CN107834528A - 半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法和装置，首次定义了半波长输电线路功率波动过电压，并确定了功率波动过电压的特性，同时还通过辅助控制策略、避雷器的均匀配置策略以及差异化配置策略，最终实现半波长输电线路功率波动过电压的优化控制。可有效解决半波长输电系统功率波动过电压问题，并能够保证半波长输电系统安全运行。本发明的辅助控制策略可缩短功率波动过电压的持续时间，并降低功率波动过电压的幅值，从而降低半波长输电线路沿线避雷器的吸收能量，使得半波长输电线路沿线避雷器配置数目减少，不仅对避雷器的配置实现了优化，而且降低了避雷器的配置成本。

Description

半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法和装置。

背景技术

半波长输电技术(half wave-length AC transmission，HWACT)是指输电的电气距离接近一个工频半波长，即约3000km(50Hz)或约2600km(60Hz)超远距离的三相交流输电技术，全线无功自平衡，无须安装无功补偿设备，无须设置中间开关站。其输电能力强、经济性和可靠性较好、可以实现远距离同步联网。随着全球能源互联网的推进，半波输电作为一种适用于大规模电力洲际输送方案得到了广泛关注。

但半波长输电的工程应用还亟需解决一些诸如安全稳定控制、过电压与潜供电流抑制、继电保护配置等的技术问题，其中过电压的抑制是制约半波长输电应用的关键问题之一。由于半波长输电线路的特殊线路结构，使其过电压的特点与常规输电线路有很大差异。在单相接地、两相对地短路、三相接地短路及相间短路等故障条件下，半波长输电线路的半波长特性受到破坏，在容升效应及参数谐振的作用下，故障相及邻近健全相激发的暂态过电压问题极为突出，严重故障点可达数倍，是半波长输电线路过电压抑制的重点。

半波长输电线路出现的过电压会导致半波长输电系统不能安全运行，目前通过在半波长输电线路上加装避雷器对半波长输电线路出现的过电压进行抑制，但是由于半波长输电线路的沿线电压与其自身传输功率的特殊关系，还存在另外一种过电压现象，该抑制措施不能解决半波长输电线路所出现这类过电压问题。另一方面，在半波长输电线路区内故障情况下，半波长输电线路上可能会出现较高幅值的功率波动，导致半波长交流输电系统的暂态稳定极限和输电能力降低。

发明内容

为了克服上述现有技术中半波长输电线路因故障出现的过电压导致半波长输电系统不能安全运行的不足，本发明提供一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法和装置，先确定半波长输电线路的辅助控制策略和避雷器的均匀配置策略，并确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量，然后根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，最后判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正，实现对半波长输电线路功率波动过电压的优化控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，包括：

确定预先设置的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量；

根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量；

判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正；

所述辅助控制策略包括：

在单相接地故障发生时刻和故障相断路器跳闸时刻之间的某时刻闭合半波长输电线路沿线的高速接地开关，经过第一时间间隔，断开高速接地开关；再经过第二时间间隔，故障相断路器合闸。

所述半波长输电线路的功率波动过电压包括半波长输电线路上发生故障情况下产生的功率波动超过自然功率时，半波长输电线路上出现的过电压；

所述功率波动过电压的幅值正比于功率波动与半波长输电线路自然功率的比值；

所述功率波动过电压的持续时间与半波长输电线路的功率波动时间一致；

若故障为单相瞬时接地故障，所述单相瞬时接地故障的故障过程包括故障期间过程、重合闸过程和摇摆过程。

所述均匀配置策略按照以下过程确定：

以固定长度将半波长输电线路均匀划分为多个线路单元，并在每个线路单元的端点装设相同组数的避雷器。

所述辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量按照以下过程确定：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量。

所述根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略包括：

以单组避雷器的最大吸收能量不超过避雷器吸收能量耐受能力的80％、每个避雷器安装位置最多装设两组避雷器以及优先在线路单元末端装设避雷器为原则，在每个线路单元的末端端点和内部安装避雷器。

所述线路单元的末端端点和内部安装避雷器包括：

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装数目，包括：

设线路单元的末端端点和内部共安装m组避雷器，均匀配置策略中避雷器的最大吸收能量为E_U，当E_U＜0.8E_M时，m＝1；当E_U≥0.8E_M时，m＝[E_U/0.8E_M]，[]表示四舍五入取整，其中，E_M为避雷器吸收能量耐受能力；

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置，包括：

m＝1时，在线路单元末端端点安装一组避雷器；

m＝2时，在线路单元末端端点安装两组避雷器；

m≥3时，线路单元末端端点安装两组避雷器，剩余的避雷器配置按照以下方式在线路单元内部：

剩余的避雷器配置在与线路单元末端端点距离为d、2d、…、kd的位置处，其中，k为自然数，d表示半波长输电线路的档距，m为偶数时，m为奇数时，

所述确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量包括：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量。

所述功率波动限制要求包括：

1)变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.，且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s；

2)半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能；

3)半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力。

所述对差异化配置策略进行优化包括：

设半波长输电线路上避雷器安装位置为L₁,…,L_h,…,L_H，单组避雷器最大吸收能量为E_h，h＝1,2,…,H，H表示半波长输电线路上避雷器的安装位置总数；

若E_h＜0.5E_M且线路单元末端端点和内部共有至少两组避雷器，按照从线路单元首端向线路单元末端每次减少一组避雷器的原则更新差异化配置策略，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型，结合辅助控制策略确定更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，并判断更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若是，将更新之后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略，否则将未更新的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若0.5E_M≤E_h≤E_M且辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，则将差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

所述对差异化配置策略进行修正包括：

设线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置为L₁,…,L_i,…,L_N，i＝1,2,…,N，N表示线路单元中避雷器安装位置总数，L_i表示第i个安装位置；

若L_i靠近L₁，则在L₁以及靠近线路单元首端且与L₁距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若L_i靠近L_N，则在靠近半波长输电线路末端且与L_N距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

另一方面，本发明提供一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，包括：

第一确定模块，用于确定预先设置的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量；

第二确定模块，用于根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量；

判断模块，用于判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正；

所述辅助控制策略包括：

在单相接地故障发生时刻和故障相断路器跳闸时刻之间的某时刻闭合半波长输电线路沿线的高速接地开关，经过第一时间间隔，断开高速接地开关；再经过第二时间间隔，故障相断路器合闸。

所述半波长输电线路的功率波动过电压包括半波长输电线路上发生故障情况下产生的功率波动超过自然功率时，半波长输电线路上出现的过电压；

所述功率波动过电压的幅值正比于功率波动与半波长输电线路自然功率的比值；

所述功率波动过电压的持续时间与半波长输电线路的功率波动时间一致；

若故障为单相瞬时接地故障，所述单相瞬时接地故障的故障过程包括故障期间过程、重合闸过程和摇摆过程。

所述第一确定模块按照以下过程确定均匀配置策略：

以固定长度将半波长输电线路均匀划分为多个线路单元，并在每个线路单元的端点装设相同组数的避雷器。

所述第一确定模块按照以下过程确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量。

所述第二确定模块根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量，并按照以下过程确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略：

以单组避雷器的最大吸收能量不超过避雷器吸收能量耐受能力的80％、每个避雷器安装位置最多装设两组避雷器以及优先在线路单元末端装设避雷器为原则，在每个线路单元的末端端点和内部安装避雷器。

所述第二确定模块按照以下过程在线路单元的末端端点和内部安装避雷器：

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装数目，包括：

设线路单元的末端端点和内部共安装m组避雷器，均匀配置策略中避雷器的最大吸收能量为E_U，当E_U＜0.8E_M时，m＝1；当E_U≥0.8E_M时，m＝[E_U/0.8E_M]，[]表示四舍五入取整，其中，E_M为避雷器吸收能量耐受能力；

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置，包括：

m＝1时，在线路单元末端端点安装一组避雷器；

m＝2时，在线路单元末端端点安装两组避雷器；

m≥3时，线路单元末端端点安装两组避雷器，剩余的避雷器配置按照以下方式在线路单元内部：

剩余的避雷器配置在与线路单元末端端点距离为d、2d、…、kd的位置处，其中，k为自然数，d表示半波长输电线路的档距，m为偶数时，m为奇数时，

所述第二确定模块按照以下过程确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量。

所述判断模块用于确定以下功率波动限制要求：

1)变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.，且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s；

2)半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能；

3)半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力。

所述第三确定模块按照以下过程对差异化配置策略进行优化：

设半波长输电线路上避雷器安装位置为L₁,…,L_h,…,L_H，单组避雷器最大吸收能量为E_h，h＝1,2,…,H，H表示半波长输电线路上避雷器的安装位置总数；

若E_h＜0.5E_M且线路单元末端端点和内部共有至少两组避雷器，按照从线路单元首端向线路单元末端每次减少一组避雷器的原则更新差异化配置策略，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型，结合辅助控制策略确定更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，并判断更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若是，将更新之后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略，否则将未更新的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若0.5E_M≤E_h≤E_M且辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，则将差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

所述第三确定模块按照以下过程对差异化配置策略进行修正：

设线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置为L₁,…,L_i,…,L_N，i＝1,2,…,N，N表示线路单元中避雷器安装位置总数，L_i表示第i个安装位置；

若L_i靠近L₁，则在L₁以及靠近线路单元首端且与L₁距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若L_i靠近L_N，则在靠近半波长输电线路末端且与L_N距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法中，先确定预先设置的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量，然后根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，最后判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正，实现对半波长输电线路功率波动过电压的优化控制；

本发明提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置包括用于确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量的第一确定模块、用于确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量的第二确定模块以及用于判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求的判断模块，实现对半波长输电线路功率波动过电压的优化控制；

本发明提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法首次定义了半波长输电线路功率波动过电压，并确定了功率波动过电压包括功率波动过电压的幅值正比于功率波动与半波长输电线路自然功率的比值以及功率波动过电压的持续时间与半波长输电线路的功率波动时间一致两方面的特性，对半波长输电线路的研究提供基础；

本发明提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法中的功率波动限制要求包括变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s、半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能以及半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力共三个方面，为功率波动过电压的优化控制提供了判断依据；

本发明提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法可有效解决半波长输电系统功率波动过电压问题，并能够保证半波长输电系统安全运行，同时为半波长输电线路功率波动过电压的抑制提供依据和基础；

本发明提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法解决了半波长输电技术面临的新型过电压(即半波长输电线路的功率波动过电压)技术难题，对半波长交流输电技术试验工程的实施提供有力的技术支撑；

本发明提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法中的辅助控制策略可缩短功率波动过电压的持续时间，并降低功率波动过电压的幅值，从而降低半波长输电线路沿线避雷器的吸收能量，使得半波长输电线路沿线避雷器配置数目减少，不仅对避雷器的配置实现了优化，而且降低了避雷器的配置成本。

附图说明

图1是本发明实施例1中半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法流程图；

图2是本发明实施例1中半波长输电线路发生单相接地瞬时故障时序及过程示意图；

图3是本发明实施例2中半波长输电系统接线示意图；

图4是本发明实施例2中特高压半波长输电线路单相瞬时接地故障过程健全相首端三个阶段功率波形图；

图5是本发明实施例2中单相瞬时接地故障过程中特高压输电半波长输电线路的功率波动过电压分布特性示意图；

图6是本发明实施例2中单相瞬时接地故障过程中特高压输电半波长输电线路健全相线路中部三个阶段功率波动过电压波形图；

图7是本发明实施例2中均匀配置策略下特高压输电半波长输电线路沿线避雷器最大吸收能量分布特性示意图；

图8是本发明实施例2中辅助控制策略和差异化配置策略下特高压半输电波长线路沿线线路单元需要配置避雷器数量示意图；

图9是本发明实施例2中特高压半波长输电线路差异化配置策略下第8个线路单元5组避雷器配置策略示意图；

图10是本发明实施例2中特高压半波长输电线路差异化配置策略下第10个线路单元6组避雷器配置策略示意图；

图11是本发明实施例2中辅助控制策略和差异化配置策略下特高压半波长输电线路的功率波动过电压波形图；

图12是本发明实施例2中辅助控制策略和差异化配置策略下特高压半波长输电线路沿线避雷器最大吸收能量分布图；

图13是本发明实施例2中优化后的差异化配置策略和辅助控制策略下特高压半波长输电线路的功率波动过电压波形图；

图14是本发明实施例2中优化后的差异化配置策略和辅助控制策略下特高压半波长输电线路沿线避雷器最大吸收能量分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明实施例1提供了一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：

S101：确定预先设置的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量；

S102：根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量；

S103：判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正。

上述的半波长输电线路的功率波动过电压包括半波长输电线路上发生故障情况下产生的功率波动超过自然功率时，半波长输电线路上出现的过电压；

上述功率波动过电压的幅值正比于功率波动与半波长输电线路自然功率的比值；

上述功率波动过电压的持续时间与半波长输电线路的功率波动时间一致；

若故障为单相瞬时接地故障，单相瞬时接地故障的故障过程包括故障期间过程、重合闸过程和摇摆过程，具体的半波长输电线路发生单相接地瞬时故障时序及过程如图2所示，图2中的t₀为半波长输电线路发生单相接地故障时刻，t_B1为故障相断路器跳闸时刻，t_B2为故障相断路器重合闸时刻。

上述S101具体包括以下步骤：

1、确定以下半波长输电线路的辅助控制策略：

半波长输电线路在图2所示的t₀时刻发生单相接地故障故障，单相接地故障发生后，高速接地开关根据接收的动作命令在t_H1时刻闭合(即t_H1在t₀～t_B1之间)，经过第一时间间隔T₁，高速接地开关根据接收的动作命令在t_H2时刻断开；再经过第二时间间隔T₂，故障相断路器在t_B2时刻合闸。

2、确定以下半波长输电线路沿线避雷器的均匀配置策略：

以固定长度将半波长输电线路均匀划分为多个线路单元，并在每个线路单元的端点装设相同组数的避雷器；

3、按照以下过程确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量。

上述S102具体包括以下步骤：

1、根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，具体过程如下：

以单组避雷器的最大吸收能量不超过避雷器吸收能量耐受能力的80％、每个避雷器安装位置最多装设两组避雷器以及优先在线路单元末端装设避雷器为原则，在每个线路单元的末端端点和内部安装避雷器，线路单元的末端端点和内部安装避雷器的具体过程如下：

1)确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装数目，包括：

设线路单元的末端端点和内部共安装m组避雷器，均匀配置策略中避雷器的最大吸收能量为E_U，当E_U＜0.8E_M时，m＝1；当E_U≥0.8E_M时，m＝[E_U/0.8E_M]，[]表示四舍五入取整，其中，E_M为避雷器吸收能量耐受能力；

2)确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置，包括：

m＝1时，在线路单元末端端点安装一组避雷器；

m＝2时，在线路单元末端端点安装两组避雷器；

m≥3时，线路单元末端端点安装两组避雷器，剩余的避雷器配置按照以下方式在线路单元内部：

剩余的避雷器配置在与线路单元末端端点距离为d、2d、…、kd的位置处，其中，k为自然数，d表示半波长输电线路的档距，m为偶数时，m为奇数时，

2、按照下述过程确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量。

上述S103具体包括以下步骤：

1、确定如下功率波动限制要求：

1)变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.，且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s；

2)半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能；

4)半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力。

2、辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求情况下，按照下述过程对差异化配置策略进行优化：

设半波长输电线路上避雷器安装位置为L₁,…,L_h,…,L_H，单组避雷器最大吸收能量为E_h，h＝1,2,…,H，H表示半波长输电线路上避雷器的安装位置总数；具体分为以下两个方面：

1)若E_h＜0.5E_M且线路单元末端端点和内部共有至少两组避雷器，按照从线路单元首端向线路单元末端每次减少一组避雷器的原则更新差异化配置策略，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型，结合辅助控制策略确定更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，并判断更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若是，将更新之后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略，否则将未更新的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

2)若0.5E_M≤E_h≤E_M且辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，则将差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

3、辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量不能同时满足功率波动限制要求情况下，按照下述过程对差异化配置策略进行修正：

设线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置为L₁,…,L_i,…,L_N，i＝1,2,…,N，N表示线路单元中避雷器安装位置总数，L_i表示第i个安装位置；具体分为以下两个方面：

1)若L_i靠近L₁，则在L₁以及靠近线路单元首端且与L₁距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

2)若L_i靠近L_N，则在靠近半波长输电线路末端且与L_N距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，这些设备解决问题的原理与半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法相似，本发明实施例提供的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置包括第一确定模块、第二确定模块和判断模块，下面分别这几个模块的功能进行详细说明：

其中的第一确定模块，用于确定预先设置的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量；

其中的第二确定模块，用于根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量；

其中的判断模块，用于判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正；

半波长输电线路的功率波动过电压包括半波长输电线路上发生故障情况下产生的功率波动超过自然功率时，半波长输电线路上出现的过电压；

所述功率波动过电压的幅值正比于功率波动与半波长输电线路自然功率的比值；

功率波动过电压的持续时间与半波长输电线路的功率波动时间一致；

若故障为单相瞬时接地故障，单相瞬时接地故障的故障过程包括故障期间过程、重合闸过程和摇摆过程，具体的半波长输电线路发生单相接地瞬时故障时序及过程如图2所示，图2中的t₀为半波长输电线路发生单相接地故障时刻，t_B1为故障相断路器跳闸时刻；t_B2为故障相断路器重合闸时刻。

一方面，上述第一确定模块确定的辅助控制策略如下：

半波长输电线路在图2所示的t₀时刻发生单相接地故障故障，单相接地故障发生后，高速接地开关根据接收的动作命令在t_H1时刻闭合(即t_H1在t₀～t_B1之间)，经过第一时间间隔T₁，高速接地开关根据接收的动作命令在t_H2时刻断开；再经过第二时间间隔T₂，故障相断路器在t_B2时刻合闸。

另一方面，上述的第一确定模块确定的均匀配置策略如下：

以固定长度将半波长输电线路均匀划分为多个线路单元，并在每个线路单元的端点装设相同组数的避雷器。

再一方面，上述的第一确定模块按照以下过程确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量。

一方面，上述的第二确定模块根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量，并按照以下过程确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略：

以单组避雷器的最大吸收能量不超过避雷器吸收能量耐受能力的80％、每个避雷器安装位置最多装设两组避雷器以及优先在线路单元末端装设避雷器为原则，在每个线路单元的末端端点和内部安装避雷器。

另一方面，上述的第二确定模块按照以下过程在线路单元的末端端点和内部安装避雷器：

1)确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装数目，包括：

设线路单元的末端端点和内部共安装m组避雷器，均匀配置策略中避雷器的最大吸收能量为E_U，当E_U＜0.8E_M时，m＝1；当E_U≥0.8E_M时，m＝[E_U/0.8E_M]，[]表示四舍五入取整，其中，E_M为避雷器吸收能量耐受能力；

2)确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置，包括：

m＝1时，在线路单元末端端点安装一组避雷器；

m＝2时，在线路单元末端端点安装两组避雷器；

m≥3时，线路单元末端端点安装两组避雷器，剩余的避雷器配置按照以下方式在线路单元内部：

剩余的避雷器配置在与线路单元末端端点距离为d、2d、…、kd的位置处，其中，k为自然数，d表示半波长输电线路的档距，m为偶数时，m为奇数时，

再一方面，第二确定模块按照以下过程确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量。

一方面，上述的判断模块确定以下功率波动限制要求：

1)变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.，且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s；

2)半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能；

3)半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力。

另一方面，辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求情况下，第三确定模块按照以下过程对差异化配置策略进行优化：

设半波长输电线路上避雷器安装位置为L₁,…,L_h,…,L_H，单组避雷器最大吸收能量为E_h，h＝1,2,…,H，H表示半波长输电线路上避雷器的安装位置总数；分为以下两种情况：

1)若E_h＜0.5E_M且线路单元末端端点和内部共有至少两组避雷器，按照从线路单元首端向线路单元末端每次减少一组避雷器的原则更新差异化配置策略，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型，结合辅助控制策略确定更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，并判断更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若是，将更新之后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略，否则将未更新的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

2)若0.5E_M≤E_h≤E_M且辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，则将差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

再一方面，辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量不能同时满足功率波动限制要求情况下，第三确定模块按照以下过程对差异化配置策略进行修正：

设线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置为L₁,…,L_i,…,L_N，i＝1,2,…,N，N表示线路单元中避雷器安装位置总数，L_i表示第i个安装位置；分为以下两种情况：

1)若L_i靠近L₁，则在L₁以及靠近线路单元首端且与L₁距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

2)若L_i靠近L_N，则在靠近半波长输电线路末端且与L_N距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

实施例2

本发明实施例2以单回特高压半波长输电系统为例，对半波长交流输电线路功率波动过电压的控制方法进行说明：

某点对网特高压半波长输电系统接线示意图如图3所示，其送端采用10台600MW机组升压至1000kV，通过单回架设的3000km线路接入受端系统，受端直接接入1000kV电网。受端采用单机无穷大系统，半波长线路接入前其短路容量为40kA。其最大输送功率按5000MW设计。1000kV单回线路的近似序参数如表1所示：

表1

忽略线路损耗，根据表1可得到特高压线路波阻抗为Z_c＝245.8Ω，1050kV下自然功率为4485MW(1p.u.)，波长为5898km，精确半波长为2949km。研究中设定半波长交流线路长度为3000km，共30段，每段100km。

特高压半波长输电系统沿线避雷器额定电压为876kV，其吸收能量耐受能力E_M为42MJ。

特高压半波长输电线路两端和距首末端300、600、900、1300km处装设高速接地开关，共配置10个高速接地开关。

本发明实施例2提供的半波长输电系统功率波动过电压的优化控制方法具体过程如下：

步骤1：确定预先设置的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略中功率波动过电压作用下避雷器的最大吸收能量：

步骤1-1：当特高压半波长输电线路在发生单相瞬时故障情况下，半波长线路上存在高幅值的功率波动，如图4所示。当功率波动超过自然功率时，半波长线路沿线出现过电压，沿线过电压极值点位于线路中段，如图5所示。极值点位置的过电压如图6所示，其幅值(标幺值)正比于功率波动与自然功率的比值，过电压持续时间与功率波动的时间一致。该过电压即为本发明定义的功率波动过电压。功率波动过电压特征在于暂时过电压范畴，幅值高、持续时间长，沿线覆盖面积广。

步骤1-2：以单相瞬时接地故障作为半波长线路功率波动过电压研究故障工况，并将单相瞬时接地过程划分为故障过程、重合闸期间及重合闸成功后的系统摇摆过程共三个阶段。半波长输电线路发生单相接地故障时刻t₀为4s，故障相断路器跳闸时刻为t_B1为4.125s；故障相断路器重合闸时刻t_B2为5.025s。

步骤1-3：确定半波长输电线路的辅助控制策略：系统在单相瞬时接地故障情况下，沿线10个高速接地开关根据接收的动作命令在t_H1时刻闭合(t_H1为4.08s)，其中t_H1在t₀～t_B1之间时刻；经过设定时间间隔T₁＝0.74s，沿线高速接地开关根据接收的动作命令在t_H2时刻断开(t_H2为4.82s)；再经过设定时间间隔T₂＝0.25s，故障相断路器在t_B2时刻合闸。

步骤1-4：以固定长度100km将特高压半波长输电线路均匀划分为30个线路单元，并在每个线路单元的端点装设2组避雷器。

步骤1-5：半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下下避雷器的最大吸收能量按照以下过程确定：在特高压半波长输电线路最大输电能力5000MW条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定优化策略和均匀配置策略下，单相瞬时接地故障过程中功率波动过电压作用下的避雷器的最大吸收能量，如图7所示。

步骤2：根据半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略中半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和功率波动过电压作用下避雷器的最大吸收能量：

步骤2-1：根据半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定特高压半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略包括：以单组避雷器的最大吸收能量不超过避雷器吸收能量耐受能力的80％和每个避雷器安装位置最多装设两组避雷器为原则，在每个线路单元的端点和线路单元内部装设避雷器。线路单元按照以下过程确定避雷器的安装数目：

设线路单元的末端端点和内部共安装m组避雷器，均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量为E_U，当E_U＜0.8E_M时，m＝1；当E_U≥0.8E_M时，m＝[E_U/0.8E_M]，[]表示四舍五入取整，其中，E_M为避雷器吸收能量耐受能力。由此得特高压半波长线路沿线每个线路单元需要配置避雷器的数量，包括线路单元末端端点和内部，如图8所示，共71组避雷器。

线路单元按照以下过程确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置：

m＝1时，在线路单元末端端点安装一组避雷器；

m＝2时，在线路单元末端端点安装两组避雷器；

m≥3时，线路单元末端端点安装两组避雷器，剩余的避雷器配置按照以下方式在线路单元内部：

剩余的避雷器配置在与线路单元末端端点距离为400m、800m、…、k×400m的位置处，其中，k为自然数，特高压半波长输电线路的档距为400m，m为偶数时，m为奇数时，

以第8个线路单元(距离线路首端700km到800km的线路单元)和第10个线路单元(距离线路首端900km到1000km的线路单元)为例，对多组避雷器的配置位置进行说明：

根据图8所示，第8个线路单元共需要配置5组避雷器，则线路单元末端端点安装2组避雷器，线路内部共需安装3组。线路内部3组避雷器配置在与线路单元末端端点距离为400m和800km位置处，如图9所示。

根据图9所示，第10个线路单元共需要配置6组避雷器，则线路单元末端端点安装2组避雷器，线路内部共需安装4组。线路内部4组避雷器配置在与线路单元末端端点距离为400m和800km位置处，如图10所示。

步骤2-2：在特高压半波长输电线路最大输电能力5000MW条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和避雷器的最大吸收能量：沿线功率波动过电压最大幅值为1.56pu，1.5～1.56pu的过电压持续时间为1.15s，如图11所示；特高压半波长沿线避雷器(单组)最大吸收能量分布如图12所示。

步骤3：判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正：

步骤3-1：确定下述半波长输电系统功率波动限制要求：

1)特高压变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.，且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s；

2)特高压半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能，具体如表2所示：

表2

3)半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力。

步骤3-2：对差异化配置策略进行优化：

设特高压半波长输电线路上避雷器安装位置为L₁,…,L_h,…,L_H，L_h单组避雷器最大吸收能量为E_h，h＝1,2,…,H，H表示半波长输电线路上避雷器的安装位置总数。

根据图12，第3、4、13和14线路单元的避雷器最大吸收能量小于21MJ(0.5EM)，且末端和内部共有至少两组避雷器；其他线路单元避雷器的最大吸收能量满足0.5E_M≤E_h≤E_M，且功率波动过电压、功率波动过电压持续时间满足功率波动限制要求。因此按照从线路单元首端向线路单元末端减少一组避雷器的原则更新差异化配置策略中第3、4、13和14线路单元的避雷器的配置数量。并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和避雷器的最大吸收能量：沿线功率波动过电压最大幅值为1.56pu，1.5～1.56pu的过电压持续时间为1.15s，如图13所示；特高压半波长沿线避雷器(单组)最大吸收能量分布如图14所示。上述结果可以满足功率波动限制要求，因此将更新后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。特高压半波长输电线路共需配置67组避雷器。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (20)

1.一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，包括：

确定预先设置的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量；

根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量；

判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正；

所述辅助控制策略包括：

在单相接地故障发生时刻和故障相断路器跳闸时刻之间的某时刻闭合半波长输电线路沿线的高速接地开关，经过第一时间间隔，断开高速接地开关；再经过第二时间间隔，故障相断路器合闸。

2.根据权利要求1所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述半波长输电线路的功率波动过电压包括半波长输电线路上发生故障情况下产生的功率波动超过自然功率时，半波长输电线路上出现的过电压；

所述功率波动过电压的幅值正比于功率波动与半波长输电线路自然功率的比值；

所述功率波动过电压的持续时间与半波长输电线路的功率波动时间一致；

若故障为单相瞬时接地故障，所述单相瞬时接地故障的故障过程包括故障期间过程、重合闸过程和摇摆过程。

3.根据权利要求1或2所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述均匀配置策略按照以下过程确定：

以固定长度将半波长输电线路均匀划分为多个线路单元，并在每个线路单元的端点装设相同组数的避雷器。

4.根据权利要求1或2所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量按照以下过程确定：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量。

5.根据权利要求1或2所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略包括：

以单组避雷器的最大吸收能量不超过避雷器吸收能量耐受能力的80％、每个避雷器安装位置最多装设两组避雷器以及优先在线路单元末端装设避雷器为原则，在每个线路单元的末端端点和内部安装避雷器。

6.根据权利要求5所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述线路单元的末端端点和内部安装避雷器包括：

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装数目，包括：

设线路单元的末端端点和内部共安装m组避雷器，均匀配置策略中避雷器的最大吸收能量为E_U，当E_U＜0.8E_M时，m＝1；当E_U≥0.8E_M时，m＝[E_U/0.8E_M]，[]表示四舍五入取整，其中，E_M为避雷器吸收能量耐受能力；

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置，包括：

m＝1时，在线路单元末端端点安装一组避雷器；

m＝2时，在线路单元末端端点安装两组避雷器；

m≥3时，线路单元末端端点安装两组避雷器，剩余的避雷器配置按照以下方式在线路单元内部：

剩余的避雷器配置在与线路单元末端端点距离为d、2d、…、kd的位置处，其中，k为自然数，d表示半波长输电线路的档距，m为偶数时，m为奇数时，

7.根据权利要求1或2所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量包括：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量。

8.根据权利要求1所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述功率波动限制要求包括：

1)变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.，且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s；

2)半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能；

3)半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力。

9.根据权利要求1、2或8所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述对差异化配置策略进行优化包括：

设半波长输电线路上避雷器安装位置为L₁,…,L_h,…,L_H，单组避雷器最大吸收能量为E_h，h＝1,2,…,H，H表示半波长输电线路上避雷器的安装位置总数；

若E_h＜0.5E_M且线路单元末端端点和内部共有至少两组避雷器，按照从线路单元首端向线路单元末端每次减少一组避雷器的原则更新差异化配置策略，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型，结合辅助控制策略确定更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，并判断更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若是，将更新之后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略，否则将未更新的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若0.5E_M≤E_h≤E_M且辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，则将差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

10.根据权利要求1、2或8所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述对差异化配置策略进行修正包括：

设线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置为L₁,…,L_i,…,L_N，i＝1,2,…,N，N表示线路单元中避雷器安装位置总数，L_i表示第i个安装位置；

若L_i靠近L₁，则在L₁以及靠近线路单元首端且与L₁距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若L_i靠近L_N，则在靠近半波长输电线路末端且与L_N距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

11.一种半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定预先设定的半波长输电线路的辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量；

第二确定模块，用于根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略，并确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量；

判断模块，用于判断辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若同时满足则对差异化配置策略进行优化，否则对差异化配置策略进行修正；

所述辅助控制策略包括：

在单相接地故障发生时刻和故障相断路器跳闸时刻之间的某时刻闭合半波长输电线路沿线的高速接地开关，经过第一时间间隔，断开高速接地开关；再经过第二时间间隔，故障相断路器合闸。

12.根据权利要求11所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述半波长输电线路的功率波动过电压包括半波长输电线路上发生故障情况下产生的功率波动超过自然功率时，半波长输电线路上出现的过电压；

所述功率波动过电压的幅值正比于功率波动与半波长输电线路自然功率的比值；

所述功率波动过电压的持续时间与半波长输电线路的功率波动时间一致；

若故障为单相瞬时接地故障，所述单相瞬时接地故障的故障过程包括故障期间过程、重合闸过程和摇摆过程。

13.根据权利要求11或12所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述第一确定模块按照以下过程确定均匀配置策略：

以固定长度将半波长输电线路均匀划分为多个线路单元，并在每个线路单元的端点装设相同组数的避雷器。

14.根据权利要求11或12所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述第一确定模块按照以下过程确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量。

15.根据权利要求11或12所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述第二确定模块根据辅助控制策略和均匀配置策略下避雷器的最大吸收能量，并按照以下过程确定半波长输电线路沿线避雷器的差异化配置策略：

以单组避雷器的最大吸收能量不超过避雷器吸收能量耐受能力的80％、每个避雷器安装位置最多装设两组避雷器以及优先在线路单元末端装设避雷器为原则，在每个线路单元的末端端点和内部安装避雷器。

16.根据权利要求15所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述第二确定模块按照以下过程在线路单元的末端端点和内部安装避雷器：

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装数目，包括：

设线路单元的末端端点和内部共安装m组避雷器，均匀配置策略中避雷器的最大吸收能量为E_U，当E_U＜0.8E_M时，m＝1；当E_U≥0.8E_M时，m＝[E_U/0.8E_M]，[]表示四舍五入取整，其中，E_M为避雷器吸收能量耐受能力；

确定线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置，包括：

m＝1时，在线路单元末端端点安装一组避雷器；

m＝2时，在线路单元末端端点安装两组避雷器；

m≥3时，线路单元末端端点安装两组避雷器，剩余的避雷器配置按照以下方式在线路单元内部：

剩余的避雷器配置在与线路单元末端端点距离为d、2d、…、kd的位置处，其中，k为自然数，d表示半波长输电线路的档距，m为偶数时，m为奇数时，

17.根据权利要求11或12所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述第二确定模块按照以下过程确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量：

在半波长输电线路最大输电能力条件下，通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量。

18.根据权利要求11所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制方法，其特征在于，所述第二确定模块还用于确定以下功率波动限制要求：

1)变电站线路侧的功率波动过电压不超1.4p.u.，且变电站线路侧的功率波动过电压的持续时间不大于0.5s；

2)半波长输电线路的功率波动过电压幅值以及半波长输电线路的功率波动过电压的持续时间均满足避雷器暂时过电压耐受性能；

3)半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量满足避雷器吸收能量耐受能力。

19.根据权利要求11、12或18所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述第三确定模块按照以下过程对差异化配置策略进行优化：

设半波长输电线路上避雷器安装位置为L₁,…,L_h,…,L_H，单组避雷器最大吸收能量为E_h，h＝1,2,…,H，H表示半波长输电线路上避雷器的安装位置总数；

若E_h＜0.5E_M且线路单元末端端点和内部共有至少两组避雷器，按照从线路单元首端向线路单元末端每次减少一组避雷器的原则更新差异化配置策略，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型，结合辅助控制策略确定更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量，并判断更新后的差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量是否同时满足功率波动限制要求，若是，将更新之后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略，否则将未更新的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若0.5E_M≤E_h≤E_M且辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，则将差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。

20.根据权利要求11、12或18所述的半波长输电线路功率波动过电压的优化控制装置，其特征在于，所述第三确定模块按照以下过程对差异化配置策略进行修正：

设线路单元的末端端点和内部避雷器的安装位置为L₁,…,L_i,…,L_N，i＝1,2,…,N，N表示线路单元中避雷器安装位置总数，L_i表示第i个安装位置；

若L_i靠近L₁，则在L₁以及靠近线路单元首端且与L₁距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略；

若L_i靠近L_N，则在靠近半波长输电线路末端且与L_N距离为d的位置处按照每次增加一组避雷器的原则修正差异化配置策略，直至辅助控制策略和差异化配置策略下半波长输电线路的功率波动过电压、功率波动过电压的持续时间和避雷器的最大吸收能量同时满足功率波动限制要求，并将修正后的差异化配置策略作为最终的避雷器配置策略。