特高壓落點附近輸電線路增容策略研究

特高壓落點附近輸電線路增容策略研究隨著特高壓加快建設(shè) ,1000kV 特高壓最終取代原有500kV超高壓 , 成為電網(wǎng)主干網(wǎng)架 , 是必然趨勢。然而 , 在初期 , 完整的 UHV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)并沒有形成。孤立的單條特高壓線路需要與原有線路聯(lián)合運行。尤其是在特高壓落點附近,經(jīng)特高壓傳輸?shù)拇罅侩娔苄枰稍撎?00kV 超高壓線路分流。由于兩種電壓等級在輸送能力方面差異巨大, 故整體輸送能力受到嚴(yán)重制約,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到特高壓的額定容量。落點周圍的超高壓電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)將大大提高, “瓶頸問題”突顯。本文在不新增輸電線路的情況下, 研究一種安全可行的超高壓線路增容策略,并輔之以基于 FACTS技術(shù)的動態(tài)無功補償裝置, 達(dá)到有效增加線路輸電容量的目的 , 以符合特高壓電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。本文提出了一種融合“靜態(tài)增容”與“動態(tài)增容”的新型增容策略：混合增容。該策略一方面適度提高架空線的上限溫度 ( 最高不超過 90 ), 另一方面基于實時信息 ( 氣象參數(shù)、線路運行參數(shù) ) 進(jìn)行線路容量動態(tài)挖掘。同時 , 本文重點考慮了潮流變化所引起的無功需求量的大幅波動 , 設(shè)計了一種新型的動態(tài)無功補償裝置 , 使混合增容策略達(dá)到最好的效果。論文首先分析了導(dǎo)線吸熱、散熱的機(jī)理 , 通過 ANSYS有限元分析程序分析了環(huán)境參數(shù)與導(dǎo)線載流能力的關(guān)系。 研究表明：環(huán)境參數(shù)對線路實際容量具有顯著的影響。我國規(guī)程中所采用的環(huán)境參數(shù)值均過于嚴(yán)苛 , 絕大部分情況下 , 不會出現(xiàn)如此惡劣的情況?？梢?, 我國現(xiàn)有電網(wǎng)的輸送容量并沒有被完全開發(fā) , 仍有很大挖掘的潛力。該部分研究為提高導(dǎo)線上限溫度提供了理論依據(jù)。論文認(rèn)為可以在合適的時候 , 逐步提高導(dǎo)線的上限溫度, 最高不超過 90。并在載流量、 導(dǎo)線與配套金具機(jī)械性能、 金具熱穩(wěn)定性、 弧垂等方面進(jìn)行校核 , 確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。 論文分析了導(dǎo)線容量預(yù)測的三種不同模型, 提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多因子的導(dǎo)線溫度預(yù)測方法, 并將其引入增容策略。形成了以動態(tài)增容為主、靜態(tài)增容為輔的“混合增容”策略?！盎旌显鋈荨辈呗允紫雀鶕?jù)輸電需求以及環(huán)境情況, 確定導(dǎo)線上限溫度 , 以 2為一檔 , 逐步提高 , 最高不超過 90。運行過程中根據(jù)實時氣象條件和線路狀態(tài), 基于導(dǎo)線拉力修正與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 , 進(jìn)行線路輸送潛力的 “動態(tài)挖掘”。以上研究使本文提出的混合增容策略,在充分利用了“靜態(tài)增容”與“動態(tài)增容”的優(yōu)勢, 取得顯著的線路增容效果的同時 , 保證系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。然而 , 考慮到在混合增容策略運行過程中, 線路潮流會發(fā)生大幅頻繁變化, 增容后的系統(tǒng)亟需一種儲備充足、響應(yīng)迅速的無功補償器, 防止因無功不足引發(fā)電壓跌落。基于以上考慮 , 本文設(shè)計了一種針對線路增容運行的動態(tài)無功補償裝置及相應(yīng)的無功補償策略 , 以保證“混合增容”策略運行過程中系統(tǒng)的無功穩(wěn)定。傳統(tǒng)無功補償裝置在抑制電壓閃變、濾除諧波方面效果不理想, 性能較好的靜止同步補償裝置 (SVG)成本過高。論文提出了一種新型動態(tài)無功補償模型。成本低廉的大容量SVC(FC+TCR)完成初步粗補償；小容量 SVG負(fù)責(zé)微補償、抑制電壓閃變以及濾除諧波, 優(yōu)勢互補 , 兼顧了成本與性能。通過分析新型補償器不同的模塊布局 , 確定可行的電路分布結(jié)構(gòu), 最大限度地減少模塊間的干擾。在控制器方面 , 提出了基于人工免疫算法的改進(jìn)型動態(tài)PI 控制器以及模塊間的協(xié)調(diào)控制策略 , 以協(xié)調(diào) SVG模塊與 SVC模塊間的相互配合。最后, 論文通過ANSYS與 PSCAD仿真軟件 , 對“混合增容”策略進(jìn)行仿真驗證。仿真表明 , 其增容效果顯著。相比其他增容方法, 混合增容方法效果最好, 整體實現(xiàn)增容 65%。局部來看 , 即使在用電最高峰 , 也能實現(xiàn) 50%的增容量 , 滿足了系統(tǒng)的要求 ,同時能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 其綜合性能媲美SVG,且在成本方面有明顯的優(yōu)勢, 可以節(jié)省 50%以上的成本。