Steady-state voltage-control method considering large-scale wind-power transmission using half-wavelength transmission lines

Half-wavelength transmission can transmit large-scale renewable energy over very long distances. This paper proposes an improved steady-state voltage-control method for half-wavelength transmission systems considering large- scale wind-power transmission. First, the unique voltage characteristics of half-wavelength lines are deduced based on the distributed parameter model. In the secondary voltage-control level, reactive power-transmission limits of half-wavelength lines are introduced as another control objective except for tracing the pilot bus voltage reference. Considering the uncertainty and fluctuation of wind power, the overvoltage risk-assessment method of half-wavelength lines is presented to determine specific voltage-control strategies. Simulation results demonstrate that the proposed voltage-control method delivers superior tracking performance according to a voltage reference value and prevents the overvoltage risk of half- wavelength lines effectively in different wind-power penetrations.     

特高压电网的过电压与绝缘配合

随着我国电力需求的快速增长,建设特高压电网已成为解决电网发展需求的必然选择。而限制特高压输电系统的过电压水平,合理选择绝缘水平是特高压输电工程建设的关键课题。从工频过电压、潜供电流、操作过电压、雷电过电压和绝缘配合这几方面全面分析了中国特高压交流电网的过电压与绝缘配合问题。分析认为,特高压交流输电在过电压及绝缘配合具有特殊性,但通过合理配置相关设备、优化线路和变电站设计可以满足要求,在技术上也是可行的。     

Analysis on the fault characteristics of three-phase short-circuit for half-wavelength AC transmission lines

Half-wavelength AC transmission (HWACT) is an ultra-long distance AC transmission technology, whose electrical distance is close to half-wavelength at the system power frequency. It is very important for the construction and operation of HWACT to analyze its fault features and corresponding protection technology. In this paper, the steady-state voltage and current characteristics of the bus bar and fault point and the steady-state overvoltage distribution along the line will be analyzed when a three-phase symmetrical short-circuit fault occurs on an HWACT line. On this basis, the three-phase fault characteristics for longer transmission lines are also studied.     

基于带权极小模理想点法的多目标特高压穿越无功规划

特高压交流线路充电功率大,导致其与下级电网存在较大的穿越无功,影响系统经济性与安全稳定性。对此,从技术性与经济性两个维度,构建了以特高压穿越无功最小、投资成本最小为目标的多目标特高压穿越无功规划模型。针对模型特点,采用带权极小模理想点法,将多目标规划问题转化为单目标规划问题,避免了求解多目标规划问题复杂的Pareto前端曲面,简化了问题求解复杂度。最后,以某实际区域电网为例,仿真结果验证了所提模型及其求解方法的有效性。研究成果可为其他区域电网特高压穿越无功规划提供参考。     

基于110kV长距离电缆线路的过电压研究

鉴于目前对线路过电压的研究大部分还停留在架空线路、短距离电缆线路、架空线路与电缆线路的混合线路,缺乏对长距离电缆线路过电压的分析,从多个因素出发,在EMTP电磁暂态仿真软件上搭建模型进行仿真计算。结果表明,在短距离时电缆线路不存在工频过电压,只需并联高压电抗器解决操作过电压问题,当线路较长时,需同时考虑工频过电压和操作过电压。     

特高压输电线路雷电绕击影响因素及防护措施

针对雷电绕击对特高压输电线路运行可靠性的影响,在总结分析特高压交直流输电线路雷电绕击影响因素的基础上,结合现场运行数据及雷击观测对绕击防护措施的适用性及研究重点进行分析。结果表明,对交直流特高压线路绕击产生影响的因素有运行电压、保护角、地面倾角、杆塔塔型、线路弧垂等;根据地形选取合适的保护角可以将线路整体绕击跳闸率控制在较低水平,但个别塔位仍存在绕击风险;线路避雷器可大幅提升绕击耐雷水平,但大绕击电流、多次回击下避雷器能否承受雷电能量尚需进一步研究;杆塔侧针能大幅减小杆塔附近的绕击概率,但其保护范围能否覆盖线路绕击危险区域是确定其适用性的关键,亦需进一步研究。     

特高压大电网发展规划研究

针对我国能源资源和负荷中心分布状况,结合“一特四大”发展战略．研究特高压大电网的发展规划．包括特高压输电的优越性、重大特高压输电工程进展、特高压电网发展思路和特高压大电网的安全性论证．并给出新的发展战略目标。     

短路故障清除时刻直驱风电机组机端暂态过电压研究

大规模风电汇集地区的配套火电机组少,属于交流弱电网,故障后暂态过电压问题严重。2011年至今,中国西北、东北、华北等多个区域电网已经发生了数十起风电暂态过电压脱网事件,且事故中,故障恢复过电压引发脱网的风力机占比很高,其过电压程度直接影响风电场的开机容量。针对该问题,该文基于典型低电压穿越策略建立永磁直驱风电机组（PMSG）并网模型,研究弱电网条件下送出线路短路故障清除时刻PMSG机端暂态过电压的影响因素。结果表明,PMSG暂态过电压与风电机组容量、电压跌落程度及锁相环动态特性等因素有关,根据某实际直驱风场搭建仿真系统模型验证了该结论。     

交流1 000 kV同塔双回线路电气不平衡度研究

依据现行国家标准、规程、规范,依托1 000 kV锡盟—南京特高压交流工程,参考国内750 kV、500 kV同塔双回输电线路的研究成果及运行经验,通过分析计算线路电气不平衡度,确定1 000 kV锡盟—南京特高压交流输电线路采用1个整循环的换位方式。文中还研究了线路长度、换位点、导线对地距离、线间距离、输送功率运行电压对线路不平衡的影响,并与750 kV、500 kV线路的不平衡度进行了比较,给出不同电压等级线路在达到限值要求时的线路长度。该研究成果可应用于工程设计。     

多回超/特高压交流输电线路交叉跨越情况下无线电干扰特性研究

鉴于我国特高压交流线路跨越超高压交流线路架设的情况越来越普遍,电晕放电引起的无线电干扰问题已成为线路导线选型和杆塔结构优化设计的重要考虑因素之一,建立了输电线路无线电干扰特性仿真计算模型,利用模态传播原理获取电晕放电电流在导线上的分布特性,获得了不同路径上的无线电干扰分布情况,通过测量河南省南阳市境内实际运行中的一条1 000kV特高压交流输电线路跨越500kV超高压交流输电线路的无线电干扰特性验证了所建模型的有效性,进而建模分析了线路不同对地高度、交叉角度等对无线电干扰特性的影响规律。结果表明,增加线路对地距离可有效减少场强幅值,但衰减速度会减慢;增大交叉角度可减小场强幅值,增大衰减速度,使边相外20m场强值有所增加。     

基于MEMS电场传感器的1000 kV非接触验电器研究

为解决交流特高压输电线路验电难题,基于微机电系统(MEMS)电场传感器及非接触式验电器的工作原理,通过仿真计算确定了档中、塔头位置的验电区域及验电器报警阈值要求,结合试验对MEMS非接触式验电器报警阈值进行了校准,并在特高压线路开展了非接触式验电器的现场应用。结果表明,当MEMS非接触式验电器报警阈值设定为25kV/m,档中位置时验电器置于距离导线10～15m的区域内、塔头位置时验电器朝导线方向伸出距离塔身、横担2m区域即可准确判断线路带电情况。     

俄罗斯750kV及特高压电网技术综述

概述了俄罗斯750kV及特高压输电发展历程．总结了750kV及特高压电网建设运行情况和输电技术特点．对俄罗斯与中国跨国输电进展等情况进行了综述,最后结合我国目前电网发展的实际情况,分析并提出了一些建议。     

特高压直流对同塔交流线路的过电压影响分析

随着我国电力工业的发展,特高压直流输电凭借其在远距离输电上的优势而成为我国特高压发展的重要方向。局部地区电力走廊紧缺,使交直流同塔架设输电线路成为必然。当交直流导线同塔架设时,将在导线间产生很强的电磁耦合。主要研究特高压直流线路故障对同塔架设交流线路过电压的影响。根据规划中的锡盟—上海交直流同塔多回输电线路相关数据,采用电磁暂态程序建立了详细的直流换流站模型以及交直流同塔架设输电线路模型,研究了特高压直流输电线路故障对同塔架设的超高压交流线路的影响,并分析了不同故障类型、运行工况、耦合段线路长度、耦合段位置等因素对交流感应过电压的影响。结果表明,交流线路上的感应过电压幅值在交流线路绝缘水平允许范围内;直流发生接地故障时,交流线路通过耦合作用在直流故障弧道产生潜供电流。分析了交流线路不同换位方式对直流线路潜供电流的影响,并对限制措施提出了建议。     

海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地确定海上风电场海底高压电缆的选型要求,使用PSCAD／EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这3种电磁暂态过程的不同特点,进行仿真,并且考虑了不同的系统条件下上述3种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中,重点研究了合闸电阻对过电压的影响;而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明,海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电磁暂态有着不同程度的影响,其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外,海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。     

输电线路三相不平衡电流及高抗过补偿仿真分析

  目的  超高压输电线路的安全稳定运行对电网安全至关重要,在电网规划建设中、新建变电站对原有长线路解口构网时,可能出现以下问题:如线路的三相不平衡电流不满足整定要求、线路高抗过补偿而产生过电压等,这些问题严重威胁电网的安全稳定运行,必须予以解决。  方法  为了解决上述问题,利用电磁暂态软件ATP-EMTP,依托同塔双回500 kV输电线路工程实例,对线路中出现的不平衡电流与过电压等进行仿真研究,以探究这些参数的影响因素与变化机理,进而提出应对方案。  结果  仿真结果表明,影响同塔双回线路不平衡电流的主导因素包含换位与相序布置,增加换位次数、采用逆相序布置可有效降低其不平衡电流水平;影响工频谐振过电压的主要原因是补偿度是否接近全补偿,过补偿时提高补偿度可降低恢复电压、但潜供电流会相对升高。  结论  上述结论对电网规划建设与安全运行具有指导与借鉴意义,可有效解决实际工程中相关问题。     

我国发展特高压交流输电的必要性和可行性

回顾了国外特高压交流输电的研究发展历程,结合我国电网发展的实际,讨论了我国发展特高压输电的必要性、经济上和技术上的可行性,指出了我国发展特高压交流输电的必然趋势,建议尽快完善这方面的研究,从而启动1000kV特高压输电工程。     

特高压交流试验示范工程串补工程控保系统定值整定方案

鉴于特高压串补装置的运行维护尚无经验可借鉴的现状,根据500kV串补工程保护定值整定计算经验,结合特高压串补设备实际参数、系统计算数据和运维经验,讨论和总结了1 000kV特高压交流试验示范工程长治站和南阳站共4组串补装置控保系统定值整定原则和方案,包括电容器保护、金属氧化物限压器(MOV)保护、火花间隙(GAP)保护、旁路开关保护、线路联动保护及其他相关保护,并针对特高压固定串补保护配置方案和定值整定原则提出了改进建议。该特高压工程投运5年多来的实践证明了该定值整定方案的合理性,为后续特高压串补工程保护配置及控保系统定值整定计算提供了借鉴。     

Decentralized electricity system sizing and placement in distribution networks

A rapid method for sizing and placing of distributed electricity generation (DES) systems in an electric transmission network in respect to voltage has been developed and successfully validated. The new tool presented is in particularly useful for avoiding overvoltage situations, which are critical for the whole electricity system. The results show that DES placement closer to the transformer side is always more beneficial in terms of voltage than at the end of the line. Depending on the size of the DES unit, both up and downstream flow of power may occur. The method can be used for investigating a range of different placement and sizing configurations.     

±800kV换流站交流场线路操作过电压仿真分析

操作过电压是造成电网内高电压设备损坏的重要原因之一,了解过电压情况,以便采取防护措施,防止损坏设备。以±800kV扎鲁特换流站交流场500kV线路为例,采用电磁暂态计算软件EMTPE/EMTS进行建模,从理论上分析线路操作过电压产生原因,对投切线路及线路单相故障操作过电压进行仿真分析,仿真过电压数据低于规程要求值,为系统调试提供了理论依据,系统调试期间采集现场实测数据,实测数据与仿真数据一致,验证了模型的正确性。研究结果为线路运维管理提供了理论依据。     

基于逐次优化改进遗传算法的特高压穿越无功规划

与超高压线路相比,特高压线路无功大量富余,会与下级电网形成很大的穿越无功,从而影响无功的分层控制,甚至威胁电力系统的安全稳定运行。常规的优化算法存在维数灾问题,即使是智能算法,也由于解空间维度大而寻优效率低下。对此,提出了一种基于逐次优化改进遗传算法,该方法利用逐次优化的思想,对传统遗传算法的寻优方式进行了改进,并将该算法应用于某实际区域大电网中求解无功规划问题。结果表明,该方法不仅有效降低了解空间的维度,且在保证算法效率的同时使寻优的效果得到较大的改善。