同步电网，通过多回特高压输电线路互联，形成送、受端结构清晰，交直流协调发展的电网格局。围绕清洁能源开发布局，实现更大范围水火互济、风光互补、大规模输送和优化配置，不仅能在根本上解决西部地区清洁能源大规模开发和消纳难题，保障清洁能源高效利用，还能有效解决东部地区环境污染和严重雾霾问题。从世界范围来看，同样呈现出经济与能源发展的逆向分布，南、北极等高纬度地区风能资源和赤道附近太阳能资源丰富，而负荷中心则主要分布在中纬度地区。集中开发“一极一道”的清洁能源，通过特高压等远距离输电技术送至各大洲的负荷中心，与各洲的能源基地和分布式电源相互支撑，提供更安全、可靠的清洁能源供应。无论是国内还是全球的能源发展角度来看，发展大规模远距离输电技术十分必要。

特高压半波长输电(UHV HWLT，Ultra high voltage half-wavelengthtransmission)自提出以来，已经经过了半个多世纪的研究。近年来，随着负荷的增长，大规模远距离输电的需求日益增加，使半波长输电技术拥有了更广阔的应用场景。特高压半波长输电线路的输电长度为3000公里左右，结合中国的能源分布情况，可将内蒙、新疆等地区的风电；新疆、西藏等地的光电和西南山区的水电通过3000公里左右的特高压半波长输电线路输送至“三华”负荷中心，实现了高效的电能输送。从世界范围来看，可采用多个半波长接续送电，形成全波长甚至1.5倍波长输电，可以实现更远距离的电力传输，可将北极的风电和赤道太阳能直接送至中纬度负荷中心，让洲际互联变成可能，最终建立全球能源互联网。

特高压半波长输电线路的沿线电压分布受线路传输功率的影响显著，表现出与常规交流线路显著的差异。当特高压半波长线路输送功率超过自然功率时，线路沿线出现电压升高，最大电压出现在线路中点；半波长线路输送功率低于自然功率时，线路沿线出现电压降落，其中最低电压同样出现在线路中点，且电压数值与输送有功功率成正比。随功率因数的下降沿线电压呈正弦趋势变化，且功率因数越低，沿线最大电压数值越大。特高压半波长输电线路的功率因数较低时，将引起线路沿线的局部稳态过电压，严重时破坏线路绝缘，危害电力系统的安全可靠运行。特高压半波长输电线路端口电压特性同样与传输功率有关，当传输功率运行在正常区间内时，半波长线路始端电压的实部远大于虚部，所以电压幅值与传输有功功率相关性更高，相角与无功功率相关性更高，与常规线路呈现出的特性相反。在线路重载运行工况下，半波长线路两侧端口产生明显的电压幅值差。为了保证供电质量，特高压变电站电压通常要求控制在1000～1100kV范围内，半波长线路的电压损耗显著缩小了两侧系统的电压控制范围，提高了电压控制的难度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种特高压半波长输电系统综合电压控制方法及系统，该方法及系统基于二级电压控制体系，为适应半波长输电系统运行特性，将调整主导节点电压、提高半波长线路传输功率因数及合理分配发电机无功输出作为二级电压控制目标，利用线性目标规划方法进行求解。考虑连续与离散控制变量的协调关系，提出基于运行方式的电容\电抗器投切原则。从而形成特高压半波长输电系统综合电压控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：