一种高压并联电抗器容量的确定方法及系统技术方案

本申请公开了一种高压并联电抗器容量的确定方法及系统，该方法首先确定电路两侧系统的阻抗，采用阻抗较大的系统带线路空载运行方式计算第一沿线最大过电压，判断其是否≤设定的最大过电压倍数，如果否，计算第二沿线最大过电压，计算其最小值和对应的容量分配系数，最后计算线路首端和末端高压并联电抗器容量。该系统包括：电力系统阻抗确定模块、第一判断模块、第一沿线最大过电压计算模块、第二判断模块、第二沿线最大过电压计算模块、最小值计算模块和高压并联电抗器容量计算模块。通过本申请，能够有效降低因为长线路电容效应引起的工频过电压，提升过电压抑制效果，最大限度发挥设备效能，进而提高电力系统的安全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高压并联电抗器容量的确定方法及系统
本申请涉及电气工程长距离输电
，特别是涉及一种高压并联电抗器容量的确定方法及系统。
技术介绍
在长距离输电线路电力系统的规划设计中，电力系统的过电压直接影响电气元件的绝缘水平，并直接关系到电力系统的安全稳定运行。随着输电线路距离的增加，线路的对地电容随之增大，当线路总的容性阻抗大于感性阻抗时，在电源电动势作用下，流过线路的电流呈容性，并将沿线电压逐渐抬高，越靠近线路末端，电压升高越严重，即产生长线路电容效应。长线路电容效应会形成工频过电压，该过电压对电力系统稳定性影响较大，因此需要降低长距离输电线路电力系统中的工频过电压。在长距离输电线路电力系统中，降低工频过电压的方法通常是采用在线路上安装高压并联电抗器的方法，利用高压并联电抗器的感性阻抗来补充输电线路的对地容性阻抗。而研究表明，长距离输电线路中首、末两端高压并联电抗器容量的确定，对线路上电压的分布影响较大，因此，采用安装高压并联电抗器的方法降低工频过电压时，如何确定高压并联电抗器的容量是个关键问题。目前，在长距离输电线路电力系统中，采用安装高压并联电抗器的方法降低工频过电压时，通常是线路确定后，线路的充电功率可通过计算线路参数求得，确定线路补偿度TK后即可求得安装高压并联电抗器总容量QL。高压电抗器通常安装在线路首末两端，设线路首端高压电抗器容量为QL1，线路末端安装高压电抗器容量为QL2，则线路安装高压电抗器总容量为首末两端容量之和QL＝QL1+QL2。线路首、末两端高压电抗器容量设置为并联电抗器总容量的1/2，即然而，目前确定高压并联电抗器容量的方法降中，长距离输电线路首、末端高压并联电抗器容量仅简单的选择为高压并联电抗器总容量1/2，对高压并联电抗器容量的计算结果并不是最优容量，无法充分起到降低长线路电容效应引起工频过电压的问题。也就是目前高压并联电抗器容量的确定方无法最大限度地降低工频过电压，导致长距离输电线路的稳定性较差。
技术实现思路
本申请提供了一种高压并联电抗器容量的确定方法及系统，以解决现有技术中的方法无法充分降低输电线路中的工频过电压，进而导致输电线路稳定性较差的问题。为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：一种高压并联电抗器容量的确定方法，所述方法包括：根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗，其中，电力系统包括：第一电力系统和第二电力系统，定义第一电力系统的阻抗为Xs1，第二电力系统的阻抗为Xs2；判断第一电力系统的阻抗和第二电力系统的阻抗是否满足：Xs1＞Xs2；如果满足，将长距离输电线路与第二电力系统断开，以第一电力系统带线路空载运行方式，利用公式计算不安装高压并联电抗器时的第一沿线最大过电压KN1，其中，l为长距离输电线路长度，β为长距离输电线路传输常数，ω为电源角频率，φ为电源相位角，Xs为电源电抗，Zc为长距离输电线路的波阻抗，r0、L0、g0、C0分别为长距离输电线路单位长度的电阻、电感、电导和电容；如果不满足，将长距离输电线路与第一电力系统断开，以第二电力系统带线路空载运行方式，计算不安装高压并联电抗器时的第一沿线最大过电压KN1；判断所述第一沿线最大过电压KN1是否小于等于设定的最大过电压倍数KA；如果是，长距离输电线路两端高压并联电抗器容量为0；如果否，利用公式计算安装高压并联电抗器时的第二沿线最大过电压KN2，其中，KN2为在处的沿线最大过电压，为线路首端电抗器电抗值，为线路末端电抗器电抗值；根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算第二沿线最大过电压KN2的最小值K0和对应的M的取值M0，其中，QL＝QL1+QL2，QL2＝MQL，QL1＝(1-M)QL，定义线路补偿度Qc＝ωC0lUe2，0≤M≤1，M为容量分配系数，QL为长距离输电线路两端容量之和，QL1为长距离输电线路首端高压并联电抗器容量，QL2为长距离输电线路末端高压并联电抗器容量，Ue为电源额定电压，Tki为线路补偿度的某一具体取值；分别利用公式和QL1＝(1-M0)TkiωC0lUe2和QL2＝M0TkiωC0lUe2，计算得出长距离输电线路首端和末端的高压并联电抗器容量。可选地，所述根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗，包括：根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的等值网络图；根据所述等值网络图，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗。可选地，所述根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算KN2的最小值K0和对应的M的取值M0的方法，具体为：采用一维搜索法中的黄金分割法，根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算KN2的最小值K0和对应的M的取值M0。可选地，所述采用一维搜索法中的黄金分割法，根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算KN2的最小值K0和对应的M的取值M0，包括：确定容量分配系数M取值的初始区间[a,b]以及数值计算的精确度∈；根据所述初始区间和精确度，按照黄金分割比例，取最初两个计算点m1,n1，其中，m1＝a1+0.382(b1-a1)，n1＝a1+0.618(b1-a1)；根据最大过电压与容量分配系数的函数关系KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算f(m1),f(n1)，其中k＝1；如果f(mk)≤f(nk)，定义ak+1＝ak,bk+1＝nk,nk+1＝mk,f(nk+1)＝f(mk),mk+1＝ak+1+0.382(bk+1-ak+1)，计算f(mk+1)；如果f(mk)>f(nk)，定义ak+1＝mk,bk+1＝bk,mk+1＝nk,f(mk+1)＝f(nk),nk+1＝ak+1+0.618(bk+1-ak+1)，计算f(nk+1)；判断bk+1-ak+1≤∈是否成立；如果成立，利用公式和K0＝f(M0)，计算得出M0和K0，其中，K0为第二沿线最大过电压的最小取值；如果否，定义k＝k+1，重计算新判断f(mk+1)与f(nk+1)的关系，直到确定KN的最小值K0，并根据K0确定对应的M0。一种高压并联电抗器容量的确定系统，所述系统包括：电力系统阻抗确定模块，用于根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗，其中，电力系统包括：第一电力系统和第二电力系统，定义第一电力系统的阻抗为Xs1，第二电力系统的阻抗为Xs2；第一判断模块，用于判断第一电力系统的阻抗和第二电力系统的阻抗是否满足：Xs1＞Xs2；第一沿线最大过电压计算模块，用于Xs1＞Xs2时，将长距离输电线路与第二电力系统断开，以第一电力系统带线路空载运行方式，利用公式计算不安装高压并联电抗器时的沿线最大过电压KN1，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压并联电抗器容量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗，其中，电力系统包括：第一电力系统和第二电力系统，定义第一电力系统的阻抗为X

【技术特征摘要】
1.一种高压并联电抗器容量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗，其中，电力系统包括：第一电力系统和第二电力系统，定义第一电力系统的阻抗为Xs1，第二电力系统的阻抗为Xs2；
判断第一电力系统的阻抗和第二电力系统的阻抗是否满足：Xs1＞Xs2；
如果满足，将长距离输电线路与第二电力系统断开，以第一电力系统带线路空载运行方式，利用公式计算不安装高压并联电抗器时的第一沿线最大过电压KN1，其中，l为长距离输电线路长度，β为长距离输电线路传输常数，ω为电源角频率，φ为电源相位角，Xs为电源电抗，Zc为长距离输电线路的波阻抗，r0、L0、g0、C0分别为长距离输电线路单位长度的电阻、电感、电导和电容；
如果不满足，将长距离输电线路与第一电力系统断开，以第二电力系统带线路空载运行方式，计算不安装高压并联电抗器时的第一沿线最大过电压KN1；
判断所述第一沿线最大过电压KN1是否小于等于设定的最大过电压倍数KA；
如果是，长距离输电线路两端高压并联电抗器容量为0；
如果否，利用公式计算安装高压并联电抗器时的第二沿线最大过电压KN2，其中，为在处的沿线最大过电压，为线路首端电抗器电抗值，为线路末端电抗器电抗值；
根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算第二沿线最大过电压KN2的最小值K0和对应的M的取值M0，其中，QL＝QL1+QL2，QL2＝MQL，QL1＝(1-M)QL，定义线路补偿度M为容量分配系数，QL为长距离输电线路两端容量之和，QL1为长距离输电线路首端高压并联电抗器容量，QL2为长距离输电线路末端高压并联电抗器容量，Ue为电源额定电压，Tki为线路补偿度的某一具体取值；
分别利用公式和QL1＝(1-M0)TkiωC0lUe2和QL2＝M0TkiωC0lUe2，计算得出长距离输电线路首端和末端的高压并联电抗器容量。


2.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器容量的确定方法，其特征在于，所述根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗，包括：
根据长距离输电线路接入电力系统的方式，确定长距离输电线路两侧电力系统的等值网络图；
根据所述等值网络图，确定长距离输电线路两侧电力系统的阻抗。


3.根据权利要求1所述的一种高压并联电抗器容量的确定方法，其特征在于，所述根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算KN2的最小值K0和对应的M的取值M0的方法，具体为：
采用一维搜索法中的黄金分割法，根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算KN2的最小值K0和对应的M的取值M0。


4.根据权利要求3所述的一种高压并联电抗器容量的确定方法，其特征在于，所述采用一维搜索法中的黄金分割法，根据长距离输电线路的线路补偿度，利用公式KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算KN2的最小值K0和对应的M的取值M0，包括：
确定容量分配系数M取值的初始区间[a,b]以及数值计算的精确度∈；
根据所述初始区间和精确度，按照黄金分割比例，取最初两个计算点m1,n1，其中，m1＝a1+0.382(b1-a1)，n1＝a1+0.618(b1-a1)；
根据最大过电压与容量分配系数的函数关系KN＝f(M)|Tk＝Tki，计算f(m1),f(n1)，其中k＝1；
如果f(mk)≤f(nk)，定义ak+1＝ak,bk+1＝nk,nk+1＝mk,f(nk+1)＝f(mk),mk+1＝ak+1+0.382(bk+1-ak+1)，计算f(mk+1)；
如果f(mk)>f(nk)，定义ak+1＝mk,bk+1＝bk,mk+1＝nk,f(mk+1)＝f(nk),nk+1＝ak+1+0.618(bk+1-ak+1)，计算f(nk+1)；
判断bk+1-ak+1≤∈是否成立；
如果成立，利用公式和K0＝f(M0)，计算得出M0和K0，其中，K0为第二沿线最大过电压的最小取值；
如果否，定义k＝k+1，重计算新判断f(mk+1)与f(nk+1)的关系，直到确定KN的最小值K0，并根据K0确定对应的M0。


5.一种高压并联电抗器容量的确定系统，其特征在于，所述系统包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宜果，魏鑫，刘海涛，王鹏，宋卓彦，李越，兰峰，卢福木，张春辉，邱轩宇，李宗蔚，王慧轩，李志，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37