本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變頻柔性調(diào)諧裝置、半波長交流輸電系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

光伏和風(fēng)電等技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了資源條件即使不是最好地區(qū)的集約式大規(guī)模開發(fā)，從而使得超遠(yuǎn)距離、大功率電能的輸送及其實(shí)施具有廣泛的意義和實(shí)用價(jià)值。

半波長交流輸電(halfwavelengthactransmission，hwact)是指輸電的電氣距離接近1個(gè)工頻半波長，即3000km(50hz)或2600km(60hz)的超遠(yuǎn)距離的三相交流輸電。無損情況下的半波長交流線路就像一臺(tái)變比為-1.0的理想變壓器，首端電壓和末端電壓大小相同、相位相反。隨著超遠(yuǎn)距離、大功率傳輸需求的不斷增加，半波長交流輸電技術(shù)尤其是特高壓半波長交流輸電再次受到眾多關(guān)注和研究。半波長交流輸電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是半波長交流輸電線路的功率因數(shù)相對較高，且在輸電距離等于或稍大于半波長的情況下，其結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有的超遠(yuǎn)距離交、直流輸電系統(tǒng)都更為簡單；再者，對于發(fā)展中國家而言，交流輸電設(shè)備的制造比換流裝置的引進(jìn)、運(yùn)行和維護(hù)更為簡單、經(jīng)濟(jì)。

中國的西部能源基地(如新疆煤電)與東部負(fù)荷中心(如珠三角)之間距離有些可達(dá)3000km，且輸電容量巨大。未來還可能開發(fā)與中國毗鄰的俄羅斯、蒙古等國的電力能源，并向中國、朝鮮等國輸送，輸電距離也在3000km以上。這種特殊需要的超遠(yuǎn)距離送電，使得特高壓半波長交流輸電技術(shù)有望成為中國未來可能的輸電方式之一。目前，巴西、加拿大等幅員遼闊的國家也在推進(jìn)半波長交流輸電技術(shù)的研究，以應(yīng)對日漸迫切的超遠(yuǎn)距離、大容量輸電需求。因此，半波長交流輸電的應(yīng)用前景非常廣闊。

半波長交流輸電受客觀條件的限制，實(shí)際線路的自然長度難以正好是半個(gè)波長。當(dāng)線路長度不足或過長時(shí)，需要使用調(diào)諧電路或補(bǔ)償電路對輸電線路的電氣長度進(jìn)行人工補(bǔ)償，以達(dá)到人造半波長交流輸電線路的目的。目前，現(xiàn)有的半波長交流輸電補(bǔ)償方案是基于無源型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輸電線路調(diào)諧的，如附圖1所示的π型調(diào)諧電路/裝置，附圖2所示的t型調(diào)諧電路/裝置。這兩種調(diào)諧方案在一定程度上影響了半波長交流輸電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。這是因?yàn)椋?/p>

(1)無源調(diào)諧電路對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式或參數(shù)變化的適應(yīng)性相對較差，容易失去半波長特性；

(2)無源調(diào)諧電路功能較為單一，只解決調(diào)諧問題，無法適應(yīng)電網(wǎng)靈活化、智能化的發(fā)展要求；

(3)無源調(diào)諧電路或半波長交流輸電線路發(fā)生短路故障時(shí)，易引發(fā)諧振，產(chǎn)生幅值很高的過電壓，這要求線路和設(shè)備提高相應(yīng)的絕緣要求，或者要求安裝相應(yīng)的過電壓限制措施來抑制線路的過電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種變頻柔性調(diào)諧裝置、半波長交流輸電系統(tǒng)及其控制方法。

第一方面，本發(fā)明中一種變頻柔性調(diào)諧裝置的技術(shù)方案是：

所述變頻柔性調(diào)諧裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器、直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)和集電環(huán)；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子繞組與所述集電環(huán)連接；

所述直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)變壓器，以改變所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子側(cè)電阻與定子側(cè)電阻相同，或者所述轉(zhuǎn)子側(cè)電阻與定子側(cè)電阻不同；以及，

所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子側(cè)漏感與定子側(cè)漏感相同，或者所述轉(zhuǎn)子側(cè)漏感與定子側(cè)漏感不同。

第二方面，本發(fā)明中一種半波長交流輸電系統(tǒng)的技術(shù)方案是：

所述半波長交流輸電系統(tǒng)包括依次連接的送端交流系統(tǒng)、半波長交流輸電線路和受端交流系統(tǒng)，所述半波長交流輸電系統(tǒng)包括兩個(gè)如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的變頻柔性調(diào)諧裝置；

一個(gè)所述變頻柔性調(diào)諧裝置安裝在所述送端交流系統(tǒng)與半波長交流輸電線路之間，另一個(gè)所述變頻柔性調(diào)諧裝置安裝在所述受端交流系統(tǒng)與半波長交流輸電線路之間。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述的一個(gè)變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)與所述送端交流系統(tǒng)連接，轉(zhuǎn)子側(cè)與所述半波長交流輸電線路連接；

所述的另一個(gè)變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)與所述受端交流系統(tǒng)連接，轉(zhuǎn)子側(cè)與所述半波長交流輸電線路連接。

第三方面，本發(fā)明中一種半波長交流輸電系統(tǒng)的控制方法的技術(shù)方案是：

所述控制方法包括通過調(diào)節(jié)所述變頻柔性調(diào)諧裝置的運(yùn)行方式，對所述半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性調(diào)諧和柔性并網(wǎng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性調(diào)諧包括：

當(dāng)所述半波長交流輸電線路的電氣距離小于電網(wǎng)頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長時(shí)，通過控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，提高半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，直至所述電氣距離等于升高后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長；

當(dāng)所述半波長交流輸電線路的電氣距離大于電網(wǎng)頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長時(shí)，通過控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，降低半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，直至所述電氣距離等于降低后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長；

當(dāng)所述半波長交流輸電線路的線路結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)或運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，通過控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，調(diào)整半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，直至在所述線路結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)或運(yùn)行方式發(fā)生變化后的半波長交流輸電線路的電氣距離等于所述改變后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述并網(wǎng)類型為送端交流系統(tǒng)接入半波長交流輸電線路后與受端交流系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性并網(wǎng)包括：

調(diào)節(jié)所述受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的定/轉(zhuǎn)子繞組比，使得所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓幅值與受端交流系統(tǒng)的電壓幅值相同；

控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使得所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓頻率和定子側(cè)電壓相位分別與受端交流系統(tǒng)的電壓頻率和電壓相位相同；當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)變壓器中定子側(cè)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位分別與所述受端交流系統(tǒng)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位后，閉合所述變頻柔性調(diào)諧裝置與受端交流系統(tǒng)之間的并網(wǎng)機(jī)械開關(guān)完成并網(wǎng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述并網(wǎng)類型為受端交流系統(tǒng)接入半波長交流輸電線路后與送端交流系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性并網(wǎng)包括：

調(diào)節(jié)所述送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的定/轉(zhuǎn)子繞組比，使得所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓幅值與送端交流系統(tǒng)的電壓幅值相同；

控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使得所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓頻率和定子側(cè)電壓相位分別與送端交流系統(tǒng)的電壓頻率和電壓相位相同；當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)變壓器中定子側(cè)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位分別與所述送端交流系統(tǒng)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位后，閉合所述變頻柔性調(diào)諧裝置與送端交流系統(tǒng)之間的并網(wǎng)機(jī)械開關(guān)完成并網(wǎng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述控制方法還包括通過控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置調(diào)節(jié)所述半波長交流輸電線路的傳輸功率，抑制所述送端交流系統(tǒng)與受端交流系統(tǒng)之間的區(qū)域間低頻振蕩，具體為：

當(dāng)所述半波長交流輸電系統(tǒng)發(fā)生區(qū)域間低頻振蕩時(shí)，控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)設(shè)的阻尼轉(zhuǎn)矩，改變所述變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，進(jìn)而改變所述半波長交流輸電線路的傳輸功率，抑制所述區(qū)域間低頻振蕩。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述控制方法還包括通過控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置啟動(dòng)因故障停運(yùn)的所述半波長交流輸電系統(tǒng)，具體為：

控制所述送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置輸出預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，以啟動(dòng)所述送端交流系統(tǒng)和半波長交流輸電線路；控制所述受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置對所述受端交流系統(tǒng)進(jìn)行柔性并網(wǎng)；

或者，

控制所述受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置輸出預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，以啟動(dòng)所述受端交流系統(tǒng)和半波長交流輸電線路；控制所述送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置對所述送端交流系統(tǒng)進(jìn)行柔性并網(wǎng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述控制方法還包括通過控制所述變頻柔性調(diào)諧裝置對所述半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行故障隔離，具體為：

控制所述送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)設(shè)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改變所述變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，實(shí)現(xiàn)所述送端交流系統(tǒng)與半波長交流輸電線路之間的故障隔離；

或者，

控制所述受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)設(shè)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改變所述變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，實(shí)現(xiàn)所述受端交流系統(tǒng)與半波長交流輸電線路之間的故障隔離。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明提供的一種變頻柔性調(diào)諧裝置，通過調(diào)節(jié)直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，進(jìn)而可以靈活的調(diào)節(jié)變頻柔性調(diào)諧裝置輸出信號的頻率、電壓幅值和相位等電量參數(shù)；

2、本發(fā)明提供的一種半波長交流輸電系統(tǒng)，變頻柔性調(diào)諧裝置安裝在半波長交流輸電線路的兩端，可以在半波長交流輸電線路的線路結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)或運(yùn)行方式發(fā)生變化后，對半波長交流輸電線路進(jìn)行調(diào)諧，使其不會(huì)失去半波長特性；

3、本發(fā)明提供的一種半波長交流輸電系統(tǒng)的控制方法，通過改變調(diào)節(jié)變頻柔性調(diào)諧裝置的運(yùn)行方式，對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性調(diào)諧和柔性并網(wǎng)，其操作靈活、簡單。

附圖說明

圖1：π型調(diào)諧電路/裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：t型調(diào)諧電路/裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明實(shí)施例中一種變頻柔性調(diào)諧裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：本發(fā)明實(shí)施例中一種半波長交流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，11：旋轉(zhuǎn)變壓器；12：直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)；13：集電環(huán)；21：送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置；22：受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地說明，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面分別結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種變頻柔性調(diào)諧裝置進(jìn)行說明。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一種變頻柔性調(diào)諧裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中變頻柔性調(diào)諧裝置包括旋轉(zhuǎn)變壓器11、直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)12和集電環(huán)13。旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子繞組與集電環(huán)13連接。直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)12，用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器11，以改變旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率。本實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子側(cè)與定子側(cè)分別與兩個(gè)交流系統(tǒng)連接，通過旋轉(zhuǎn)變壓器11實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)交流系統(tǒng)進(jìn)行功率交換，具體為：調(diào)節(jié)直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)12的輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)變壓器11，改變旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，集電環(huán)13將旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子側(cè)電流傳輸至與該變頻柔性調(diào)諧裝置相連的交流系統(tǒng)。

其中，本實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子側(cè)的電阻和/或漏感，以及旋轉(zhuǎn)變壓器11的定子側(cè)的電阻和/或漏感，可以相同也可以不同，具體為：旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子側(cè)電阻與定子側(cè)電阻相同，或者轉(zhuǎn)子側(cè)電阻與定子側(cè)電阻不同。以及，旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子側(cè)漏感與定子側(cè)漏感相同，或者轉(zhuǎn)子側(cè)漏感與定子側(cè)漏感不同。

本實(shí)施例中通過調(diào)節(jié)直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)12的輸出轉(zhuǎn)矩，以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)變壓器11的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，進(jìn)而可以靈活地調(diào)節(jié)變頻柔性調(diào)諧裝置輸出信號的頻率、電壓幅值和相位等電量參數(shù)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種半波長交流輸電系統(tǒng)，并給出具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖對本實(shí)施例提供的一種半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行說明。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中一種半波長交流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中半波長交流輸電系統(tǒng)包括送端交流系統(tǒng)fs1、半波長交流輸電線路、受端交流系統(tǒng)fs2、變頻柔性調(diào)諧裝置21和變頻柔性調(diào)諧裝置22。

其中，送端交流系統(tǒng)fs1、半波長交流輸電線路、受端交流系統(tǒng)fs2依次連接，變頻柔性調(diào)諧裝置21的定子側(cè)與送端交流系統(tǒng)fs1連接，變頻柔性調(diào)諧裝置21的轉(zhuǎn)子側(cè)與半波長交流輸電線路連接，變頻柔性調(diào)諧裝置22定子側(cè)與受端交流系統(tǒng)fs2連接，變頻柔性調(diào)諧裝置22的轉(zhuǎn)子側(cè)與半波長交流輸電線路連接。本實(shí)施例中變頻柔性調(diào)諧裝置21和變頻柔性調(diào)諧裝置22均采用圖3所示的變頻柔性調(diào)諧裝置。

本實(shí)施例中變頻柔性調(diào)諧裝置安裝在半波長交流輸電線路的兩端，可以在半波長交流輸電線路的線路結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)或運(yùn)行方式發(fā)生變化后，對半波長交流輸電線路進(jìn)行調(diào)諧，使其不會(huì)失去半波長特性。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種半波長交流輸電系統(tǒng)的控制方法，并給出具體實(shí)施例，下面對本實(shí)施例提供的一種半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行說明。

本實(shí)施例中半波長交流輸電系統(tǒng)的控制方法主要包括對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性調(diào)諧和柔性并網(wǎng)，抑制半波長交流輸電系統(tǒng)的低頻振蕩、作為黑啟動(dòng)電源啟動(dòng)因故障停運(yùn)的半波長交流輸電系統(tǒng)，以及對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行故障隔離。具體為：

1、柔性調(diào)諧

本實(shí)施例中可以按照下述步驟對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性調(diào)諧，具體為：

(1)當(dāng)半波長交流輸電線路的電氣距離小于電網(wǎng)頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長時(shí)，通過控制變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，提高半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，直至電氣距離等于升高后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長。

本實(shí)施例中在半波長交流輸電系統(tǒng)的送端交流系統(tǒng)和受端交流系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率均為預(yù)設(shè)的固定值時(shí)，通過改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電氣頻率分量與系統(tǒng)頻率疊加，使得疊加后的旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子側(cè)頻率升高，即提高半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，使得半波長交流輸電線路的電氣距離等于升高后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長。

(2)當(dāng)半波長交流輸電線路的電氣距離大于電網(wǎng)頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長時(shí)，通過控制變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，降低半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，直至電氣距離等于降低后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長。

本實(shí)施例中在半波長交流輸電系統(tǒng)的送端交流系統(tǒng)和受端交流系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率均為預(yù)設(shè)的固定值時(shí)，通過改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電氣頻率分量與系統(tǒng)頻率疊加，使得疊加后的旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子側(cè)頻率降低，即降低半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，使得半波長交流輸電線路的電氣距離等于降低后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長。

(3)當(dāng)半波長交流輸電線路的線路結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)或運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，通過控制變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，調(diào)整半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，直至在線路結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)或運(yùn)行方式發(fā)生變化后的半波長交流輸電線路的電氣距離等于改變后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長。

本實(shí)施例中在半波長交流輸電系統(tǒng)的送端交流系統(tǒng)和受端交流系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率均為預(yù)設(shè)的固定值時(shí)，通過改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電氣頻率分量與系統(tǒng)頻率疊加，使得疊加后的旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子側(cè)頻率升高或降低，即提高或降低半波長交流輸電線路的運(yùn)行頻率，使得半波長交流輸電線路的電氣距離等于改變后的運(yùn)行頻率對應(yīng)的一個(gè)半波長。

2、柔性并網(wǎng)

本實(shí)施例中包括兩個(gè)并網(wǎng)類型：一是送端交流系統(tǒng)接入半波長交流輸電線路后與受端交流系統(tǒng)并網(wǎng)，二是受端交流系統(tǒng)接入半波長交流輸電線路后與送端交流系統(tǒng)并網(wǎng)。下面對這兩種并網(wǎng)類型的柔性并網(wǎng)方法進(jìn)行具體說明。

(1)并網(wǎng)類型為送端交流系統(tǒng)接入半波長交流輸電線路后與受端交流系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，可以按照下述步驟實(shí)施，具體為：

①：調(diào)節(jié)變頻柔性調(diào)諧裝置22中旋轉(zhuǎn)變壓器的定/轉(zhuǎn)子繞組比，使得旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓幅值與受端交流系統(tǒng)的電壓幅值相同。其中，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓幅值與受端交流系統(tǒng)的電壓幅值相同的最大誤差不超過受端交流系統(tǒng)電壓幅值的±5％。

②：控制變頻柔性調(diào)諧裝置22的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使得旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓頻率和定子側(cè)電壓相位分別與受端交流系統(tǒng)的電壓頻率和電壓相位相同。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器中定子側(cè)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位分別與受端交流系統(tǒng)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位后，閉合變頻柔性調(diào)諧裝置與受端交流系統(tǒng)之間的并網(wǎng)機(jī)械開關(guān)完成并網(wǎng)。

(2)并網(wǎng)類型為受端交流系統(tǒng)接入半波長交流輸電線路后與送端交流系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，可以按照下述步驟實(shí)施，具體為：

①：調(diào)節(jié)變頻柔性調(diào)諧裝置21中旋轉(zhuǎn)變壓器的定/轉(zhuǎn)子繞組比，使得旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓幅值與送端交流系統(tǒng)的電壓幅值相同。其中，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓幅值與送端交流系統(tǒng)的電壓幅值相同的最大誤差不超過送端交流系統(tǒng)電壓幅值的±5％。

②：控制變頻柔性調(diào)諧裝置21的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使得旋轉(zhuǎn)變壓器的定子側(cè)電壓頻率和定子側(cè)電壓相位分別與送端交流系統(tǒng)的電壓頻率和電壓相位相同。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器中定子側(cè)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位分別與送端交流系統(tǒng)的電壓頻率、電壓幅值、電壓相序和電壓相位后，閉合變頻柔性調(diào)諧裝置與送端交流系統(tǒng)之間的并網(wǎng)機(jī)械開關(guān)完成并網(wǎng)。

3、抑制低頻振蕩

本實(shí)施例中可以通過控制變頻柔性調(diào)諧裝置調(diào)節(jié)半波長交流輸電線路的傳輸功率，以抑制送端交流系統(tǒng)與受端交流系統(tǒng)之間的區(qū)域間低頻振蕩，具體為：當(dāng)半波長交流輸電系統(tǒng)發(fā)生區(qū)域間低頻振蕩時(shí)，控制變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)設(shè)的阻尼轉(zhuǎn)矩，改變變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，進(jìn)而改變半波長交流輸電線路的傳輸功率，抑制區(qū)域間低頻振蕩。

其中，阻尼轉(zhuǎn)矩可以按照下述方法確定：

(1)向變頻柔性調(diào)諧裝置施加功率階躍調(diào)節(jié)命令，在變頻柔性調(diào)諧裝置執(zhí)行該功率階躍調(diào)節(jié)命令后，測量半波長交流輸電系統(tǒng)的斷面潮流變化的響應(yīng)曲線，采用常規(guī)的曲線擬合法獲取半波長交流輸電系統(tǒng)的等間隔采樣數(shù)據(jù)，依據(jù)該等間隔采樣數(shù)據(jù)計(jì)算半波長交流輸電系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)，進(jìn)而得到半波長交流輸電系統(tǒng)的輸入信號與輸出信號之間的傳遞函數(shù)。

(2)采用根軌跡極點(diǎn)配置和相位補(bǔ)償方法確定半波長交流輸電系統(tǒng)的阻尼系統(tǒng)低頻振蕩控制環(huán)節(jié)的參數(shù)，依據(jù)該參數(shù)確定直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要輸出的阻尼轉(zhuǎn)矩。

4、啟動(dòng)半波長交流輸電系統(tǒng)

本實(shí)施例中可以按照下述兩種實(shí)施方式啟動(dòng)因故障停運(yùn)的半波長交流輸電系統(tǒng)，具體為：

實(shí)施方式1：

控制送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置輸出預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，以啟動(dòng)送端交流系統(tǒng)和半波長交流輸電線路；控制受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置對受端交流系統(tǒng)進(jìn)行柔性并網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)半波長交流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)。

實(shí)施方式2：

控制受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置輸出預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，以啟動(dòng)受端交流系統(tǒng)和半波長交流輸電線路；控制送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置對送端交流系統(tǒng)進(jìn)行柔性并網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)半波長交流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)。

5、故障隔離

本實(shí)施例可以按照下述兩種實(shí)施方式對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行故障隔離，具體為：

實(shí)施方式1：

控制送端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)設(shè)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改變變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，實(shí)現(xiàn)送端交流系統(tǒng)與半波長交流輸電線路之間的故障隔離。

實(shí)施方式2：

控制受端交流系統(tǒng)一側(cè)的變頻柔性調(diào)諧裝置的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)設(shè)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改變變頻柔性調(diào)諧裝置中旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子側(cè)傳輸功率，實(shí)現(xiàn)受端交流系統(tǒng)與半波長交流輸電線路之間的故障隔離。

本實(shí)施例中通過改變調(diào)節(jié)變頻柔性調(diào)諧裝置的運(yùn)行方式，對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行柔性調(diào)諧和柔性并網(wǎng)，抑制半波長交流輸電系統(tǒng)的低頻振蕩、作為黑啟動(dòng)電源啟動(dòng)因故障停運(yùn)的半波長交流輸電系統(tǒng)，以及對半波長交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行故障隔離其操作靈活、簡單。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞“包括”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的pc來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過同一個(gè)硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本申請可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。