非标准半波长交流输电线路谐波传输特性分析/陈畅，杨洪耕，谈萌
《电网技术》2018年第5期：1580-1587
研究背景
半波长输电线路(50Hz下标准半波长度约为3000km)的首末端的电压稳定性极好、不需要安装无功补偿设备和中间开关站，具有较强吸引力。在实际工程中，考虑到我国西部能源与东部负荷中心的距离跨度达2500~3500 km，线路长度相对于标准半波长度可能存在一定的相对偏离。于是，由于长线路电气参数的分布特性，电网中存在的谐波源可能经非标准半波长输电线路传输至末端产生放大，危害受端系统运行的稳定性。分析超远距离输电的半波长输电系统的谐波传输特性，关键在于寻找一种能够同时考虑线路长度、谐波频率等因素对传输特性的综合影响的方法。
主要内容及创新点
本文基于有损传输线的分布参数二端口模型，将影响线路谐波传输特性的二元变量——频率和线长——变式换元为偏离频长因子表示的一元变量；通过逐层变量代换，将多元复变双曲函数表示的谐波传输计算模型转化为一元实变三角函数模型；基于偏离频长因子的极点和极值分布特征，使用相关分析法分别研究负载功率、系统短路容量和线路长度与谐波传输特性之间的相关性，形成考虑了线路长度和运行工况的多因素综合效应下的谐波传输特性分析方法。提出的分析方法能清晰地证明，谐波经有损标准半波长线路传输至末端不会发生放大；考虑实际工程中的客观因素影响，所提方法可用于研究非标准半波长输电线路的谐波传输特征，并定量分析谐波放大严重度，作为线路设计时的重要依据。
结论
1）偏离频长因子表示的有损半波长输电线路谐波传输等效计算模型，能够较准确地计算各运行方式下，谐波电压、电流的首端注入在非标准半波长输电线路末端的谐波响应电压幅值、极大响应的线路长度及其响应电压幅值。计算误差较小，适用性好。
2）基于偏离频长因子极点与极值分布特征的半波长输电线路谐波传输特性分析方法，考虑了线路长度与运行工况的综合效应。该方法能够分析非标准半波长输电线路的谐波电压、电流传输特征，并定量分析各次谐波的安全运行长度，当实际情况允许时，为保证电网的安全运行，防止谐波经线路传输后发生超限值放大，应首选此范围内的长度设计线路。
3）非标准半波长输电线路将不再具备标准半波长输电线路的谐波传输特性。当非标准半波长输电线路首端有谐波电压或电流注入时，线路末端的谐波响应电压有可能发生超限值放大，严重时超过国标限值3~5倍，应予以重视。
后续研究方向
本文给出了线路分布参数特性导致的超长输电距离的有损半波长线路的谐波传输特性的分析方法，量化计算了谐波放大的严重程度，为工程实践中合理选择线路的长度提供参考，以保证系统的安全运行。关于新能源换流器的接入与线路的耦合对谐波传输特性的影响将成为下一步研究方向。
陈畅，杨洪耕，谈萌．非标准半波长交流输电线路谐波传输特性分析[J]．电网技术，2018，42(5)：1580-1587．
Chen Chang，Yang Honggeng．Tan Meng，Harmonic transmission characteristic analysis of non-standard half-wavelength AC transmission line[J]．Power System Technology，2018，42(5)：1580-1587(in Chinese)．
周胜军，陈畅，谈萌，等．基于频长因子极点分布特征的半波长交流输电线路谐波传输特性分析[J]．高电压技术，2018，44(1)：51-58．
谈萌，彭祥华，王同勋，等．基于模态分析的半波长交流输电系统与风电场并网谐振研究[J]．高电压技术，2018，44(1)：90-98．
汪颖，罗代军，肖先勇，等．超高次谐波问题及其研究现状与趋势[J]．电网技术，2018，42(2) ：353-365．
王智琦，杨洪耕，肖楚鹏，等．基于阻抗约束的谐波溯源方法[J]．电力系统自动化，2016，40(21)：182-188．
作者介绍
陈畅，女，四川大学博士研究生，主要研究方向为电能质量，谐波分析与建模。
杨洪耕，男，四川大学教授，博士生导师。四川省电能质量省级重点实验室主任；中国国际供电会议电能质量与电磁兼容分会主席，四川省电工技术学会常务理事，四川省电机工程学会理事。 发表EI、SCI检索论文近200篇；主持国家自然基金5项；主持国家863子课题、国家电网等企业委托项目近100项；主要研究方向为电能质量及其控制技术。
四川大学电能质量省重点实验室由杨洪耕、徐文远、肖先勇教授带头，徐方维、汪颖、刘亚梅、李长松等副教授，马晓阳等博士组成；在读博硕士近百人，是全球大学中，电能质量领域规模最大的研究团队之一。团队牵头或参与编制电能质量领域标准多项，出版电能质量领域书籍5部；承担或参与国家自然科学基金项目7项，企业委托项目100多项。在国内外学术期刊发表论文300多篇，在CIRED等国际学术会议发表论文40余篇，SCI、EI检索论文200多篇；申请国家发明专利8项，实用新型专利10多项。
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