带中间变电站的输电线路同步状态分析

在本节中所分析的同步状态，主要发生在输电线路建造初期，在其第一分段上，只建造了线路的一条回路，以及在远方的发电厂中只是部分发电机被启用时；并且联系中间变电站和受端系统的输电线路第二分段，已经建成（此时其上的回路数量并不重要）。在图7.14a中，给出了此输电线路示意图。

如图7.14a所示，当断开开关B₁或者B₂时，可能产生同步状态。

图7.14 中间变电站上发电机的同步

a）输电线路示意 b）输电线路第一分段等值电路以及电压和无功功率分布曲线图

中间变电站上的开关B₂断开。此时，输电线路第一个分段的状态与上面所分析的、单个线路单向连接状态是相类似的，也可以由那些方程描述，其电压和无功功率分布的曲线图也是相类似的。

中间变电站母线上被分离的发电机与系统同步过程中，必须满足条件U′₂=U₂：

在此回路中，中间变电站母线上的电压U₂被确定为

U₂=U_сист-ΔU （7.71）

其中 ΔU——向中间变电站负载供电的线路第二个分段电压损耗，由已知的方法确定。线路第一分段首端的电压和无功功率在无电抗器情况下可以按照方程（7.1）和（7.5）确定。

此时，电压U₂和U₂′的修正可以通过调节发电机端电压的方式来保证，同样也可以借助于连接到线路末端的电抗器。电压U₂和U′₂修正方法的选择由具体的条件和输电线路特点来决定。

除此之外，因为在此状态下很大的无功功率从线路的第一分段流向输电线路母线，必须对是否采用连接到此线路上发电机来吸收无功功率的必要性进行校验。此时，必须考虑按照轻载状态条件装设在发电厂中的电抗器（必要时可以增加其数量）。而同样需要按照上述方法，考虑线路第一分段所有的电抗器、并校验连接到线路上发电机自励磁产生的可能性。

应该注意，在中间变电站上为了保证同步的进行，必须具有遥测手段和相应的通信通道，使得从中间变电站向远方发电厂传输必要的信息。

输电线路第一个分段的首端开关B₁断开（图7.15a）。从保证同步的观点出发，这是更为方便的，此时不再需要遥测和通信通道。所有这些必需的信息可以在发电厂直接得到，此时输电线路的等值电路如图7.15b、c所示。

图7.15 远方发电厂中发电机的同步

a）输电线路以及第一分段电压和无功功率分布示意图 b）П-型等值电路表示的线路 c）二端口网络表示的输电线路

中间变电站如果向负荷节点供电，而与中间的电力系统没有联系，那么可以以某个变电站超高压母线的恒定导纳Y来表示。

其中 S_ПС——中间变电站自耦变压器高压侧测量的功率模值。(www.xing528.com)

输电线路电压和无功功率分布曲线如图7.15a所示，其中第一分段无功功率分布在正半平面，因为在额定状态下其与有功功率的传输方向一致。

当线路首端无电抗器时，线路侧开关B₁上的电压U′₁可能超过U_{нб раб}。因此，为了保证电压恒等条件（U₁=U₁′）的满足，升高电压U₁到允许值之上是不可能的。而为了保证同步条件，要降低中间变电站上的电压U₂，但由于缺乏超高压母线上的电压调节手段，以及保证变电站负载的工作条件，这也是不允许的。

除此之外，应该考虑另一个特殊性，即第一分段很大的充电功率流向中间变电站超高压母线。如果这个充电功率在变电站中并没有完全被补偿，其剩余部分将顺着第二分段流向系统侧，从而可能导致中间变电站和系统超高压母线上的电压升高。

由此可以得出，当线路较长时，在输电线路的第一分段（包括其首端和末端）必须装设电抗器。在分段的首端装设电抗器是为了降低电压U₁′，而在分段的末端装设电抗器是为了补偿无功潮流。装设电抗器的必要性及其功率在状态参数计算过程中确定，而算法则依赖于输电线路分段的等值电路表示方法。

如果线路分段以П-型等值电路表示（图7.15b），计算采用迭代法进行。在迭代的第一步，系统和中间变电站母线上的电压被取为额定值（U₂=U_сист=U_ном）。当U₂=U_ном时，确定电压U₁′和线路第一分段末端的无功功率Q_к1，然后由变电站超高压母线上的无功功率平衡方程

Q_к1-Q_пс-Q_н2=0

得到线路第二分段首端的无功功率Q_н2。

进一步地，按照已知的方法确定第二分段线路上的电压损耗，并且在已知系统母线电压的情况下得到新的电压值U₂。然后再确定电压U₁′和无功功率Qк1。重复以上计算步骤，直到得到正确结果。经验表明，为了得到所需要的结果通常要进行2～3步迭代。

如果线路分段以二端口网络表示（见图7.15c），那么等值二端口网络的参数Аэ、B_э、C_э、D_э即被确定。而电压和系统功率由下列方程组得到：

从中当时

在得到U₁′的基础上，就能够确定在线路第一分段的首端装设电抗器的必要性。线路第一分段末端的状态参数由以下方程值得到：

从中当时，有：

进一步地，建立变电站超高压母线上的无功功率平衡方程，并确定在线路第一分段末端装设电抗器的必要性。如果需要装设电抗器，就应该在线路各个分段的等值二端口网络参数中体现出来，相应地也在整个等值二端口网络的参数中体现出来。

状态参数的确定按照上述方法进行。