[发明专利]交流输电线路改直流运行优化设计方法及系统

说明书

本发明公开了一种交流输电线路改直流运行优化设计方法及系统，本发明采用直流绝缘子更换交流线路的悬垂串、跳线串和耐张串，通过直流绝缘子串的配置和直流线路在不同作业工况下的空气间隙，获取直线塔塔头间隙和耐张塔跳线间隙，通过调整直流线路的最大电压，使直线塔塔头间隙和耐张塔跳线间隙适配、且直流线路跳闸率满足运行要求，获得优选的直流线路最大电压、直流绝缘子串配置和直流线路在不同作业工况下的空气间隙，使得交流改直后的直流线路有尽可能高的电压等级和输送容量，同时满足柔性直流线路安全稳定运行，实现电能的可靠传输。

技术领域

本发明涉及一种交流输电线路改直流运行优化设计方法及系统，属于直流输电技术领域。

背景技术

直流输电是构建智能电网的重要装备，与传统交流输电方式相比，具有输送容量大、功率损耗小、线路造价低和送电距离长等优势，以柔性直流输电构建的新型电网具有快速的进行运行特性控制、提升分割电力网络的能力，在城市电网的增容、孤岛供电、交流系统互联、大规模新能源并网等方面具有较强的技术优势，在改变电网发展格局的方面具有广阔的应用前景。

在沿海经济发达地区，电力供需矛盾日益突出，考虑到某些地区新的输电走廊难以获得，新建输电线路的成本非常高，其输电走廊征地费用远超输电线路本体造价。为充分利用现有的路径通道资源，解决极为困难的输电线路走廊问题，有必要进行交流线路改直流，但是目前还没有相应的方法。

发明内容

本发明提供了一种交流输电线路改直流运行优化设计方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

交流输电线路改直流运行优化设计方法，包括：

根据交流线路的运行电压，初步确定直流线路的最大电压；

将直线塔导线悬垂串、耐张塔导线跳线串和耐张塔导线耐张串中的交流绝缘子替换为直流绝缘子，根据初步确定的直流线路最大电压，计算直流绝缘子串的配置；

利用导线对塔的空气间隙直流放电特征，根据初步确定的直流线路最大电压，计算直流线路在不同作业工况下的空气间隙；

根据直流绝缘子串的配置和直流线路在不同作业工况下的空气间隙，校核直线塔塔头间隙和耐张塔跳线间隙；

响应于直线塔塔头间隙存在电气间隙不足或裕度过大问题、耐张塔跳线间隙存在电气间隙不足或裕度过大问题、或者根据塔的保护角、直流绝缘子串配置和直流线路在不同作业工况下的空气间隙校核的直流线路跳闸率不满足运行要求，调整直流线路的最大电压，重新计算直流绝缘子串配置和直流线路在不同作业工况下的空气间隙，直到直线塔塔头间隙不存在电气间隙不足或裕度过大问题、耐张塔跳线间隙不存在电气间隙不足或裕度过大问题、且直流线路跳闸率满足运行要求，获得优选的直流线路最大电压、直流绝缘子串配置和直流线路在不同作业工况下的空气间隙。

初步确定直流线路最大电压的公式为：

其中，U_dc为直流线路的最大电压等级，U_ac为交流线路的运行电压。

将直线塔导线悬垂串、耐张塔导线跳线串和耐张塔导线耐张串中的交流绝缘子替换为直流绝缘子串，根据初步确定的直流线路最大电压，计算直流绝缘子串的配置，包括：

将直线塔导线悬垂串、耐张塔导线跳线串和耐张塔导线耐张串中的交流绝缘子替换为直流绝缘子，根据初步确定的直流线路最大电压，采用爬电比距法或污耐压法，计算直流绝缘子串的配置。

直流绝缘子包括直流复合绝缘子和直流盘式绝缘子，直线塔导线悬垂串和耐张塔导线跳线串中的交流绝缘子替换为直流复合绝缘子，耐张塔导线耐张串中的交流绝缘子替换为直流盘式绝缘子。

采用爬电比距法计算的直流绝缘子串的配置为：