一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法技术

本发明专利技术公开了一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，包括步骤：1)建立黑启动过程中容升效应数学模型；2)根据容升效应机理建立典型输电线路的数学模型；3)根据步骤2)建立的数学模型，模拟黑启动零起升压过程，得到沿线电压分布的数据；4)在步骤3)的基础上针对电抗器安装在不同位置和不同的数量时，对沿线电压进行对比分析；其中电抗器安装的不同位置包括首端、距离首端1/4、线路中间、距离首端3/4、末端，以及它们的排列组合，不同的数量包括1个、2个、3个；5)根据步骤4)得到的结果从技术和经济角度出发，选择出最佳的并联电抗器设置方式。本发明专利技术针对几种不同并联电抗器的方式，找出最好的方式以指导输电线路的架设施工。的方式以指导输电线路的架设施工。的方式以指导输电线路的架设施工。

【技术实现步骤摘要】
一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法


[0001]本专利技术涉及一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，具体提出并联电抗器对空载长线路电压升高的抑制机理及其特性，针对几种不同并联电抗器的方式，找出最好的方式以指导输电线路的架设施工。

技术介绍

[0002]在零起升压过程中，由于电压等级高、线路充电功率大等特点,在输电线路的末端会因空载线路的容升效应而使电压升高，严重影响了黑启动试验的顺利进行。零起升压的容升效应是导致过电压的主要原因，这种过电压严重缩短了绝缘设备的使用寿命。
[0003]为了抑制容升效应，工程中大多采用线路末端并联电抗器的方式，然而单个电抗器并不能很好抑制工频过电压现象，并联的电抗器越多，抑制效果越好，但是考虑经济因素，并联电抗器数目一般越少越好，所以并联电抗器应同时考虑经济和技术两个方面。因此本专利技术从技术和经济性两个方面入手，找出最佳的并联电抗器方式。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，具体提出并联电抗器对空载长线路电压升高的抑制机理及其特性。针对几种不同并联电抗器的方式，找出最好的方式以指导输电线路的架设施工。该方法是对输电线路建立数学模型，在输电线路沿线不同位置设置不同数量的电抗器，从技术性和经济性两个方面出发，找出最佳的电抗器设置方式。
[0005]本专利技术采取如下技术方案来实现的：
[0006]一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，包括以下步骤：
[0007]1)建立黑启动过程中容升效应数学模型；
[0008]2)根据步骤1)的容升效应机理建立典型输电线路的数学模型；
[0009]3)根据步骤2)建立的数学模型，模拟黑启动零起升压过程，得到沿线电压分布的数据；
[0010]4)在步骤3)的基础上针对电抗器安装在不同位置和不同的数量时，对沿线电压进行对比分析；其中电抗器安装的不同位置包括首端、距离首端1/4、线路中间、距离首端3/4、末端，以及它们的排列组合，不同的数量包括1个、2个、3个；
[0011]5)根据步骤4)得到的结果从技术和经济角度出发，选择出最佳的并联电抗器设置方式。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)分析容升效应过程的数学模型为：在不考虑大地回路影响情况下，电力线路的均匀传输线方程为
[0013]其中g0表示单位长度电导，S/km；0表示单位长度电容，C/km；r0表示单位长度电阻，Ω/km；l0表示单位长度电感，H/km；u是t时刻线路在y处的电压，单位kv；
[0014]令r0＝g0＝0，则线路首末两端的电压电流关系为：
[0015]U0和U1为线路首末两端电压；I1和I2为输电线路首末两端电流；ZC是线路的波阻抗；a是线路的相移系数；a2＝ω2l0c0对于空载线路末端电压等于0，所以末端和首段电压的关系为首段对末端电压的传递系数为可知均匀空载线路沿线电压呈反余弦升高，末端电压最高。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法为：以典型的输电线路，基于长线路电容效应，研究并联电抗器对输电线路工频过电压的抑制作用及其特性。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法为：根设定参数电压转移系数
[0018]其中U1表示线路始段电压，U
x
表示线路距始段x处的电压。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，步骤4)的具体实现方法为：5种电抗器设置方式包括：方式1：只设置在末端、方式2：设置在距离首端3/4和末端、方式3：设置在中点和末端、方式4：设置在中点和距离首端3/4和末端、方式5：设置在距离首端1/4和距离首端3/4和末端；
[0020]对沿线电压进行分析，仅在末端并联并联电抗器时，电压下降明显，末端电压降低显著在末端和线路3/4两处补偿时，将线路分成两部分，均按照三角函数规律分布，电抗器处电压降低明显，整体效果明显好于只并联一处电抗器；在线路中点和末端补偿时，电压从线路中点开始显著降低，呈余弦式下降，抑制效果明显优于仅在末端并联电抗，但没有在末端和线路3/4处并联电抗器的效果好；在线路中点、距离首端3/4、末端补偿时线路分成两部分，均按照余弦规律分布，电抗器处电压降低明显，整体效果与在末端和线路3/4两处补偿时接近，但是成本增大；在距首端1/4、距首端3/4、末端补偿时，线路呈现2段余弦，电压沿线分布均匀，电抗器处电压降低明显；上述5种方式下沿线电压均有明显降低，方式1末端电压最高，其他3种方式沿线电压分布比较均匀。
[0021]本专利技术进一步的改进在于，步骤5)的具体实现方法为：步骤5)的分析结果可知方式2和方式5抑制效果最好，考虑经济因素，并联电抗器数目一般越少越好；因此方式2是较好的选择，即在线路中点和线路3/4两处并联电抗器。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0023]1、本专利技术提出的设置方法比在线路末端并联单个电抗器能更好的抑制容升效应；
[0024]2、本专利技术从技术和经济角度出发，选择出最佳的并联电抗器设置方式，为黑启动试验的顺利开展奠定了良好的基础。
附图说明
[0025]图1为仿真模型图；
[0026]图2为空载线路沿线电压分布图；
[0027]图3为电抗器安装在线路末端图；
[0028]图4为电抗器安装在距离首端3/4、末端图；
[0029]图5为电抗器安装在线路中点、末端图；
[0030]图6为电抗器安装在线路中点、距离首端3/4、末端图；
[0031]图7为电抗器安装在距离首端1/4、距离首端3/4、末端图；
[0032]图8为电抗器在不同设置下沿线电压比较图。
具体实施方式
[0033]下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0034]本专利技术提供的一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，包括以下步骤：
[0035]1)建立黑启动过程中容升效应数学模型；分析容升效应过程的数学模型为：在不考虑大地回路影响情况下，电力线路的均匀传输线方程为其中g0表示单位长度电导，S/km；0表示单位长度电容，C/km；r0表示单位长度电阻，Ω/km；l0表示单位长度电感，H/km；u是t时刻线路在y处的电压，单位kv。令r0＝g0＝0，则线路首末两端的电压电流关系为：
[0036]U0和U1为线路首末两端电压；I1和I2为输电线路首末两端电流；ZC是线路的波阻抗；a是线路的相移系数；a2＝ω2l0c0对于空载线路末端电压等于0，所以末端和首段电压的关系为首段对末端电压的传递系数为可知均匀空载线路沿线电压呈反余弦升高，末端电压最高。它主要起源于由输电线路对地电容引起的无功过剩，线路越长，无功过剩越多，从而沿线电压升高越明显。
[0037]2)根据步骤1)的容升效应机理建立典型输电线路的数学模型；以典型的输电线路为例，讨论长线路电容效应，并重点研究并联电抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立黑启动过程中容升效应数学模型；2)根据步骤1)的容升效应机理建立典型输电线路的数学模型；3)根据步骤2)建立的数学模型，模拟黑启动零起升压过程，得到沿线电压分布的数据；4)在步骤3)的基础上针对电抗器安装在不同位置和不同的数量时，对沿线电压进行对比分析；其中电抗器安装的不同位置包括首端、距离首端1/4、线路中间、距离首端3/4、末端，以及它们的排列组合，不同的数量包括1个、2个、3个；5)根据步骤4)得到的结果从技术和经济角度出发，选择出最佳的并联电抗器设置方式。2.根据权利要求1所述的一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，其特征在于，步骤1)分析容升效应过程的数学模型为：在不考虑大地回路影响情况下，电力线路的均匀传输线方程为其中g0表示单位长度电导，S/km；0表示单位长度电容，C/km；r0表示单位长度电阻，Ω/km；l0表示单位长度电感，H/km；u是t时刻线路在y处的电压，单位kv；令r0＝g0＝0，则线路首末两端的电压电流关系为：U0和U1为线路首末两端电压；I1和I2为输电线路首末两端电流；ZC是线路的波阻抗；a是线路的相移系数；a2＝ω2l0c0对于空载线路末端电压等于0，所以末端和首段电压的关系为首段对末端电压的传递系数为可知均匀空载线路沿线电压呈反余弦升高，末端电压最高。3.根据权利要求1所述的一种黑启动过程中并联电抗器的设置方法，其特征在于，步骤2)的具体实现方法为：以典型的输电线路，基于长线路电容效应，研究并联电抗器对输电线路工频过电压的抑制作用及其特性。4.根据权利要求1所述的一种黑启动过程中并联电抗器的设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志鹏，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：