[发明专利]一种基于电力电子换流技术的半波长输电混合调谐系统

说明书

技术领域

本发明属于特高压交流输电领域，具体涉及一种基于电力电子换流技术的半波长输电混合调谐系统。

背景技术

当前，国家电网公司正推进“一特四大”的电网发展战略，以大型能源基地为依托，建设由1000kV交流和±800kV直流构成的特高压电网，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，以解决能源基地与负荷中心之间远距离、大规模、大容量的电力输送难题，在全国范围内实现资源优化配置。同时随着全球能源互联网概念的提出，未来国家与国家之间、洲际与洲际之间的电力传输将增加，这些电力传输的距离也都将在3000km以上，超出了特高压输电系统的经济输送距离。这些内部需求与外部需求使得远距离大容量输电成为必然的趋势。传统交流输电受功率极限、无功电压控制、系统安全稳定控制等因素的制约，已经无法适应超远距离输电。

半波长输电指的是输电的电气距离接近一个工频半波，即3000km(50Hz)或2500km(60Hz)的超远距离三相交流输电。具有输电距离远、输送容量大、首末两端电压稳定性好等优点，对于跨国、跨洲以及超远距离送电具有很强的竞争力。在无损的情况下，半波长输电线路就像一台变比为-1的理想变压器，初级电压和次级电压大小相同、相位相反，首末两端电压稳定型号；同时半波线路全线无需设置中间开关站，输电设备数量大大较少，具有良好的经济性。实际线路很难恰好为半波长，因此需要采用人工调谐的方式使线路具有半波长输电的特性。文献《半波长交流输电技术的研究现状与展望》(作者：王冠等，王冠等，期刊：电子系统自动化，2010年8月第34卷第16期)公开了两种传统的调谐方法：

第一种方法，采用Π型或者T型调谐网络，配置于线路两端。这种补偿方法通过使调谐网络具有与传输线路相同的传输矩阵形式来获得等效的补偿线路长度，该调谐方法的短路电流水平较低。

第二种方法，分布式电容调谐。这种方法是将电容补偿在线路沿线，通过改变线路的特性阻抗从而改变半波长的距离，使线路满足半波长来获得半波长输电的特性。该方法的沿线过电压水平较低，但是短路电流水平很高。

上述两种方法均采用无源器件，在一定程度上限制了半波长输电技术的发展。一方面，无源网络对系统频率变化适应较差，容易失去半波特性；其次无源调谐网络不能优化线路沿线的无功分布，不能控制沿线的过电压过电流水平；最后无源调谐仅适用于电气距离小于半波长的线路。

发明内容

本发明提供了一种基于电力电子换流技术的半波长输电混合调谐系统，以解决传统调谐方法不能控制沿线的过电压过电流水平，线路损耗大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的基于电力电子换流技术的半波长输电混合调谐系统包括调谐输电线路、分布式调谐系统及集中式调谐系统，所述分布式调谐系统在调谐输电线路上沿线布置，所述集中式调谐系统配置在调谐输电线路两端。

所述分布式调谐系统包括N个并联在调谐输电线路上的静止无功补偿器STATCOM，N≥1。

N个静止无功补偿器STATCOM等间距且等容量配置于调谐输电线路上。

所述集中式调谐系统采用Π型或T型调谐网络。

所述Π型调谐网络包括静止串联同步补偿器SSSC和设置于其两端的静止无功补偿器STATCOM；所述静止无功补偿器STATCOM并联在调谐输电线路上，所述静止串联同步补偿器SSSC串联在调谐输电线路上。

所述T型调谐网络包括静止无功补偿器STATCOM和设置于其两端的静止串联同步补偿器SSSC；所述静止串联同步补偿器SSSC串联在调谐输电线路上，所述静止无功补偿器STATCOM并联在调谐输电线路上且位于静止串联同步补偿器SSSC之间。

每个静止无功补偿器STATCOM的配置容量计算公式为：式中ω、U_max、L₀、C₀、l₀分别为系统频率、系统最高允许运行电压、单位长度线路电感、单位长度线路电容、调谐输电线路的长度。

所述Π型调谐网络的等效电感、电容的计算公式为：

式中，ω、L₀、C₀、Δl分别为系统频率、单位长度线路电感、单位长度线路电容、等效补偿的线路长度。

所述T型调谐网络的等效电感、电容的计算公式为：

式中，ω、L₀、C₀、Δl分别为系统频率、单位长度线路电感、电位长度线路电容、等效补偿的线路长度。