CN107979080B - 半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法和装置 - Google Patents

半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法和装置 Download PDF

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CN107979080B CN201711011238.4A CN201711011238A CN107979080B CN 107979080 B CN107979080 B CN 107979080B CN 201711011238 A CN201711011238 A CN 201711011238A CN 107979080 B CN107979080 B CN 107979080B
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Abstract

本发明提供了一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法和装置，先确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；然后确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压和半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；最后判断是否满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，得到了半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压。本发明明确了半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平、操作冲击残压、暂时过电压耐受性能以及最大吸收能量耐受水平等，为半波长输电线路沿线避雷器的选型提供了依据，且解决了半波长输电线路的功率波动过电压和操作过电压的抑制与避雷器耐受能力不能协调控制的问题。

Description

半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法和装置
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沿线避雷器额定电压的确定方法和装置。
背景技术
半波长交流输电(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。HWACT的输电能力强、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，HWACT作为一种适用于大规模电力洲际输送方案得到了广泛的关注。
但HWACT的应用工程还亟需解决一些诸如安全稳定控制、过电压抑制、潜供电流抑制、继电保护配置等技术问题，其中过电压的抑制是制约HWACT应用的关键问题之一。由于半波长输电线路具有特殊的线路结构，使得半波长输电线路过电压的特点与常规输电线路有很大差异。在单相接地故障、两相对地短路故障、三相接地短路故障及相间短路故障等故障条件下，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，严重故障点的过电压可达数倍，因此成为半波长输电线路过电压抑制的重点。另外，一般需要进行单相重合闸以保证半波长输电线路供电的可靠性，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，在单相接地故障下存在功率波动过电压，其特征属于暂时过电压范畴，且功率波动过电压的幅值高，持续时间长，沿线覆盖面积广，是常规输电线路中不存在的过电压现象，因此功率波动过电压是HWACT面临的新型技术难题。
目前，半波长输电线路沿线加装避雷器是抑制半波长输电线路过电压的有效手段，但避雷器额定电压的确定尚无明确依据。另外，功率波动过电压的幅值高且持续时间长，对避雷器的耐受能力提出严峻考验，而单相接地故障过程中半波长输电线路的操作过电压又需要控制。因此，半波长输电线路的功率波动过电压和操作过电压的抑制与避雷器耐受能力需要协调控制。
发明内容
为了克服上述现有技术中半波长输电线路的功率波动过电压和操作过电压的抑制与避雷器耐受能力不能协调控制且缺少避雷器额定电压确定措施的不足，本发明提供一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法和装置，先确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；然后根据半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；最后判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正，最终得到了半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，包括：
确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；
根据半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；
判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正；
所述半波长输电线路沿线避雷器的配置要求根据半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平确定。
所述半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构、暂时过电压耐受性能、过电压保护水平和操作冲击残压；
所述确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括：
选定半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能与变电站线路侧避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能一致；
根据半波长输电线路的操作过电压控制水平确定半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平和操作冲击残压，满足US＝UC，ULr＝UC，其中UC为半波长输电线路的操作过电压控制水平，US为半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平，ULr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压。
所述半波长输电线路沿线避雷器的额定电压按下式计算：
U′LN＝UBN+KnUn
其中，U′LN为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，UBN为变电站线路侧避雷器的额定电压，Un为避雷器的额定电压级差，Kn为级差系数，且Kn＝[(Kr-1)UBN/Un]，[]表示四舍五入取整，Kr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压与变电站线路侧避雷器的操作冲击残压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000031
UBr为变电站线路侧避雷器的操作冲击残压。
所述半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平按下式计算：
EL＝KMEB
其中，EL为半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB为变电站线路侧避雷器的最大吸收能量耐受水平，KM为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压与变电站线路侧避雷器的额定电压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000032
所述半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定；
所述半波长输电线路沿线避雷器的配置要求包括：
A)半波长输电线路的操作过电压不超过UC；
B)半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能；
C)半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平不超过EL。
所述对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正包括：
若半波长输电线路的操作过电压超过UC，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn-1)Un
若半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间不满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能或半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平超过EL，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn+1)Un
其中，ULN为修正后的半波长输电线路沿线避雷器额定电压。
本发明还提供一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，包括：
第一确定模块，用于确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；
第二确定模块，用于根据半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；
判断模块，用于判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正。
所述半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构、暂时过电压耐受性能、过电压保护水平和操作冲击残压；
所述第一确定模块具体用于：
选定半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能与变电站线路侧避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能一致；
根据半波长输电线路的操作过电压控制水平确定半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平和操作冲击残压，满足US＝UC，ULr＝UC，其中UC为半波长输电线路的操作过电压控制水平，US为半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平，ULr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压。
所述第二确定模块具体用于：
按下式计算半波长输电线路沿线避雷器的额定电压：
U′LN＝UBN+KnUn
其中，U′LN为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，UBN为变电站线路侧避雷器的额定电压，Un为避雷器的额定电压级差，Kn为级差系数，且Kn＝[(Kr-1)UBN/Un]，[]表示四舍五入取整，Kr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压与变电站线路侧避雷器的操作冲击残压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000051
UBr为变电站线路侧避雷器的操作冲击残压。
所述第二确定模块具体用于：
按下式计算半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平：
EL＝KMEB
其中，EL为半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB为变电站线路侧避雷器的最大吸收能量耐受水平，KM为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压与变电站线路侧避雷器的额定电压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000052
所述半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定。
所述半波长输电线路沿线避雷器的配置要求包括：
A)半波长输电线路的操作过电压不超过UC；
B)半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能；
C)半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平不超过EL。
所述判断模块具体用于：
若半波长输电线路的操作过电压超过UC，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn-1)Un
若半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间不满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能或半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平超过EL，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn+1)Un
其中，ULN为修正后的半波长输电线路沿线避雷器额定电压。
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沿线避雷器额定电压的确定方法中，先确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；然后根据半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；最后判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正，最终得到了半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；
本发明提供的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置包括用于确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息的第一确定模块、用于确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压和半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平的第二确定模块以及用于判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求的判断模块，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正，得到了半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；
本发明提供的技术方案明确了半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性和配置结构，且确定了半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平、操作冲击残压、暂时过电压耐受性能以及最大吸收能量耐受水平等关键技术参数，为半波长输电线路沿线避雷器的选型提供了依据；
本发明提供的技术方案根据半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间以及半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平确定半波长输电线路沿线避雷器配置要求和额定电压修正措施，从而将半波长输电线路的操作过电压控制在允许范围内；
本发明提供的技术方案解决了半波长输电线路的功率波动过电压和操作过电压的抑制与避雷器耐受能力不能协调控制的问题，且最终确定了半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，对半波长交流输电技术试验工程的实施具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例1中半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法流程图；
图2是本发明实施例2中半波长输电系统接线示意图；
图3是本发明实施例2中半波长输电线路沿线配置的避雷器额定电压为876kV下半波长输电线路的操作过电压波形图；
图4是本发明实施例2中半波长输电线路沿线配置的避雷器额定电压为876kV下健全相功率波动过电压波形图；
图5是本发明实施例2中半波长输电线路沿线配置的避雷器额定电压为876kV下半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平示意图。
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提供一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，该方法的具体流程图如图1所示，具体过程如下：
S101：确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；
S102：根据S101确定的半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；
S103：判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求(根据S102中得到的半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平确定)，若满足要求，S102中确定的半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对S102中确定的半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正，进而得到修正后的半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并将修正后半波长输电线路沿线避雷器的额定电压作为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压。
上述S101确定的半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构、暂时过电压耐受性能、过电压保护水平和操作冲击残压；
上述S101中确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息的具体过程如下：
1)选定半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能与变电站线路侧避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能一致；
2)根据半波长输电线路的操作过电压控制水平确定半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平和操作冲击残压，满足US＝UC，ULr＝UC，其中UC为半波长输电线路的操作过电压控制水平，US为半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平，ULr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压。
上述S102中，半波长输电线路沿线避雷器的额定电压按下式计算：
U′LN＝UBN+KnUn
其中，U′LN为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，UBN为变电站线路侧避雷器的额定电压，Un为避雷器的额定电压级差(避雷器的额定电压范围不同，对应的额定电压级差就不同)，Kn为级差系数，且Kn＝[(Kr-1)UBN/Un]，[]表示四舍五入取整，Kr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压与变电站线路侧避雷器的操作冲击残压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000081
UBr为变电站线路侧避雷器的操作冲击残压。
上述S102中，半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平按下式计算：
EL＝KMEB
其中，EL为半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB为变电站线路侧避雷器的最大吸收能量耐受水平，KM为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压与变电站线路侧避雷器的额定电压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000082
上述S103中的半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定，半波长输电线路沿线避雷器的配置要求如下：
A)半波长输电线路的操作过电压不超过UC；
B)半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能；
C)半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平不超过EL。
上述S103中，对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正的具体过程分如下两种情况：
1)若半波长输电线路的操作过电压超过UC，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn-1)Un
2)若半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间不满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能或半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平超过EL，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn+1)Un
其中，ULN为修正后的半波长输电线路沿线避雷器额定电压。
基于同一发明构思，本发明实施例1还提供了一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，这些设备解决问题的原理与半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置相似，本发明实施例1提供的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置包括第一确定模块、第二确定模块和判断模块，下面分别详细介绍三个模块的功能：
其中的第一确定模块，用于确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；
其中的第二确定模块，用于根据半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；
其中的判断模块，用于判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正。
上述第一确定模块确定的半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构、暂时过电压耐受性能、过电压保护水平和操作冲击残压；
上述第一确定模块确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息的具体过程如下：
1)选定半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能与变电站线路侧避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能一致；
2)根据半波长输电线路的操作过电压控制水平确定半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平和操作冲击残压，满足US＝UC，ULr＝UC，其中UC为半波长输电线路的操作过电压控制水平，US为半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平，ULr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压。
上述第二确定模块按下式计算半波长输电线路沿线避雷器的额定电压：
U′LN＝UBN+KnUn
其中，U′LN为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，UBN为变电站线路侧避雷器的额定电压，Un为避雷器的额定电压级差，Kn为级差系数，且Kn＝[(Kr-1)UBN/Un]，[]表示四舍五入取整，Kr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压与变电站线路侧避雷器的操作冲击残压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000101
UBr为变电站线路侧避雷器的操作冲击残压。
上述第二确定模块按下式计算半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平：
EL＝KMEB
其中，EL为半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB为变电站线路侧避雷器的最大吸收能量耐受水平，KM为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压与变电站线路侧避雷器的额定电压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000102
上述半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定。
上述的半波长输电线路沿线避雷器的配置要求具体如下：
A)半波长输电线路的操作过电压不超过UC；
B)半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能；
C)半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平不超过EL。
上述判断模块对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正的具体过程分如下两种情况：
1)若半波长输电线路的操作过电压超过UC，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn-1)Un
2)若半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间不满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能或半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平超过EL，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn+1)Un
其中，ULN为修正后的半波长输电线路沿线避雷器额定电压。
实施例2
本发明实施例2提供一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，该方法的具体过程如下：
一、确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息：
半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构、暂时过电压耐受性能、过电压保护水平和操作冲击残压；
上述S101中确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息的具体过程如下：
1)选定半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能与变电站线路侧避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能一致；
其中，本发明实施例2中变电站线路侧额定电压为828kV的避雷器(选金属氧化物避雷器)暂时过电压耐受性能(包括额定电压倍数和承受暂时过电压的持续时间)和耐受电压如表1所示：
表1
Figure BDA0001445493180000111
根据表1得到的半波长输电线路沿线额定电压为876kV的避雷器(选金属氧化物避雷器)暂时过电压耐受性能(包括额定电压倍数和承受暂时过电压的持续时间)和耐受电压如表2所示：
表2
Figure BDA0001445493180000112
Figure BDA0001445493180000121
2)根据半波长输电线路的操作过电压控制水平确定半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平和操作冲击残压，满足US＝UC，ULr＝UC，其中UC为半波长输电线路的操作过电压控制水平，UC取1.7p.u.(1p.u.＝898kV)，US为半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平，所以US＝1.7×898＝1526.6kV。ULr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压，所以ULr＝1.7×898＝1526.6kV。
二、确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平：
半波长输电线路沿线避雷器的额定电压按下式计算：
U′LN＝UBN+KnUn
其中，U′LN为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，UBN为变电站线路侧避雷器的额定电压，UBN取828kV；Un为避雷器的额定电压级差(避雷器的额定电压范围不同，对应的额定电压级差就不同)，Kn为级差系数，且Kn＝[(Kr-1)UBN/Un]，[]表示四舍五入取整，Kr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压与变电站线路侧避雷器的操作冲击残压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000122
UBr为变电站线路侧避雷器的操作冲击残压，UBr取1460kV，于是Kr＝1.05，根据Kr可得Kn＝2，取Un＝24kV，并根据Kn可得U′LN＝876kV。
半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平按下式计算：
EL＝KMEB
其中，EL为半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB为变电站线路侧避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB取40MJ；KM为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压与变电站线路侧避雷器的额定电压之间的比例系数，且
Figure BDA0001445493180000123
于是EL＝42MJ。
三、判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正，进而得到修正后的半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并将修正后半波长输电线路沿线避雷器的额定电压作为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压，具体过程如下：
1、确定下述的半波长输电线路沿线避雷器的配置要求：
A)半波长输电线路的操作过电压不超过1.7p.u.；
B)半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能(根据半波长输电线路沿线876kV避雷器的耐受特性，1.52p.u.-1.59p.u.电压下，半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受时间为1～10s)；
C)半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平不超过42MJ。
2、确定半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平：
半波长输电系统的电磁暂态仿真模型根据如图2所示的半波长输电系统结构图建立，图2所示的半波长输电系统中，送端电源采用10台600MW机组升压至1000kV，通过单回架设的半波长输电线路接入受端系统，受端系统直接接入1000kV电网。送端电源与半波长输电线路之间母线电压为1062kV，受端系统与半波长输电线路之间母线电压为1017kV，受端系统采用单机无穷大系统，半波长输电线路接入前受端系统的短路容量为40kA。其最大输送功率按5000MW设计。根据相关参数建立半波长输电系统的电磁暂态仿真模型。
通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定的半波长输电线路的操作过电压最大为1.67p.u.(如图3所示，图3的横坐标表示时间，单位为ms，纵坐标表示半波长输电线路的操作过电压)，功率波动过电压最大为1.56p.u.，1.56p.u.的功率波动过电压持续时间为1.15s(如图4所示，图5的横坐标表示时间，单位为ms)，半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平最大为39MJ(如图5所示，图5的横坐标表示时间，单位为ms)。
3、判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，经过判断可发现，上述通过半波长输电系统的电磁暂态仿真模型得到的半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，于是可知上述确定的876kV即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压。
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 (12)

1.一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，其特征在于，包括：
确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；
根据半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；
判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正；
所述半波长输电线路沿线避雷器的配置要求根据半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平确定；
所述半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构、暂时过电压耐受性能、过电压保护水平和操作冲击残压；
所述确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括：
选定半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能与变电站线路侧避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能一致；
根据半波长输电线路的操作过电压控制水平确定半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平和操作冲击残压，满足US＝UC，ULr＝UC，其中UC为半波长输电线路的操作过电压控制水平，US为半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平，ULr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压。
2.根据权利要求1所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，其特征在于，所述半波长输电线路沿线避雷器的额定电压按下式计算：
U′LN＝UBN+KnUn
其中，U′LN为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，UBN为变电站线路侧避雷器的额定电压，Un为避雷器的额定电压级差，Kn为级差系数，且Kn＝[(Kr-1)UBN/Un]，[]表示四舍五入取整，Kr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压与变电站线路侧避雷器的操作冲击残压之间的比例系数，且
Figure FDA0003499528880000021
UBr为变电站线路侧避雷器的操作冲击残压。
3.根据权利要求2所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，其特征在于，所述半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平按下式计算：
EL＝KMEB
其中，EL为半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB为变电站线路侧避雷器的最大吸收能量耐受水平，KM为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压与变电站线路侧避雷器的额定电压之间的比例系数，且
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
4.根据权利要求3所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，其特征在于，所述半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定；
所述半波长输电线路沿线避雷器的配置要求包括：
A)半波长输电线路的操作过电压不超过UC；
B)半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能；
C)半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平不超过EL。
5.根据权利要求4所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，其特征在于，所述对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正包括：
若半波长输电线路的操作过电压超过UC，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn-1)Un
若半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间不满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能或半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平超过EL，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn+1)Un
其中，ULN为修正后的半波长输电线路沿线避雷器额定电压。
6.一种半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定半波长输电线路沿线避雷器的基础信息；
第二确定模块，用于根据半波长输电线路沿线避雷器的基础信息确定半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，并根据半波长输电线路沿线避雷器的额定电压确定半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平；
判断模块，用于判断半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平是否同时满足半波长输电线路沿线避雷器的配置要求，若满足要求，半波长输电线路沿线避雷器额定电压即为半波长输电线路沿线避雷器最终的额定电压；若不满足，则对半波长输电线路沿线避雷器额定电压进行修正；
所述半波长输电线路沿线避雷器的基础信息包括半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构、暂时过电压耐受性能、过电压保护水平和操作冲击残压。
7.根据权利要求6所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：
选定半波长输电线路沿线避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能与变电站线路侧避雷器的材质、伏安特性、配置结构和暂时过电压耐受性能一致；
根据半波长输电线路的操作过电压控制水平确定半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平和操作冲击残压，满足US＝UC，ULr＝UC，其中UC为半波长输电线路的操作过电压控制水平，US为半波长输电线路沿线避雷器的过电压保护水平，ULr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压。
8.根据权利要求7所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，其特征在于，所述第二确定模块具体用于：
按下式计算半波长输电线路沿线避雷器的额定电压：
U′LN＝UBN+KnUn
其中，U′LN为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压，UBN为变电站线路侧避雷器的额定电压，Un为避雷器的额定电压级差，Kn为级差系数，且Kn＝[(Kr-1)UBN/Un]，[]表示四舍五入取整，Kr为半波长输电线路沿线避雷器的操作冲击残压与变电站线路侧避雷器的操作冲击残压之间的比例系数，且
Figure FDA0003499528880000041
UBr为变电站线路侧避雷器的操作冲击残压。
9.根据权利要求8所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，其特征在于，所述第二确定模块具体用于：
按下式计算半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平：
EL＝KMEB
其中，EL为半波长输电线路沿线避雷器的最大吸收能量耐受水平，EB为变电站线路侧避雷器的最大吸收能量耐受水平，KM为半波长输电线路沿线避雷器的额定电压与变电站线路侧避雷器的额定电压之间的比例系数，且
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
10.根据权利要求9所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，其特征在于，所述半波长输电线路的操作过电压、功率波动过电压、功率波动过电压持续时间和半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型确定。
11.根据权利要求10所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定装置，其特征在于，所述半波长输电线路沿线避雷器的配置要求包括：
A)半波长输电线路的操作过电压不超过UC；
B)半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能；
C)半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平不超过EL。
12.根据权利要求11所述的半波长输电线路沿线避雷器额定电压的确定方法，其特征在于，所述判断模块具体用于：
若半波长输电线路的操作过电压超过UC，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn-1)Un
若半波长输电线路功率波动过电压的幅值和功率波动过电压持续时间不满足半波长输电线路沿线避雷器的暂时过电压耐受性能或半波长输电线路沿线避雷器吸收能量水平超过EL，按下式修正半波长输电线路沿线避雷器额定电压：
ULN＝UBN+(Kn+1)Un
其中，ULN为修正后的半波长输电线路沿线避雷器额定电压。
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