一种提高电源外送型电网输电能力的方法

摘要

一种提高电源外送型电网输电能力的方法，本发明首先建立长距离高压架空输电线的分布参数下的无损模型，然后导出输电线路线路上的有功、无功与线路两端电压、相角之间的关系；再对模型进行改进，在输电线路的送端和受端加入等值电动势，推导出送受端系统等值电势与输电线路电压、送受端短路比的关系，得到系统传输的功率与送受端等值电动势、相角差、送受端短路比、输送距离的关系式；根据静态稳定储备系数的取值范围决定输电线路实际输送的极限功率；对线路进行容性补偿，依据补偿后改变的参数得到补偿后的输电功率的关系式。本发明具有提高交流长距离电能能力、能够确定某地区线路上投入固定串补装置的最优补偿度的显著优点。

主权项

一种提高电源外送型电网输电能力的方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：建立长距离高压架空输电线路的分布参数下的无损模型：$\left[\begin{array}{c}{U}_1\\ I_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cosh \gamma l& Z_c\sinh \gamma l\\ \frac{\sinh \gamma l}{Z_c}& \cosh \gamma l\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{U}_2\\ I_2\end{array}\right]---\left(1\right)$式中，为线路特性阻抗；为线路传播系数；z₁、y₁分别为线路阻抗和导纳；U₁、I₁分别为线路始端电压和电流；U₂、I₂分别为线路末端电压和电流；l为线路起始端到末端的距离；步骤二：对步骤一中的模型进行简化并建立标幺值下的电压、电流关系：由于超高压线路的电阻往往远远小于电抗，电导则可以忽略不计，所以设线路中的电阻r₁＝0，电导g₁＝0；对(1)式进行简化，得输到电线路标幺值下的电路电压关系如下：$\left[\begin{array}{c}{u}_1\\ i_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}cos\beta l& jsin\beta l\\ jsin\beta l& \cos \beta l\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_2\\ i_2\end{array}\right]---\left(2\right)$式中，β＝ω/c，为相位常数，ω为角频率，c为光速；j为虚数单位；u₁、i₁分别为标幺值下为线路始端电压和电流；u₂、i₂分别为标幺值下为线路末端电压和电流；步骤三：计算输电线路有功功率和无功功率：根据公式(2)和线路上功率与电压、电流的关系可得：$p_2=\frac{u_2{u}_{1}sin\delta }{sin\beta l}---\left(3\right)$$q_2=\frac{u_2{u}_{1}cos\delta }{\sin \beta l}-\frac{u_2^{2}cos\beta l}{sin\beta l}---\left(4\right)$$p_1=\frac{u_2{u}_{1}sin\delta }{\sin \beta l}---\left(5\right)$$q_1=\frac{u_1^{2}cos\beta l}{\sin \beta l}-\frac{u_2{u}_{1}cos\delta }{\sin \beta l}---\left(6\right)$式中，δ为u₁与u₂的相角差；p₂、q₂分别为标幺值下线路末端有功功率和无功功率；p₁、q₁分别为标幺值下线路始端有功功率和无功功率；步骤四：在长线路架空线路分布参数模型下引入实际电压源模型，计算有功功率：$p=\frac{e_r{e}_s{\mathrm{sin\delta }}_{sr}}{sin\beta l-\frac{sin\beta l}{{\mathrm{scr}}_s·{\mathrm{scr}}_r}+(\frac{1}{{\mathrm{scr}}_s}+\frac{1}{{\mathrm{scr}}_r})cos\beta l}---\left(7\right)$式中，分别为送端系统和受端系统的短路容量；e_s，e_r，δ_sr分别为送端系统等值电动势和受端系统等值电动势以及它们两者的相位角差；步骤五：确定输电线路上能够传输的极限功率；由于输电线路上的最大传输功率是有系统稳定性决定的，输电系统的稳定性限制通常用静态稳定储备系数来表示；其值可表示为：$K_p=\frac{1-{\mathrm{sin\delta }}_{sr}}{{\mathrm{sin\delta }}_{sr}}\times 100\%---\left(8\right)$因此，当静态储备系数的取值范围确定时，就可以得到输电线路输送的极限功率与输电距离和短路比的关系；步骤六：对线路进行串联电容补偿，并且确定最优补偿度；假设补偿度为k_sc，则补偿后线路的输送功率为：$p=\frac{e_r{e}_s{\mathrm{sin\delta }}_{sr}}{\sin \left(\beta l\sqrt{1-k_{sc}}\right)-\frac{\sin \left(\beta l\sqrt{1-k_{sc}}\right)}{{\mathrm{scr}}_s·{\mathrm{scr}}_r}+(\frac{1}{{\mathrm{scr}}_s}+\frac{1}{{\mathrm{scr}}_r})\cos \left(\beta l\sqrt{1-k_{sc}}\right)}·\frac{1}{\sqrt{1-k_{sc}}}---\left(9\right)$式中，X_C为串联电容器的容抗，X_L为线路电抗，由此确定补偿度系统输电线路最大输送功率的影响，确定最优串补度。