输电线路接线方式及状态计算方法优化

超高压远距离输电线路可能具有几个中间变电站，用于对沿输电线路分布的大型负荷节点进行供电。这些输电线路在轻载和重载状态下可能安装无功功率补偿装置，输电线路可能的接线方式如图6.10所示。

图6.10 具有两个中间变电站的输电线路

a）输电线路回路 b）等值电路 c）输电线路的二端口网络表示

可以根据6.2.3节中所述的方法和方程（6.2），来计算有中间变电站的超高压输电线路的状态。区别仅仅在于，此处的自阻抗和互阻抗不只是使用了个别线路的阻抗，而是整个输电线路的阻抗。

输电线路可能被表示为，各个分段的等值电路和每个变电站等值负载的形式，或者是二端口网络的形式。借助于二端口网络参数，输电线路的自阻抗和互阻抗可以通过电路变换的形式得到。进一步地，输电线路计算按照分段进行：或者是从首端、或者是从末端开始。这取决于计算中所引入的原始数据（输电线路首端和末端的数据）。

根据原始数据的给定方式，可以使用各种计算方法。如果在重载状态下，给定P₁、U₁和U₂（或者P₂、U₁和U₂），可以使用6.2.3节中所述的方法。从式（6.2）中的第一个方程确定角度δ_1–2，然后由第二个方程得到第一个分段首端的无功功率Q_н1；进一步地，根据得到的第一个分段首端的数据U_н1、P_н1、Q_н1来确定这个分段的电压损耗和变电站А母线上的电压-U_А，同样可以确定第一个分段末端的有功和无功功率P_к1、Q_к1。

如果在变电站A的超高压母线上缺少维持电压手段，那么应该将所得到的UА同自耦变压器有载调压开关的调节范围进行比较。这对于评价此状态下变电站中间母线上的电压支撑能力是必须的。如果这个条件可以保证，则继续进行计算。

由变电站A超高压母线上的有功和无功功率平衡条件，可以得到第二个分段首端的有功和无功功率P_н2、Q_н2。然后，按照所介绍的方法得到变电站B超高压母线上的电压，同样将之与变电站B自耦变压器有载调压开关的调节范围进行比较。如果在这个变电站上，中压母线的电压支撑条件能够满足，那么可以接着计算第二个分段末端的状态参数P_к2、Q_к2和第三个分段首端的状态参数P_н3、Q_н3，进而确定第三个分段末端的状态参数P_к3、Q_к3。

在已知系统无功功率情况下，由无功功率的平衡条件，可以确定系统受端变电站补偿装置的功率，如6.2.3节中所示。

这个计算方法无论对于输电线路重载、还是轻载状态都是适用的。区别只是在于，所采取的电压值是U₁还是U₂。这对于分段校验轻载状态下、长度超过600km线路的中间区域内的电压同样是必须的。(www.xing528.com)

如果在本案例中，一个或者两个变电站超高压母线上电压超出允许界限之外（包括比允许值高或者低），那么必须安装无功补偿装置。上限就是变电站设备（见表6.1）的最高工作电压，下限是按照自耦变压器有载调压装置工作条件确定的最低允许电压。

补偿装置（无功电源或者用户）的功率和型号可以根据给定的、在允许范围内的电压值，由变电站超高压母线上的无功功率平衡条件来确定。如果使用的是可控补偿装置（同步调相机、静止调相机、可控电抗器等），那么变电站超高压母线上的电压可以认为是不变的，与输送功率无关。此时输电线路的状态计算方法就要发生变化：最终的线路被分为几个分段，每个分段处于具有电压不变母线的变电站之间。每段的状态计算与其他分段的状态有关。补偿装置的功率由装设补偿装置的变电站超高压母线上的无功功率平衡条件确定。

由于某种原因，给定的原始数据为一个节点上的状态参数，例如P₁、Q₁、U₁（或者P₂、Q₂、U₂），那么计算方法将完全不同。在此，按照第一个分段首端的数据确定电压U_А，并且其处于允许的界限范围内。然后，确定第二个分段首端的状态参数、以及电压U_В。如果最终的电压U_В超出允许界限范围，必须返回到输电线路的首端，改变所需要的无功功率方向。重复以上的计算步骤，直到电压U_В满足要求为止。此时，变电站B上的补偿装置可以确定，随即确定了第三分段的状态参数，进而可以计算下一个变电站。

图6.11 带有几个中间变电站的输电线路计算方法 （按照一个节点的数据U₁、P₁、Q₁）

本算法是在专门用于长线路状态计算的软件上实现的，在这个软件上，所有输电线路等值电路的节点被分为两种类型：部分恒功率节点（第一种类型）和电压不变节点（第二种类型）。在图6.11中，节点1、3、5、6是第二种类型的节点，第一分段的状态参数U₁、P₁、Q₁作为原始数据。按照这些数据，可以计算得到第二个节点的电压、以及第二个分段首端的状态参数。在第二种类型的节点上（节点2和4），电压可能在由自耦变压器有载调压开关调节范围所确定的界限内变化，随后可以计算得到电压U₃。因为第三个节点是第二种类型节点，电压U₃要与U_{3 зад}进行比较，进一步确定电压差：

ΔU₃=U₃-U_{3 зад}

如果ΔU₃＜ε（在此，ε为允许偏差），那么可以确定第二个分段末端的状态参数，并且由第三个节点的功率平衡条件可以得到第三个分段首端的功率。如果ΔU₃＞ε，则返回到第一个节点，并用迭代法修正功率Q₁，直到满足条件ΔU₃＜ε为止。同时，可以确定第三个节点上补偿装置的功率。对此，在U₃给定时能够确定第三个分段首端的功率，并按照其中的无功功率平衡条件得到补偿装置的功率。

所有分段均按照次序来进行计算。对第二种类型节点上的负荷功率进行汇总，所采取的补偿装置功率被确定。结果是输电线路上的所有节点、除了终端节点之外（节点6），都是第一种类型节点。在计算的最后阶段，如果U₆＞ε，再次返回到第一个节点，重复计算，直到条件ΔU₆＜ε满足为止。进一步地，能够计算得到节点电压向量之间的角度。到此，在此基础上的计算过程结束。