本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定方法和裝置。

背景技術(shù)：

半波輸電是指輸電的電氣距離接近1個工頻半波，即3000千米(50赫茲)或2600千米(60赫茲)的超遠距離的三相交流輸電。作為一種新的超遠距離、大容量輸電形式，半波輸電線路全線無功自平衡，不需要無功補償設(shè)備，其系統(tǒng)簡單，設(shè)備數(shù)量少，經(jīng)濟性好，可靠性高，對于跨洲、跨國輸電以及偏遠地區(qū)供電具有很強競爭力。

自20世紀40年代，蘇聯(lián)學者a.a.wolf等人提出了半波交流輸電方式以來，對半波輸電的研究一直持續(xù)進行。1965年，美國的f.jhubert等人首次論述半波長輸電的調(diào)諧技術(shù)方案。1969年，印度的f.s.prabhakara等人通過仿真分析對自然半波長輸電線路和調(diào)諧半波長線路特性進行了分析。1988年，意大利學者f.iliceto等人提出電暈損耗影響線路的輸送極限，并能在一定程度上限制過電壓。進入21世紀，國外對半波長輸電技術(shù)的研究漸趨活躍。2006年國際大電網(wǎng)會議a3.13工作組對半波長輸電技術(shù)對工頻過電壓及斷路器瞬態(tài)恢復電壓問題進行了分析。2013年，俄羅斯學者通過在實驗室模擬半波長輸電線路的運行情況，在理論驗證及仿真研究方面取得了一定的成果。我國自2006年以來持續(xù)開展半波輸電的研究，在半波輸電的穩(wěn)態(tài)特性、暫態(tài)特性、過電壓、潛供電流、繼電保護等方面取得了豐富的理論成果。

盡管目前世界范圍內(nèi)尚未有半波輸電工程，但已有國家對半波輸電技術(shù)的實際工程應用開展了研究。韓國曾研究使用該技術(shù)將西伯利亞的水電送至韓國；巴西也將半波輸電技術(shù)作為一種備選方案把亞馬孫河流域的大水電送到負荷中心，并制定了500千伏半波輸電“北電南送”的工程方案，中國也提出了半波交流輸電真型線路初步試驗方案。

半波輸電線路的穩(wěn)態(tài)電壓特性是半波輸電的基本運行特性，是半波輸電區(qū)別于傳統(tǒng)交流短傳輸線路的重要特性，是各理論研究開展的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有技術(shù)中有從入、反射波與無功需求兩個方面對其電壓分布進行了定性分析，對電壓靈敏度的分析目前尚未有準確的定量分析。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平的半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定方法，包括：

獲取半波長輸電線路的參數(shù)；

根據(jù)半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型；

根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度。

所述半波長輸電線路的參數(shù)包括半波長輸電線路末端的有功功率和無功功率，以及半波長輸電線路的頻率。

所述根據(jù)半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型包括：

建立如下式的半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型：

其中，x表示距離半波長輸電線路距離線路末端的長度，表示x處的相電壓，f表示半波長輸電線路的頻率，v表示光速，p2和q2分別表示半波長輸電線路線路末端的有功功率和無功功率，j表示復數(shù)單位。

所述電壓靈敏度包括電壓對有功功率的靈敏度、電壓對無功功率的靈敏度以及電壓對頻率的靈敏度。

所述根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度包括：

根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對有功功率的靈敏度：

其中，sp表示電壓對有功功率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

所述根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度包括：

根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對無功功率的靈敏度：

其中，sq表示電壓對無功功率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

所述根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度包括：

根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對頻率的靈敏度：

其中，sf表示電壓對頻率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

本發(fā)明的另一目的在于提供一種半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定裝置，包括：

采集模塊，用于獲取半波長輸電線路的參數(shù)；

建模模塊，用于根據(jù)半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型；

確定模塊，用于根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度。

所述采集模塊采集的半波長輸電線路的參數(shù)包括半波長輸電線路末端的有功功率和無功功率，以及半波長輸電線路的頻率。

所述建模模塊具體用于：

建立如下式的半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型：

其中，x表示距離半波長輸電線路距離線路末端的長度，表示x處的相電壓，f表示半波長輸電線路的頻率，v表示光速，p2和q2分別表示半波長輸電線路線路末端的有功功率和無功功率，j表示復數(shù)單位。

所述電壓靈敏度包括電壓對有功功率的靈敏度、電壓對無功功率的靈敏度以及電壓對頻率的靈敏度。

所述確定模塊具體用于：

根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對有功功率的靈敏度：

其中，sp表示電壓對有功功率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

所述確定模塊具體用于：

根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對無功功率的靈敏度：

其中，sq表示電壓對無功功率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

所述確定模塊具體用于：

根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對頻率的靈敏度：

其中，sf表示電壓對頻率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1)本發(fā)明提供的半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定方法，先采集半波長輸電線路的參數(shù)；然后根據(jù)半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型；最后根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度；可有效提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行水平

2)本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)模型，計算半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度，反映半波長線路沿線電壓與負荷有功功率、負荷無功功率以及系統(tǒng)頻率變化的關(guān)系；

2)本發(fā)明可用于半波長輸電系統(tǒng)的理論與仿真分析、實際半波長線路的運行和控制，有利于系統(tǒng)運行、分析人員采取有效的控制措施，提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例1

本發(fā)明實施例1提供一種半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定方法，具體流程圖如圖1所示，具體過程如下：

s101：獲取半波長輸電線路的參數(shù)；

s102：根據(jù)s101采集的半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型；

s103：根據(jù)s102建立的半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度。

上述s101中的半波長輸電線路的參數(shù)包括半波長輸電線路末端的有功功率和無功功率，以及半波長輸電線路的頻率。

本發(fā)明實施例1采用多機無窮大系統(tǒng)，送端機組經(jīng)過半波長線路向末端負荷輸送功率。通過調(diào)整發(fā)電機出力，使得系統(tǒng)輸送自然功率。

s102中，根據(jù)半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型具體過程如下：

略去電阻r0和電導g0，半波長輸電線路距離線路末端x處的電壓如下式：

其中，x表示距離半波長輸電線路距離線路末端的長度，和分別表示半波長輸電線路線路末端的相電壓和相電流，p2和q2分別表示半波長輸電線路線路末端的有功功率和無功功率，j表示復數(shù)單位，zc為線路的特征阻抗，β為線路的傳播常數(shù)。

以和自然功率為基準取標幺值，則有zc＝1，其中表示半波長輸電線路線路末端的復功率，為的共軛復數(shù)，于是可得：

其中，β為中間變量，且f表示半波長輸電線路的頻率，v表示光速，于是即可建立如下式的半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型：

然后，通過電壓對半波長線路末端側(cè)有功功率、無功功率以及線路頻率的一階導數(shù)，根據(jù)f＝50hz，v＝3×10⁸m/s分別得到電壓對有功功率的靈敏度、電壓對無功功率的靈敏度以及電壓對頻率的靈敏度，具體分為以下兩種情況：

(1)當p＝1，q＝0，半波長線路中點，x＝λ/4處：

其中，m＝2πx/v，于是mf＝π/2，于是：

(2)當負荷功率p＝1，q＝0.5時，半波長線路末端，x＝λ/2處：

其中，m＝2πx/v，于是于是：

實施例2

本發(fā)明實施例2提供一種半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓靈敏度的確定裝置，具體包括采集模塊、建模模塊和確定模塊，下面分別介紹這3個模塊的功能：

其中的采集模塊，主要用于采集半波長輸電線路的參數(shù)；

其中的建模模塊，主要用于根據(jù)半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型；

其中的確定模塊，主要用于根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度。

上述的采集模塊采集的半波長輸電線路的參數(shù)包括半波長輸電線路末端的有功功率和無功功率，以及半波長輸電線路的頻率。

上述的建模模塊根據(jù)半波長輸電線路的參數(shù)建立半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型具體過程如下：

略去電阻r0和電導g0，半波長輸電線路距離線路末端x處的電壓如下式：

其中，x表示距離半波長輸電線路距離線路末端的長度，和分別表示半波長輸電線路線路末端的相電壓和相電流，p2和q2分別表示半波長輸電線路線路末端的有功功率和無功功率，j表示復數(shù)單位，zc為線路的特征阻抗，β為線路的傳播常數(shù)。

以和自然功率為基準取標幺值，則有zc＝1，其中表示半波長輸電線路線路末端的復功率，為的共軛復數(shù)，于是可得：

其中，β為中間變量，且f表示半波長輸電線路的頻率，v表示光速，于是即可建立如下式的半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型：

上述的確定模塊根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定電壓靈敏度包括電壓對有功功率的靈敏度、電壓對無功功率的靈敏度以及電壓對頻率的靈敏度，下面分別介紹三種靈敏度的確定過程：

(1)根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對有功功率的靈敏度：

其中，sp表示電壓對有功功率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

(2)根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對無功功率的靈敏度：

其中，sq表示電壓對無功功率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

(3)根據(jù)半波長輸電線路穩(wěn)態(tài)電壓模型確定如下式的電壓對頻率的靈敏度：

其中，sf表示電壓對頻率的靈敏度，為的模值，m、n均為中間變量，且m＝2πx/v，

為了描述的方便，以上所述裝置的各部分以功能分為各種模塊或單元分別描述。當然，在實施本申請時可以把各模塊或單元的功能在同一個或多個軟件或硬件中實現(xiàn)。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。