[發(fā)明專利]基于電力電子換流技術(shù)的柔性半波輸電系統(tǒng)及其調(diào)諧方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410742536.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104578069B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周飛;拜潤卿;荊平
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院;國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明涉及一種基于電力電子換流技術(shù)的柔性半波輸電系統(tǒng)及其調(diào)諧方法，輸電系統(tǒng)包括遠距離輸電線路和輸電線路柔性調(diào)諧裝置。柔性調(diào)諧裝置分為變頻式和同步補償式兩種類型。變頻式柔性調(diào)諧裝置基于電力電子變頻原理，通過調(diào)節(jié)輸電頻率來構(gòu)造變頻式半波輸電系統(tǒng)。同步補償式柔性調(diào)諧裝置基于電力電子換流器同步補償原理，通過調(diào)節(jié)輸電線路的等效電氣距離來構(gòu)造同步補償式半波輸電系統(tǒng)。半波輸電具有傳輸距離遠、首末端電壓穩(wěn)定性好、輸送功率理論極限為無窮大、無需安裝無功補償裝置、無需設(shè)置中間開關(guān)站等優(yōu)點，經(jīng)濟性甚至優(yōu)于直流輸電，特別適用于點對點、大容量、超遠距離電力輸配，對于跨洲、跨國輸電以及偏遠地區(qū)供電具有很強的競爭力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輸電系統(tǒng)及其方法，具體講涉及一種基于電力電子換流技術(shù)的柔性半波輸電系統(tǒng)及其調(diào)諧方法。

背景技術(shù)

在全球能源互聯(lián)的大背景下，為有效解決全球能源資源分布和市場需求嚴重失衡的問題，北極風能、赤道太陽能的集中規(guī)模化開發(fā)和跨洲、跨國遠距離輸配成為必然的趨勢。傳統(tǒng)交流輸電受制于輸送功率極限、無功電壓控制、系統(tǒng)安全穩(wěn)定等因素的制約，已經(jīng)無法適應(yīng)于超遠距離輸電。半波輸電技術(shù)作為一種點對點、超遠距離、大容量輸電技方案，對于跨洲、跨國輸電以及偏遠地區(qū)供電具有很強的競爭力。

半波輸電(HWACT，halfwavelengthAC transmission)是指輸電的電氣距離接近1個工頻半波，即3000km(50Hz)或2600km(60Hz)的超遠距離的三相交流輸電。無損情況下的半波線路就像一臺變比為-1的理想變壓器，初級電壓和次級電壓大小相同、相位相反，具有首末端電壓穩(wěn)定性好、輸送功率的理論極限無窮大等優(yōu)點。同時，由于半波線路無需安裝無功補償裝置，全線無需設(shè)置中間開關(guān)站，輸電設(shè)備數(shù)量可大大減少，因而造價很低，經(jīng)濟性甚至優(yōu)于直流輸電。巴西為把亞馬孫河流域的大水電送到負荷中心，把半波輸電技術(shù)作為一種備選方案進行詳細理論研究和仿真計算，并制定了500kV半波輸電“北電南送”的工程方案。韓國也曾經(jīng)研究過用半波輸電將西伯利亞的水電送到韓國。2006年以來，國內(nèi)開始研究半波輸電，并以l000kV特高壓半波輸電、±800kV直流輸電、±l000kV直流輸電作為西電東送的備選方案進行了經(jīng)濟性分析，結(jié)果表明l000kV特高壓半波輸電的經(jīng)濟性更優(yōu)。

半波輸電的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及輸電線路調(diào)諧、潛供電流抑制、絕緣配合、沿線取電、保護安控等。目前，現(xiàn)有的半波輸電方案基于無源型或T型網(wǎng)絡(luò)進行輸電線路調(diào)諧，一定程度上限制了半波輸電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。一方面，無源調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)頻率變化和雙回線適應(yīng)性較差，容易因失諧而失去半波特性；另一方面，無源調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部發(fā)生短路故障時，易引發(fā)諧振，產(chǎn)生幅值很高的過電壓；其次，無源調(diào)諧僅適用于電氣距離小于半波長的線路。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于電力電子換流技術(shù)的柔性半波輸電系統(tǒng)及其調(diào)諧方法，本發(fā)明采用電力電子換流技術(shù)對輸電線路進行柔性化調(diào)諧。柔性調(diào)諧裝置分為變頻式和同步補償式兩種類型。變頻式柔性調(diào)諧裝置基于電力電子變頻原理，通過調(diào)節(jié)輸電頻率來構(gòu)造變頻式半波輸電系統(tǒng)，解決偏遠地區(qū)超遠距離供電問題。同步補償式柔性調(diào)諧裝置基于電力電子換流器同步補償原理，通過調(diào)節(jié)輸電線路的等效電氣距離來構(gòu)造同步補償式半波輸電系統(tǒng)，解決超遠距離跨洲、跨國輸電問題。半波輸電具有傳輸距離遠、首末端電壓穩(wěn)定性好、輸送功率理論極限為無窮大、無需安裝無功補償裝置、無需設(shè)置中間開關(guān)站等優(yōu)點，經(jīng)濟性甚至優(yōu)于直流輸電，特別適用于點對點、大容量、超遠距離電力輸配，對于跨洲、跨國輸電以及偏遠地區(qū)供電具有很強的競爭力。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種基于電力電子換流技術(shù)的柔性半波輸電系統(tǒng)，其改進之處在于，所述系統(tǒng)包括調(diào)諧輸電線路和柔性調(diào)諧裝置；所述柔性調(diào)諧裝置包括通過變頻式柔性調(diào)諧裝置和同步補償式柔性調(diào)諧裝置；所述變頻式柔性調(diào)諧裝置和同步補償式柔性調(diào)諧裝置均配置于調(diào)諧輸電線路兩端；通過變頻式柔性調(diào)諧裝置或同步補償式柔性調(diào)諧裝置實現(xiàn)半波長調(diào)諧。