浅析提高输电线路输送容量技术的方法

王金安

摘要：研究如何根据实际的气象条件和线路状态，动态提高现有高压输电线路实际输送容量，为解决输电瓶颈问题提供技术方案，具有重要的意义。本文主要讨论了提高输电线路输送容量技术的方法，有助于提高我国输电线路高性能运行。

关键词：输电线路;输送容量;监测方法

相对于经济建设而言我国电网建设始终滞后，电力生产和消费一直存在着地区间不平衡问题，供需矛盾一直存在且时有激化。当前电力发展依赖于一次能源，我国一次能源分布很不均匀，煤炭和水利资源分别集中在西北和西南地区，而经济发达地区则主要分布在东南沿海，从而形成了电力资源“西电东送”、“北电南送”的基本格局，送电距离达1000 ～ 2500km，输送距离长、传输容量大是其基本特点。

这些输电线的输送能力主要取决于线路的稳定极限，由于中间缺乏足够的电源支撑又使长距离输电线的稳定极限通常较低。事实上，我国线路输送水平同国外发达国家相比的差距是非常大的，输电容量不但受到稳定水平的限制，而且受负荷水平的限制。由于技术、设备等原因，我国电网的输电能力受到较多限制，超高压输电线路利用率和实际输电容量偏低，输电瓶颈并未消除，区间供电能力依然不足。

1、提高输电线路输送容量技术

影响输电系统送电能力的因素很多，如运行方式的变化、送受端系统的无功电压水平、输电系统中间电压支撑水平以及运行安全裕度的考虑等。为了提高输电线路的输送容量，普遍采取的措施主要有以下几种。

1.1.采用特高压技术我国1000kV 特高压交流输变电和±800kV 特高压直

流输电工程已经立项建设。

1.2.柔性交流输电技术（FACTS）

FACTS 技术是基于电力电子技术改造交流输电的系列技术，对交流电的无功（电压）、电抗和相角进行控制，从而有效提高交流系统的安全稳定性，使交流输电系统具有更高的柔性和灵活性，可以有效增加输电线路的容量，提高线路利用率。目前常用的FACTS 装置主要有统一潮流控制器、可控串联补偿器、静止补偿器等。

1.3.串联补偿技术

串联补偿装置能有效降低输电系统间的电抗值，提高输电能力和系统运行的稳定性，是我国提高输电线路输送能力的重要手段。

1.4.动态无功补偿技术

动态无功补偿技术可根据系统需要快速调节无功、维持母线电压在额定值附近。控制无功潮流，提高线路的输电能力是动态无功补偿技术在输电系统中的主要作用之一。在一些长距离输电线路的中间安装一定容量的无功静止补偿装置（SVC）能够提高线路的输送能力。

1.5.同杆多回和紧凑型输电技术

同塔（杆）多回输电技术是指在一个杆塔上架设两回及多回线路。紧凑型输电技术是通过减少输电线相间距离和改变排列方式而减少线路波阻抗，增加容抗，提高线路的自然功率，从而提高线路输送容量，并减少了占用走廊。

1.6.大截面耐热导线

一般情况下，短距离输电线的输电能力主要取决于线路的热容量限制，因此需根据负荷密度和输电容量选择合适的线路型号和导线截面。

1.7.其他技术

但以上这些方法都是从提高输电线路静态输送容量的角度来考虑的，需要改建扩建输电线路或者增加昂贵的设备。在原有线路走廊上，利用原有杆塔，采用新技术，考虑如何最大限度地提高现有输电线路的传输能力，以适应电力日益增涨的需求是目前最经济、最环保、最有意义的研究方向。

提高输电线路容量技术首先是由国外的一些研究机构提出的。由于输电走廊和环保的限制，在美国新建线路是非常困难的。美国电力研究院（EP Ⅺ）最早进行这方面的研究，提出利用实时采集的信息，动态计算输电线路热容等级的DTCR 技术。1996 年EPRI 开发出一种利用实际气象条件和设备的实时温度监测动态确定线路容量的监测系统。该系统包括一个计算机模块，内含变压器、电缆、架空线、隔离开关等设备的热模型。该模块考虑了实时气象

条件、设备温度参数及电气负载等因素。监测设备包括小型气象观测台、导线松弛度和温度传感器及数字化数据单元等。该监测系统可计算并连续更新线路的动态负荷容量，也允许用户结合监控和数据采集系统，根据具体情况自定义设备参数和容量限制。

2、动态提高输电线路输送容量的监测方法

2.1.基于气候监测的DLR 技术

基于气候监测的DLR 技术是通过实时的导线电流值和气象站实时监测的气候参数计算导线的输送容量。基于气候监测的DLR 技术很经济，并容易扩展。然而，一整条线路中，由于地域的变化，天气也会发生变化，而微气候信息无法从气象站获取。因此，这种方法不适于微气候地区内线路的增容。

2.2.基于直接温度测量的DLR 技术

美国Niagara Mochawk 公司开发的PowerDonut 就是基于直接导线测温的装置，通过一个安装在导线上的环形结构装置来监测导线的温度、负载和气候参数。直接温度测量方法提供了导线的实时数据，计算的结果比基于气候监测的方法更准确。不足之处在于投资大，并且测量的仅仅是导线某一点的温度，并不是导线的平均温度。如果要测量准确，需要沿线装设较多采集装置，然后取其平均值，这样就大大增加了成本，不符合经济性的要求。

2.3.基于直接弧垂测量的DLR 技术

脉冲激光法足由ESCI 公司开发的，用于DLR 技术的一个比较精确的测量方法，车上装有GPS 测量系统，用于确定卡车的坐标位置。另外还有套反射镜和激光测距装置，用于测量导线档距中间最低点的位置。根据这些测量结果，可得到导线的弧垂，并计算导线的输出容量。这种方法虽然比较有效，但不是自动监测线路弧垂，需要人为的调整和测量，而且成本很高。

2.4.基于张力测量的DLR 技术

美国Valley 公司开发的CAT-1 产品，其核心技术是通过直接测量导线张力确定输送容量的。张力传感器安装在导线耐张段两端的绝缘子串上，CAT-1 主单元还包括两个传感器，一个测量环境温度，一个测量日照辐射温度。主单元存储采集到的数据，并将数据发送给监测主站进行处理。张力监测装置测量的是整个耐张段的导线张力，最后能给出耐张段内各个档距内的弧垂和平均温度，使导线在更长的范围内结果更准确，并节省了开支。于图像法相比具有传输速度快的特点，能达到实时的效果。因为设备安装在低压端，不存在污闪问题。将数据采集终端模块安装在金属盒内，起到屏蔽作用，能有效防止强电干扰。由于用到了代表档距的概念，基本消除了绝缘子串相对很小的纵向拉力的影响，但是存在一定的误差，必须要经过校准。但为了得到较准确的导线温度，此系统在安装初期线路必须长期或经常的停电（至少几个月），以获取较大范围的净辐射温度来拟合出导线温度曲线。同时，这种方法也无法避免高温时导线温度估计不准的问题。

总结上述方法的特点，其中气候模型与导线温度模型是用来计算导线输电容量的两个常用数学模型，它们的主要区别在于对流散热中热传递系数的求取方法的不同。随着沿架空线路气候的显著变化，它们的精度都会受到影响。两种方法有各自的适用范围，通过对上面四种主要方法的比較，可以得出以下结论：在实现动态提高输电线路输送容量的监测方法中，直接温度和张力测量是比较可行的方法。

3、结语

本文主要讨论了动态提高输电线路输送容量的方法与理论，就提高输电线路输送容量技术和相关的动态提高输电线路输送容量的监测方法进行分析，对于今后输电线路高性能运行具有一定帮助。

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