特高压输电线路过电压柔性限制措施研究

摘要

随着我国经济社会的快速发展，能源需求与能源供给之间的矛盾越来越突出。由于能源分布不均以及负荷中心电力供给紧张，使得特高压输电工程在“十二五”期间将大规模建设并投入使用，从而特高压电网的电压稳定问题更加值得关注。本课题基于PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态分析软件，以晋东南——南阳——荆门1000kV交流特高压输电示范工程为例，针对工频过电压和操作过电压改进措施进行分析研究。
　　本文首先对电力线路过电压的组成、产生机理以及各自的特点进行分析，列举了现在工程中对工频过电压和操作过电压广泛使用的几种限制措施，并对对各种类型过电压限制措施的实施效果进行比较。
　　其次，采用一个柔性补偿方案限制工频过电压，将30％补偿度小比例可控电抗器与60％补偿度的恒定电抗器配合使用。根据线路运行方式对电抗器进行控制，结果表明较小比例可控电抗器的配合使用不但有效节约了工程成本，而且平衡了线路的无功需求，在各种情况下都可以达到稳定并减小无功功率流动的目标。
　　最后，针对目前特高压操作过电压常规限制措施的不足，本文采取一种有效的操作过电压柔性限制措施，使用时控非线性电阻代替传统的合闸电阻以及多级合闸电阻。在非线性电阻的选取中，本文选取了7种在其变化路径上有代表性的非线性电阻进行深入研究，并将本研究领域中热点的一阶二阶合闸电阻也进行分析比较。结果表明使用Rt=R0-（Kt）1/3型时控非线性合闸电阻对操作过电压的限制效果明显优于单级、多级合闸电阻以及其他变化趋势的时控非线性合闸电阻，并取代了对多级合闸电阻的多级断路器分、合闸繁琐的控制，节约了多台断路器投资。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 特高压输电线路概述

1．3 国内外研究现状

1．4 研究目的和意义

1．5 本课题主要工作和创新点以及章节安排

第二章 特高压输电线路过电压机理分析

2．1 长输电线路工频过电压理论分析

2．1．1 均匀长输电线路及其方程

2．1．2 输电线路电容效应

2．1．3 不对称故障引起的工频过电压

2．1．4 线路甩负荷影响

2．1．5 限制工频过电压的可能措施

2．2 操作过电压机理分析及其限制措施

2．2．1 特高压合闸过电压机理分析

2．2．2 对操作过电压限制的可行措施

2．3 本章小结

第三章 输电线路的贝杰龙(Bergeron)模型在特高压输电线路中的应用

3．1 各类型输电线路的贝杰龙模型介绍

3．1．1 均匀单线的数学模型

3．1．2 多导线的贝杰龙模型分析

3．2 各类集中参数元件的贝杰龙模型介绍

3．2．1 电阻元件

3．2．2 电感元件

3．2．3 电容元件

3．3 电磁暂态仿真分析软件PSCAD／EMTDC简介

3．4 本章小结

第四章 特高压输电线路工频过电压限制措施及其仿真分析

4．1 线路并联电抗器原理分析

4．1．1 线路首端并联电抗器二端口网络分析

4．1．2 线路末端并联电抗器的二端口网络分析

4．1．3 线路首尾并联电抗器的二端口网络分析

4．1．4 线路中间并联电抗器的二端口网络分析

4．2 特高压线路工频过电压限制措施仿真分析

4．2．1 无并联电抗器线路无功功率及过电压

4．2．2 输电线路首端并联电抗器仿真分析

4．2．3 输电线路末端并联电抗器仿真分析

4．2．4 输电电路中间开关站并联电抗器仿真分析

4．2．5 特高压输电分段补偿仿真分析

4．3 特高压输电线路并联可控电抗器仿真研究

4．3．1 可控电抗器概述

4．3．2 实例仿真分析

4．4 本章小结

第五章 特高压输电线路操作过电压柔性限制措施仿真分析

5．1 断路器并联线性合闸电阻限制操作过电压仿真分析

5．1．1 使用单级合闸电阻仿真计算

5．1．2 使用两级合闸电阻仿真计算

5．2 断路器并联非线性合闸电阻限制操作过电压仿真分析

5．2．1 非线性合闸电阻工作原理

5．2．2 使用Rt=R0-(Kt)3型时控非线性合闸电阻仿真计算

5．2．3 使用Rt=R0-(Kt)2型时控非线性合闸电阻仿真计算

5．2．4 使用Rt=R0-Kt型时控非线性合闸电阻仿真计算

5．2．5 使用Rt=R0-(Kt)1／2型时控非线性合闸电阻仿真计算

5．2．6 使用Rt=R0-(Kt)1／3型时控非线性合闸电阻仿真计算

5．2．7 使用Rt=R0-(Kt)1／4型时控非线性合闸电阻仿真计算

5．3 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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