输电线路智能地线管控系统的研制与应用

输电线路智能地线管控系统的研制与应用

董洋

国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司 内蒙古通辽 028000

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，构建输电线路智能地线管控系统，结合输电线路的电网稳定运行测试，进行输电线路的运维优化管理和调度，本文提出基于虚拟同步控制的输电线路智能地线管控系统，建立了矢量控制下输电线路智能地线管控等效电路模型，采用T型等效电路分析的方法进行输电线路智能地线管控的系统稳定性特征分析，求得输电线路智能地线管控的优化参数结构模型，基于虚拟同步控制方法，进行输电线路智能地线子侧变流器的控制结构优化，采用最大功率跟踪的方法进行智能地线管控系统的控制指令加载，实现输电线路电压定向管控，构建优化的输电线路智能地线管控系统。研究得知，本文方法进行输电线路智能地线管控的智能性较好，输电线路智能地线管控的无功环比例积分控制能力较强。

关键词:输电线路;智能地线;管控

引言

为了提高输电线路智能地线管控能力，构建输电线路智能地线管控系统，提出基于虚拟同步控制的输电线路智能地线管控系统，建立了矢量控制下输电线路智能地线管控等效电路模型。采用T型等效电路分析的方法进行输电线路智能地线管控的系统稳定性特征分析，求得输电线路智能地线管控的优化参数结构模型。基于虚拟同步控制方法，进行输电线路智能地线子侧变流器的控制结构优化，采用最大功率跟踪的方法进行智能地线管控系统的控制指令加载，实现输电线路电压定向管控，构建优化的输电线路智能地线管控系统。仿真结果表明，采用该方法进行输电线路智能地线管控的智能性较好，稳定控制能力较强，提高了输电线路智能地线管控的无功环比例积分控制能力。

1输电线路弧垂测量现状研究

目前，导地线弧垂的观测方法一般有异长法、等长法（平行四边形法）、角度法、平视法。在实际操作时，为了操作方便，避免档距或悬挂点高差在测量时的影响，减少现场计算量以及掌握弧垂的实际误差范围，应首先选用异长法和等长法。当客观条件受到限制，不能采用异长法和等长法观测时，可选用角度法进行观测。如果采用异长法、等长法和角度法都不能达到观测弧垂的允许范围或难以掌握实际观测误差时，才考虑用平视法来观测导线的弧垂。

2地线绝缘水平

地线绝缘水平主要考虑地线融冰电压及地线感应电压，地线融冰电压受控于已有高坡站融冰装置的输电电压，应满足直流融冰电压±11kV的要求。地线绝缘后，由于极导线与地线之间存在的静电耦合和电磁耦合，线路正常运行时会在地线上产生感应电压，线路检修时地线上的感应电压将对检修人员的安全造成很大威胁，从而增加线路运维难度。线路正常运行时的感应电压不应造成地线绝缘间隙击穿。根据溪洛渡右岸电站送电广东±500kV同塔双回直流输电线路工程、高坡换流站至肇庆±500kV直流输电线路工程的研究成果，单回线路正常运行时，地线不接地时感应电压较小，约为1-2kV，从减小地线感应电压的角度，可以将地线一端接地或首尾两端接地。本工程地线在非融冰期间采用分段绝缘、两点接地的运行方式，每一个融冰接线段的两端通过绝缘刀闸的开合与塔身建立有效接地点，实现融冰与非融冰的切换。同时，保证地线感应电压在运行的允许范围内。

3智能地线管控的虚拟同步控制

在上述建立了矢量控制下输电线路智能地线管控等效电路模型的基础上，进行输电线路智能地线管控系统的优化设计，本文提出基于虚拟同步控制的输电线路智能地线管控系统，采用T型等效电路分析的方法进行输电线路智能地线管控的系统稳定性特征分析，在最优的互感值Msr约束下，使得输出功率最大，求得输电线路智能地线管控的优化参数结构模型。随着控制增量的增加而减小，但是其它参数变化幅度非常小，由此构建了智能地线管控的虚拟同步控制模型，采用自适应控制的方法，进行输电线路智能地线管控和控制。

4仿真测试分析

为了测试本文方法在实现输电线路智能地线管控中的应用性能，采用MATLAB7进行仿真实验，控制器参数kp=1．25，k1=6．5，负载为0．05s，额定转矩为13N·m，等效控制反馈增益为12dB，超调量达到稳态值时的负载为200Ω，根据参数设定，进行输电线路智能地线管控。采用本文方法能有效实现输电线路智能地线管控，输出功率较高，提高了输电线路的输出效率。以单个线圈、相同激励和异相激励的测试输出效率，采用优化的输电线路智能地线管控下，提高了输出效率，采用本文方法进行输电线路智能地线管控的智能性较好，稳定控制能力较强，提高了输电线路智能地线管控的无功环比例积分控制能力。

5绝缘子放电间隙

地线绝缘必须同时满足防雷和融冰两项功能，地线需要选择有合适的放电间隙的绝缘子，才能确保雷击地线时放电间隙击穿，雷电流通过放电间隙形成的通道散流，以实现地线对导线的雷过电压保护。与棒－棒间隙、球－球间隙和羊角间隙相比，棒－板间隙击穿电压较低，结构稳定，击穿不易变形。因此，绝缘子并联间隙选择建议采用棒－板间隙。根据实验数据，在200mm以内的间隙在正常雷电波侵入时都能被击穿。依据DL/T5511—2016规范要求，融冰电压为25kV时，地线绝缘子在1000m时放电间隙不应低于45mm，经海拔修正，地线绝缘子在3500m时放电间隙不应低于65mm。综合覆冰工况下直流融冰绝缘子的耐压试验、已建直流线路地线融冰的运行经验，20mm冰区并联电气间隙统一取100mm，30mm、40mm冰区都取120mm。所有间隙电极均采用限位技术，保证运行过程中间隙值不受环境影响而变化。1)自动融冰接线装置目前，一般的地线融冰短接装置都需要施工人员上塔操作，在冰雪天气下操作极为困难，因此，研发了地线融冰自动接线装置，导电杆的一端与地线之间通过电缆(或软铜线)进行连接过流。当需要进行地线融冰时，操作塔底的电气控制箱，使传动机构带动导电杆打向合流装置，实现导－地线之间的连接。当融冰结束后，操作电气控制箱，使传动机构带动导电杆脱离合流装置，导－地线之间的连接断开。需要指出的是，当在融冰分段塔上安装导地线自动短接装置时，应按照短接装置的布置及附加荷载要求验算相应杆塔荷载。为便于融冰操作，融冰分段塔宜采用硬跳线。2)三工位刀闸为减少自动融冰接线装置的数量，融冰的分段塔处使用三工位刀闸，分别连接普通地线、OPGW和自动融冰接线装置，实现普通地线、OPGW共用自动融冰接线装置。

结语

提出输电线路分段地线感应取能方法，设计取能管理设备，在导线负荷电压满足所需条件的情况下，进行输电线路分段地线感应操作，实时在线监测输电线电压的稳定状况。提出输电线路架空地线承载力的监测，以某实际输电线路地线为研究对象，给出不同结构参数承载力，构建架空地线的测量模型，以此实现地线承载力的迭代监测。研究直流输电线路人工接地短路电流特性，以我国±500kV永福直流输电工程为背景，进行了直流输电线路末端或中间人工接地短路试验。测量与分析了直流系统短路电流及其分布情况。、构建优化的输电线路智能地线管控系统。最后进行仿真实验分析，展示了本文方法在提高输电线路智能地线管控能力方面的优越性能。

参考文献

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