适用于电力系统输电线路的潮流控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统及方法，所述系统包括并联的第一输电线路和第二输电线路，以及MGP单元和调节单元；所述MGP单元包括同步电动机和同步发电机，二者同轴刚性连接，串联在第一输电线路中；当监测到第一输电线路中有功功率与其负载能力不满足预设的要求时，所述调节单元调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得第一输电线路中的有功功率与其负载能力满足设定的要求，完成于电力系统输电线路的潮流控制。本发明专利技术能够灵活可靠进行潮流调整，从而有效避免电能馈入受端系统后，功率送出通道潮流分布不均、输电线路过载等问题，保证电网的安全稳定运行。的安全稳定运行。的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
适用于电力系统输电线路的潮流控制系统及方法


[0001]本专利技术属于电力系统稳定及控制
，具体涉及一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，中国仍处于特高压电网建设的过渡期，超高压交流电网仍是电力输送的主要网架之一。由于热稳定、暂态稳定和动态稳定问题，约有1/4线路的输电能力受限，主要集中在跨区交流联网线及区域电网内部重载断面。传统方案包括新建线路和线路增容等措施，虽然可以解决相关问题，但是投资巨大且建设难度极大，亟须采用新型技术手段予以破解。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统及方法，通过调节同步电动机-同步发电机组中电动机和发电机输出的励磁电流大小来控制回路中有功功率和无功功率的大小，在线路发生故障时及时可靠有效进行潮流控制，防止线路发生过载以至于扩大事故，提高电力系统的稳定性和电能质量。
[0004]为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统，包括：
[0006]并联的第一输电线路和第二输电线路；
[0007]MGP单元，包括同步电动机和同步发电机，二者同轴刚性连接，串联在第一输电线路中；
[0008]调节单元，当监测到第一输电线路中有功功率与其负载能力不满足预设的要求时，所述调节单元调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得第一输电线路中的有功功率与其负载能力满足设定的要求，完成于电力系统输电线路的潮流控制。
[0009]可选地，当所述第一输电线路中的有功功率大于第一输电线路的负载能力时，调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得通过第二输电线路输送的有功功率增加，直至第一输电线路恢复到正常运行状态。
[0010]可选地，当所述第二输电线路中的有功功率大于第二输电线路的负载能力时，调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得通过第一输电线路输送的有功功率增加，直至第二输电线路恢复到正常运行状态。
[0011]可选地，当第一输电线路和第二输电线路均处于正常输电状态时，调节MGP单元的电动机及发电机的励磁，改变经过第一输电线路和第二输电线路的有功功率分配，使得线损率最低。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种适用于电力系统输电线路的潮流控制方法，所述输电线路包括并联的第一输电线路和第二输电线路，所述方法包括：
[0013]将同步电动机和同步发电机同轴刚性连接后串联到第一输电线路；
[0014]采集第一输电线路有功功率；
[0015]当第一输电线路中有功功率与其负载能力不满足预设的要求时，调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得第一输电线路中的有功功率与其负载能力满足设定的要求，完成于电力系统输电线路的潮流控制。
[0016]可选地，当所述第一输电线路中的有功功率大于第一输电线路的负载能力时，调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得通过第二输电线路输送的有功功率增加，直至第一输电线路恢复到正常运行状态。
[0017]可选地，采集第二输电线路有功功率；
[0018]当所述第二输电线路中的有功功率大于第二输电线路的负载能力时，调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得通过第一输电线路输送的有功功率增加，直至第二输电线路恢复到正常运行状态。
[0019]可选地，所述方法还包括：
[0020]采集第一输电线路和第二输电线路的状态，当第一输电线路和第二输电线路均处于正常输电状态时，调节MGP单元的电动机及发电机的励磁，改变经过第一输电线路和第二输电线路的有功功率分配，使得线损率最低。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术通过调节MGP单元中同步电动机和同步发电机的励磁来控制输电线路中有功功率和无功功率的大小，在输电线路发生故障时及时可靠有效进行潮流控制，防止线路发生过载以至于扩大事故，提高电力系统的稳定性和电能质量。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：
[0024]图1为本专利技术的适用于电力系统输电线路潮流控制系统的拓扑结构示意图。
[0025]图2为MGP单元的功角关系图1；
[0026]图3为MGP单元的功角关系图2；
[0027]图4为MGP单元的功角关系图3。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的保护范围。
[0029]下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。
[0030]同步电动机-同步发电机(Motor-generator Pair，MGP)，是将电能输送至同步电动机，同步电动机带动与之刚性连接的同步发电机旋转，在给同步发电机转子施加励磁后将电能重新输送至线路的装置。MGP具有可依靠电机自身的惯性和阻尼特性提高线路抗扰动能力，通过同步电机吸发无功能力为电网提供短路容量支撑和电压支撑，维持线路电压稳定以及故障隔离能力和谐波抑制能力，提升线路输送电能的质量。同时，通过调度调节发电机组及MGP中电动机和发电机的励磁可控制回路中有功功率和无功功率，实现回路的潮
流控制。为此，本专利技术中提出利用MGP单元进行电力系统潮流控制系统及方法，通过调节MGP单元中同步电动机和同步发电机的励磁来控制输电线路中有功功率和无功功率的大小，在输电线路发生故障时及时可靠有效进行潮流控制，防止线路发生过载以至于扩大事故，提高电力系统的稳定性和电能质量。
[0031]实施例1
[0032]参见附图2，当MGP单元中的同步电动机励磁电流I
fM
等于同步发电机励磁电流I
fG
，由于同步电动机M和同步发电机G均接至大电网，认为某时段同步电动机的端电压U
M
和同步发电机的端电压U
grid
都不变，因此U
M
和U
grid
之间的夹角不变，同步电动机与同步发电机的功角分别为δ
M
和δ
G
，且δ
M
＝δ
G
，激磁电势幅值E
M
＝E
G
，输出功率为P+jQ。
[0033]参见附图3，由于MGP单元中的同步电动机与同步发电机同轴连接，二者的内电势E
M
和E
G
的相位角差为β保持不变，因此在附图2的基础上，增加电动机励磁为I'
fM
，则E
M
增大为E'
M
，δ
M
减小为δ'...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统，其特征在于，包括：并联的第一输电线路和第二输电线路；MGP单元，包括同步电动机和同步发电机，二者同轴刚性连接，串联在第一输电线路中；调节单元，当监测到第一输电线路中有功功率与其负载能力不满足预设的要求时，所述调节单元调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得第一输电线路中的有功功率与其负载能力满足设定的要求，完成于电力系统输电线路的潮流控制。2.根据权利要求1所述的一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统，其特征在于：当所述第一输电线路中的有功功率大于第一输电线路的负载能力时，调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得通过第二输电线路输送的有功功率增加，直至第一输电线路恢复到正常运行状态。3.根据权利要求1所述的一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统，其特征在于：当所述第二输电线路中的有功功率大于第二输电线路的负载能力时，调节MGP单元中的同步电动机和同步发电机的励磁，使得通过第一输电线路输送的有功功率增加，直至第二输电线路恢复到正常运行状态。4.根据权利要求1所述的一种适用于电力系统输电线路的潮流控制系统，其特征在于：当第一输电线路和第二输电线路均处于正常输电状态时，调节MGP单元的电动机及发电机的励磁，改变经过第一输电线路和第二输电线路的有功功率分配，使得线损率最低。5.一种适用于电力系统输电线路的潮流控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴维宁，许其品，杨玲，孙竞轩，王坤，谢燕军，刘国华，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：