[发明专利]基于电力电子换流技术的柔性半波输电系统及其调谐方法

说明书

本发明涉及一种基于电力电子换流技术的柔性半波输电系统及其调谐方法，输电系统包括远距离输电线路和输电线路柔性调谐装置。柔性调谐装置分为变频式和同步补偿式两种类型。变频式柔性调谐装置基于电力电子变频原理，通过调节输电频率来构造变频式半波输电系统。同步补偿式柔性调谐装置基于电力电子换流器同步补偿原理，通过调节输电线路的等效电气距离来构造同步补偿式半波输电系统。半波输电具有传输距离远、首末端电压稳定性好、输送功率理论极限为无穷大、无需安装无功补偿装置、无需设置中间开关站等优点，经济性甚至优于直流输电，特别适用于点对点、大容量、超远距离电力输配，对于跨洲、跨国输电以及偏远地区供电具有很强的竞争力。

技术领域

本发明涉及一种输电系统及其方法，具体讲涉及一种基于电力电子换流技术的柔性半波输电系统及其调谐方法。

背景技术

在全球能源互联的大背景下，为有效解决全球能源资源分布和市场需求严重失衡的问题，北极风能、赤道太阳能的集中规模化开发和跨洲、跨国远距离输配成为必然的趋势。传统交流输电受制于输送功率极限、无功电压控制、系统安全稳定等因素的制约，已经无法适应于超远距离输电。半波输电技术作为一种点对点、超远距离、大容量输电技方案，对于跨洲、跨国输电以及偏远地区供电具有很强的竞争力。

半波输电(HWACT，halfwavelengthAC transmission)是指输电的电气距离接近1个工频半波，即3000km(50Hz)或2600km(60Hz)的超远距离的三相交流输电。无损情况下的半波线路就像一台变比为-1的理想变压器，初级电压和次级电压大小相同、相位相反，具有首末端电压稳定性好、输送功率的理论极限无穷大等优点。同时，由于半波线路无需安装无功补偿装置，全线无需设置中间开关站，输电设备数量可大大减少，因而造价很低，经济性甚至优于直流输电。巴西为把亚马孙河流域的大水电送到负荷中心，把半波输电技术作为一种备选方案进行详细理论研究和仿真计算，并制定了500kV半波输电“北电南送”的工程方案。韩国也曾经研究过用半波输电将西伯利亚的水电送到韩国。2006年以来，国内开始研究半波输电，并以l000kV特高压半波输电、±800kV直流输电、±l000kV直流输电作为西电东送的备选方案进行了经济性分析，结果表明l000kV特高压半波输电的经济性更优。

半波输电的关键技术主要涉及输电线路调谐、潜供电流抑制、绝缘配合、沿线取电、保护安控等。目前，现有的半波输电方案基于无源型或T型网络进行输电线路调谐，一定程度上限制了半波输电技术的发展和应用。一方面，无源调谐网络对系统频率变化和双回线适应性较差，容易因失谐而失去半波特性；另一方面，无源调谐网络内部发生短路故障时，易引发谐振，产生幅值很高的过电压；其次，无源调谐仅适用于电气距离小于半波长的线路。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于电力电子换流技术的柔性半波输电系统及其调谐方法，本发明采用电力电子换流技术对输电线路进行柔性化调谐。柔性调谐装置分为变频式和同步补偿式两种类型。变频式柔性调谐装置基于电力电子变频原理，通过调节输电频率来构造变频式半波输电系统，解决偏远地区超远距离供电问题。同步补偿式柔性调谐装置基于电力电子换流器同步补偿原理，通过调节输电线路的等效电气距离来构造同步补偿式半波输电系统，解决超远距离跨洲、跨国输电问题。半波输电具有传输距离远、首末端电压稳定性好、输送功率理论极限为无穷大、无需安装无功补偿装置、无需设置中间开关站等优点，经济性甚至优于直流输电，特别适用于点对点、大容量、超远距离电力输配，对于跨洲、跨国输电以及偏远地区供电具有很强的竞争力。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于电力电子换流技术的柔性半波输电系统，其改进之处在于，所述系统包括调谐输电线路和柔性调谐装置；所述柔性调谐装置包括通过变频式柔性调谐装置和同步补偿式柔性调谐装置；所述变频式柔性调谐装置和同步补偿式柔性调谐装置均配置于调谐输电线路两端；通过变频式柔性调谐装置或同步补偿式柔性调谐装置实现半波长调谐。