特高压交流和高压直流输电系统运行损耗及经济性分析

为使输电设施在全寿命周期内获得良好经济效益,对已建成的特高压交流和高压直流工程进行了技术经济分析。从最基本的建设投资和运行损耗分析入手,重点考虑输电系统的线路损耗小时、上网电价、线路工程造价等因素,得到了长期重载的直流输电系统和通常轻载的特高压交流系统其导线的经济电流密度水平,并计算了输电线路导线的总截面积。结合技术经济性分析,提出对于长期重载直流输电系统,输电导线经济电流密度应在0.5～0.6A/mm2水平,而对于通常轻载的特高压交流系统,输电导线经济电流密度应在1.9A/mm2水平;因此特高压直流输电工程应研发使用更大截面的导线,特高压交流输电线路应研究采用扩径比达2倍以上的新型扩径导线,以降低整个系统运行损耗率。     

前景广阔的直流输电技术

直流输变电是当今世界上新生的输变电技术,它是交流输变电的孪生兄弟,目前已被广泛应用。从1954年瑞典第一次采用直流输电起,到1995年世界上已投产的直流输电工程已达70多项,总传输容量超过50GW,正在建设和计划建设项目三十多项,年平均发展速度约30％。直流输电与交流输电相比具有较大的优越性。它的线路建设投资较低,在电压等级和输送能力相同时,直流输电线路造价为交流的60％～70％;电能损耗方面,直流输电的晕损耗是交流的1／2,当输送距离超过250km（即所谓的损耗等价距离）时,高压直流线路年平均电能损耗是交流的50％～60％…     

直流输电系统的防雷保护

针对我国高压直流输电线路的雷击闪络率较高的问题,深入研究了直流输电系统的防雷保护。由于其结构和控制保护不同于交流系统,直流输电线路的雷电性能与交流输电线路有所不同,通过对国内外计算方法的分析研究,结合我国正极性导线容易发生雷击闪络的运行经验,提出了直流输电线路的计算方法和计算用参数的建议并对直流换流站的防雷措施进行了分析,提出了合适的直流输电系统的防雷保护措施。     

高海拔地区直流输电线路的电晕损耗

高海拔地区直流输电线路的电晕比低海拔地区更严重,测量和评估输电线路的电晕损耗,对线路设计和经济运行有重要指导意义.因此研制了电晕电流测量装置,并依托特高压技术国家工程实验室(昆明),测量了不同线路结构参数下特高压直流试验线段的电晕损耗,分析了线路结构参数、电压等对电晕损耗的影响,提出了2100m高海拔地区直流输电线路电...     

特高压直流输电系统物理动态仿真

为了满足±800 kV特高压直流输电控制保护设备测试及技术研究的需要,南瑞继保公司基于向家坝—上海 ±800 kV特高压直流输电系统电气参数搭建了特高压直流输电系统物理动态模拟仿真模型。该动态模拟系统不仅能够模拟特高压直流输电正常情况下的各种运行工况,还可以模拟换流变压器、换流阀、交直流滤波器、直流线路、交流系统等设备的故障。文中所述的闭环特高压直流输电仿真系统已成功应用于向上±800 kV特高压直流输电工程控制保护设备的出厂测试及国内特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,为特高压直流输电系统的建设和运行提供了有力的技术支持。     

直流输电线路导线选型中的损耗小时数取值分析

损耗小时数τ的合理选取在输电线路工程技术经济分析中起着关键作用。交流输电线路根据最大负荷利用小时数Tmax直接从《电力系统设计手册》中查取对应的损耗小时数τ,而直流输电线路的损耗机理和特性与传统交流输电线路存在差异,因此,该方法并不适用于直流输电线路工程。文章采用电源点出力预测法和插值法得到直流输电线路最大负荷小时数与损耗小时数之间的关系,为拟建工程前期导线选型提供技术支撑。分析表明,尽管直流、交流输电线路因输送地区、输送功率不同而呈现不同特性,但两种输电线路的最大负荷利用小时数与损耗小时数之间的关系呈现出相似的规律。     

±800kV特高压直流输电线路的电位转移电流特性

为了确保±800kV特高压直流(UHVDC)输电线路带电作业过程中线路和作业人员的安全,对带电作业进入等电位过程中的电位转移电流特性进行研究有助于采取适当的防护措施。为此,采用光纤脉冲电流测量系统对进入±800kV特高压直流输电线路过程中的电位转移电流进行了测量,进入直流等电位过程中的电位转移电流脉冲最大幅值为149.98A,脉冲宽度为几十μs,正极性和负极性脉冲都存在。根据进入交直流线路等电位的特点,采用电磁分析软件研究了进入等电位过程中作业人员与极导线间的电位分布,计算了作业人员与极导线和杆塔等接地构件间的电容,根据这些参数建立了交直流线路进入等电位过程中的电位转移电流的分析模型,对特高压交流(UHVAC)与特高压直流线路的电位转移电流进行了计算。计算与测量结果表明特高压直流线路的电位转移电流远小于特高压交流线路,可以为特高压输电线路带电作业方法的选取提供参考。     

风对±800kV直流输电线路无线电干扰的影响研究

高压直流输电线路电晕产生的无线电干扰与导线所加电压、导线布置形式有关,还与天气情况有关,特别是风对无线电干扰的影响较大。文章分析了高压直流输电线路无线电干扰的机理,在国内首次进行了特高压直流等尺寸试验线路无线电干扰的长期测试,研究了特高压直流输电线路的无线电干扰特性,得出了风对无线电干扰的影响规律。直流输电线路电晕产生的无线电干扰随从负极指向正极的风速增大而增大。     

特高压直流输电线路抗地震液化措施设计

以内蒙古锡盟—江苏泰州±800kV特高压直流输电线路工程中某两基相邻塔位作为案例,对特高压直流输电线路抗地震液化措施的设计方法进行对比分析。对输电线路地震液化机理及抗地震液化措施进行总结,对案例在地震作用下的基础作用力采用振型分解反应谱法和时程分析法进行详细计算,结合地质条件和实际基础荷载进行技术多方案抗液化措施的经济性比较,推荐类似情况的特高压直流工程采用桩基础作为抗地震液化措施。     

特高压输电系统运行特征探讨

交流特高压线路空载电压随线路长度增加迅速升高，沿线产生的容性功率与线路长度和电压平方成比例增长，送电能力随线路长度增长迅速下降。交流特高压的优越性是中、短距离输电，直流特高压的优越性是长距离输电。交流同步大电网存在稳定破坏的隐患，全国电网大区间应采用直流异步互联网为宜。     

运行高压输电线路的环境保护

阐述了高压输电线路的环境因素与环境影响、高压输电线路电磁污染的危害,通过对国内不同地域高压输电线路电磁场强度的计算与实测分析,提出了加强电网环境保护技术监督应采取的治理措施。     

高压并联电抗器对750kV线路损耗影响机理研究

750kV线路普遍配置了大容量高压并联电抗器,但在线损分析时往往忽略高压电抗器对损耗的影响,造成750kV电网线损分析结果误差较大。基于此,建立了计及高压电抗器的750kV线路综合损耗模型,分析了高压电抗器对750kV线路综合损耗的影响机理。高压电抗器接入降低了750kV线路无功功率造成的有功损耗,但同时高压并联电抗器也产生有功损耗。随着750kV线路传输功率的增加,高压并联电抗器接入后的750kV线路综合损耗率将呈现先降低后升高的变化规律。在750kV线路电阻损耗和高压电抗器损耗近似相等时,线路综合线损率最低,线路运行经济性最优。     

HVDC transmission system using multilevel power converters based on dual three-phase two-level inverters

Multilevel converters are now an attractive solution for high-voltage direct-current (HVDC) electrical energy transmission systems. Unlike the well-known two-level voltage source converters, multilevel converters use 3 or more voltage levels or steps per leg to modulate the ac voltages, decreasing voltage distortion and reducing electromagnetic interference. This work presents a HVDC transmission system based on a new multilevel structure using a dual two-level converter topology. This structure attains multilevel operation and advantages using two well known three-phase voltage source two-level inverters connected to one three-phase open windings transformer. The proposed dual converter structure has two independent dc links allowing each inverter to process half of the total power. This arrangement is fitted with a control system designed to control the active and reactive power towards their specific set point values, while balancing the voltages of the two dc link capacitors in real time. Obtained results show the effectiveness of the proposed HVDC transmission system.     

Characteristics of the magnetic field under hybrid ac/dc high voltage transmission lines

In recent years, the possibility for ac and dc transmission lines running parallel to each other, sharing the same right-of-way (ROW) or even the same-tower has increased. Design of such hybrid ac/dc networks requires a precise calculation of the magnetic field around and under them. This paper presents quantitative analysis of the magnetic field at 1-m height above ground surface for different hybrid ac/dc transmission lines. Lateral profiles for typical 275, 132 (running in Kuwait), 500, 220 and 132 kV (running in Egypt) ac transmission lines after adding bipolar dc lines are presented. The magnetic vector potential concept, as extended to multi-conductor transmission lines employing the superposition principle is used to model and calculate the RMS values of the magnetic field generated by the hybrid ac/dc lines at any point in the space. The RMS values of the field are determined directly without dividing the ac supply cycle into a sufficient number of subintervals.     

基于数据驱动代理模型的城市输电网运行品质调节控制策略

传统电网运行品质调节控制忽略了高压配电网拓扑结构对潮流转供的作用。将高压配电网计入所提城市输电网运行品质调节控制策略中,通过高压配电网的拓扑重构,提升输电网运行品质。通过马尔科夫链蒙特卡洛抽样生成大量高压配电网拓扑数据,计算每种拓扑下的运行品质,包括线路损耗、母线电压、线路负载率和断面负载率。使用深度神经网络拟合高压配电网拓扑和以上输电网状态参数之间非线性关系,生成基于深度神经网络的城市输电网运行品质评估代理模型。该数据驱动代理模型可以实现快速高效的输电网状态评估。之后将数据驱动代理模型嵌入非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的寻优计算中,对高压配电网拓扑结构进行迭代,寻找到能提高城市输电网运行品质的拓扑重构策略。所提算法在某城市电网进行验证,显著提高了城市输电网运行品质。     

Suppression of DC line current oscillation of HVDC transmission system using voltage source forced commutation converter

The conventional converter used in an HVDC system requires line voltage to turn off the current flowing through a thyristor or a mercury-arc valve. Hence, the HVDC system cannot supply electric power to the system which has no ac source, such as a generator or a synchronous condenser. Thus, the HVDC system has some difficulties in operating with the weak system. The conventional solution to avoid these problems is to install large-capacity synchronous condensers which require considerable construction costs and maintenance. Another solution is the application of a forced commutation converter. The recent development of high-power and high-frequency semiconductor devices with fast gate turn-off ability (e.g., GTOs and SI thyristors) suggests the application of a voltage-source-type forced commutation converter (VSFC) to an HVDC system. To ensure the promising characteristics of the overall system, further investigation is of course necessary. The performance of dc transmission into a remote load-only system without ac source has been investigated by means of computer simulation. In many runs of a simulation program of the HVDC system using VSFC, we noticed that long sustaining oscillation of dc line current and dc voltage occurs when a large disturbance is applied. The performance is worse when series dc reactance (DCL) is installed to suppress higher harmonics of dc line current. To improve the performance of the HVDC system using VSFC, an attempt was made to install the L-R parallel damper circuit in series of dc transmission line. Simulation results when DCL and L-R damper are installed in series show that suppression of higher harmonics is as effective as the installation of DCL only, and the damping of oscillation also is substantial to improve the dynamic performance of the whole system.     

高压直流电流测量装置的应用现状与研究进展

高压直流电流测量装置为高压直流输电系统的线路控制和保护提供输入信号。随着我国直流输电系统电压等级的不断升高,系统中的直流电流的测量已成为一个新课题。文章首先综述了已在国内外直流输电工程中运行的高压直流电流测量装置的结构和工作原理,指出各自存在的问题。然后介绍了我国在高压直流电流测量技术领域的研究进展,主要涵盖零磁通直流电流互感器、有源式直流电流互感器、全光纤式直流电流互感器、基于巨磁电阻效应的直流电流互感器和基于光纤光栅器件的直流电流互感器,希望能为未来高压直流电流测量装置的设计、实施与运行维护提供有益的参考。     

负离子发生器原理与设计

介绍了负离子发生器的工作原理,设计出使用２２０Ｖ交流电源和＋１２Ｖ直流电源时的高压产生电路。阐发了笔者评价负离子发生器质量优、劣的观点。     

超高压线路保护研究现状

阐明了超高压电网线路保护的特点,详细介绍了现代微机保护中的线路差动保护、同杆输送线路保护、线路的行波保护以及线路距离保护的研究现状,指出超高压电网线路微机保护由于受线路分布参数的影响及复杂的运行环境而面临挑战。     

330kV输电线路CVT故障判断分析

通过对330kV线路电容式电压互感器(CVT)故障进行判断分析找出故障原因,并提出了改进措施。