优化 9.1柔性线路的用途与功率控制方法

在20世纪后半期，很多发达国家都在大力建设输电线路。在此过程中，新线路的建造变得非常困难，这主要是由于与土地征用有关的问题。由不同电压等级线路组成的封闭网络的形成是复杂的。其中，线路的电压等级越低，过载的可能性越大，而对于超高压线路是欠载的。其原因是，在复杂的非均匀网络中缺乏强制分配潮流的手段。

负荷的持续增长要求提高现有线路的输电能力。而为了使潮流在输电线路之间进行最优分配，则需要对其状态进行控制，从而出现了需要对部分线路之间的功率进行强制分配的问题。因此，近年来关于这个问题解决方案的讨论越来越激烈。

目前，一系列可以控制交流线路潮流的装置正在被研制。并且，通常把装设这些装置的线路称为可控的，或者是柔性的线路^[1]。

柔性线路的用途在于：

1）保证复杂非均匀电网中线路之间的功率符合调度所要求的最优分布；

2）利用机电暂态过程中产生的阻尼振荡提高系统的稳定性；

3）在设计阶段提高线路的输电能力；

4）在严重的故障后状态下提高现有线路的输电能力，使其一直到导线发热的极限（对于相对较短的线路）。

可以看出，在20世纪60年代开始进行此方向研究的一些国家中（包括俄罗斯），已经对静止无功电源开展了全面的研究。这些装置可以稳定电网部分节点的电压，促进线路输电能力和系统稳定性的提高。目前，各种不同型号的装置正在被研究，其中一些样机正在被设计和生产。

但是，那时这些装置的广泛使用受阻于缺少必要的、半导体技术的器件：电力电子开关（闭锁晶闸管和电力晶体管）。这些器件可以根据外部指令接通和关闭。

目前，随着电力电子技术的发展，这些半导体器件正在被研制，并且已经具有足够高的参数。这使得可以生产出能够解决很多现代电工技术问题的装置。

对于无补偿线路，其所传输的有功功率可以由最简单的表达式来确定：

式中 U₁和U₂——线路两端的电压，或者更准确的来说，是线路两端所连接的网络节点电压；

x_л——线路的电抗；

δ——电压U₁和U₂之间的相角差。(www.xing528.com)

在图9.1a、b上列出了线路的相量图和角特性。其中的虚线表示长线路的功角特性，从中可以看出，线路所能传输的最大功率降低了。在图上同样标明了Р₀和δ₀——初始状态的功率和相角。

图9.1 线路所传输的功率与角度δ的关系

a）线路及其相量图 b）线路的功角特性

由式（9.1）可以看出，对线路所传输功率的控制可以通过下述方式实现：

1）稳定线路所连接的复杂网络节点电压、或者维持中间点上的电压在给定水平上，并且在允许的范围内改变上述电压；

2）改变线路两端电压的相角差；

3）改变线路的电抗；

4）上述方式的组合。

与上述手段相适应，能够控制交流线路输电能力和功率的装置可以实现下述功能：

1）控制和稳定电压；

2）改变相角；

3）改变线路的电抗；

4）实现对线路的补偿。