在電力市場環(huán)境下，隨著區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)，電網(wǎng)規(guī)劃對緩解電力供需矛盾，防止電力瓶頸和輸電阻塞，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，都有至關重要的作用。電力系統(tǒng)規(guī)劃包括電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃，但由于它們各自的復雜性，常常把兩者獨立進行規(guī)劃。長期以來，電網(wǎng)規(guī)劃的常規(guī)方法是[1]首先依據(jù)經(jīng)驗，通過定性分析做出負荷預測，然后根據(jù)確定出的負荷數(shù)據(jù)，人為選定幾種可行的網(wǎng)絡擴建方案，后對幾個方案進行技術經(jīng)濟分析，從中找出一個佳方案。這種方法的優(yōu)點是直觀，并可以同規(guī)劃人員的寶貴經(jīng)驗相結合，缺點是預測精度和方法質量受人的經(jīng)驗限制。
電網(wǎng)規(guī)劃包括三方面的內(nèi)容：負荷預測、網(wǎng)架規(guī)劃和無功規(guī)劃。負荷預測是電網(wǎng)規(guī)劃的首要任務，完成對未來負荷需求的預測，其準確度直接關系到規(guī)劃方案的質量。完成負荷預測后便可以進行網(wǎng)架規(guī)劃，根據(jù)投資及運行費用小的原則，確定電網(wǎng)擴建的類型、時間和地點，保證可靠地將負荷由發(fā)電中心送到負荷中心，并滿足環(huán)保要求。網(wǎng)架規(guī)劃完成后，就基本實現(xiàn)了有功負荷傳輸?shù)囊螅瑹o功負荷的傳送與補償由無功規(guī)劃來完成。無功規(guī)劃的目的是確定電網(wǎng)中無功補償設備的類型、容量和安裝地點，以確保電網(wǎng)正常及故障運行方式下的
電壓質量及穩(wěn)定性，并使規(guī)劃期內(nèi)投資及運行費用總和小。
由此可見，網(wǎng)架規(guī)劃和無功規(guī)劃都是復雜的優(yōu)化問題，隨著計算機技術和
智能優(yōu)化技術的發(fā)展，目前這些工作都可以通過計算機完成，提高了電網(wǎng)規(guī)劃的質量和決策水平。隨著電力電子技術的發(fā)展，對超高壓遠距離輸電線進行靈活的無功補償成為可能，本文通過對超高壓遠距離輸電線的運行分析，提出無功規(guī)劃中補償容量的實用計算方法。
對超高壓遠距離輸電線，不宜根據(jù)其物理長度來判斷其為短線路、中長線路或長線路。為了進行準確分析，應采用分布參數(shù)模型，超高壓遠距離輸電線示意圖如圖1所示，由《電路理論》可得到超高壓遠距離輸電線的分布參數(shù)方程[2]：
下標S,R分別代表輸電線的發(fā)送端和受端，發(fā)送端、受端電壓分別為VS，VR;以受端為基準，距受端X處的電壓、電流分別為Vx和Ix;受端電流為IR。參數(shù)方程中的ZC是輸電線的波阻抗，β是輸電
當輸電線路的受端負載阻抗ZR等于波阻抗ZC，由于VR=IRZR，由參數(shù)方程（1）（2）可得全線的電壓、電流幅值處處相等。輸電線的等效電感吸收無功QL，等效電容發(fā)出無功QC，可以證明此時QL=QC，受端獲得的有功功率
1.4.2串聯(lián)補償?shù)牡刃в嬎?/div>
串聯(lián)補償一般串聯(lián)
電容器，在距受端l2處的m點安裝串聯(lián)補償裝置(如圖3)，其電抗為-jXC，XC=1/ωC。類似并聯(lián)補償?shù)耐茖Х椒ǎ驗镮1=I2，U1=U2-jI1XC，由線路末端向首端推導，可得到與式(9)
增大，Xeq減小，大傳輸有功功率PRmax增加，受端
無功功率QR減小。
2補償容量的工程實用計算
2.1補償容量的確定
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的遠離負荷中心的大容量發(fā)電廠相繼投運，各大區(qū)域電網(wǎng)逐漸互聯(lián)形成聯(lián)合電力系統(tǒng)，超高壓遠距離輸電線擔負著連接受端與遠區(qū)大容量發(fā)電廠或區(qū)域電網(wǎng)的任務。由于無功功率不能遠距離傳輸，必須采用無功補償裝置。無功補償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要措施之一，合理的無功補償可以改善系統(tǒng)的性能。在有自動無功補償?shù)那闆r下，可令VS=VR=VN，代入式(6)可得：
以超高壓遠距離輸電線的自然功率PN為基準，基
設受端功率因數(shù)角為φR，負載無功為QRL，無功補償容量為QRC(發(fā)無功為正)，則：
補償容量的工程實用計算的依據(jù)就是式(14)。按PRmax*及其對應的φR可計算出QRCmax*;按PRmin*及其對應的φR可計算出QRCmin*。
2.2補償設備安裝位置的確定
為使傳輸?shù)挠泄β蚀?，應該使Xeq小，由串補和并補的Xeq表達式可推導出θ1=θ2，即補償設備應安裝在輸電線的中點。串補、并補的選擇應比較補償容量等技術經(jīng)濟指標后確定。
在負荷預測和網(wǎng)架規(guī)劃完成后，對某一具體的超高壓遠距離輸電線的長度和線型，以及傳輸功率、負荷等情況也就清楚了。θ，PR,φR以及自然功率PN等都已知，由式(12)可以計算出無功補償容量的配置，按規(guī)劃要求再乘一個裕量系數(shù)，進而確定安裝位置，安裝位置和容量確定后，由式(11)對受端無功進行校驗。然后根據(jù)待選
無功設備的單位容量，配置無功補償設備。
3結論
在《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》規(guī)定[3]“330 kV以上等級線路的充電功率應基本上予以補償”;“無功補償?shù)脑瓌t是
就地補償”。例如：一500 kV輸電線，長400 km，傳播角為30°，波阻抗為225 Ω，以自然功率為基準，由式(3)、(4)可計算得到容性充電功率為0.57786，假設受端負荷功率因數(shù)為0.8，對應受端不同有功負荷下的無功補償容量按式(14)計算結果如表1所示(均為標幺值)。工程上一般采用按充電功率的90%原則確定無功補償容量，從表1可以看出往往使無功補償裝置容量偏大，不能有效利用。采用本文提出的實用計算方法，可以充分利用無功補償容量，節(jié)省投資，并為無功補償容量的確定提供理論依據(jù)。
VN（VN是輸電線的額定電壓），則受端獲得的有功功率與輸電線的自然功率相等。PN是輸電線無功狀態(tài)的分界點［2］：當PR>PN時，QL>QC，線路吸收無功；當PRN，QLC，線路發(fā)出無功。因此，超高壓遠距離輸電線在低負荷時會出現(xiàn)無功過剩，導致過電壓；高負荷時會出現(xiàn)無功不足，導致電壓偏低。這就是通常所說的遠距離輸電線在夜間出現(xiàn)過電壓，白天高負荷時低電壓現(xiàn)象。通常采用無功補償設備來保證超高壓遠距離輸電線在不同負荷水平下的運行電壓在合格范圍內(nèi)。
1.2輸電線的空載運行
設輸電線長度為l，傳播角θ=βl，輸電線空載運行，受端開路，IR=0，代入?yún)?shù)方程可得發(fā)送端電壓電流為：
為了使線路并列時兩端電壓差在允許范圍內(nèi)，在對超高壓遠距離輸電線進行充電前應使充電端電壓在由式（3）確定的規(guī)定范圍內(nèi)。對線路進行解列常操作時，為了使線路兩端不過電壓，解列前應控制電壓在由式（3）確定的范圍內(nèi)。線路故障跳閘時，因為空載時首末端電壓比值恒定，這往往在超高壓遠距離輸電線繼電保護中作為保護依據(jù)（受端跳閘后聯(lián)跳發(fā)送端）。由式（4）得發(fā)送端有容性的充電電流，容性充電功率QS=3VSIS( VS、IS在三相系統(tǒng)中對應于發(fā)送端的相電壓、相電流)。
1.3輸電線的負載運行
輸電線負載運行時，設VS與VR[FS:Page]的夾角為δ，得受端有功、無功方程［2］：
1.4遠距離輸電線無功補償?shù)牡刃в嬎?/div>
1.4.1并聯(lián)補償?shù)牡刃в嬎?/div>
在距受端l2處的m點安裝并聯(lián)補償裝置，電納
與無補償時相比，當并聯(lián)補償器為容性設備時，大傳輸有功功率PRmax增加，kθθ, 受端無功功率QR增加；當并聯(lián)補償器為感性設備時，Bsh<0,Xeq>ZCsinθ, 大傳輸有功功率PRmax減小，kθ>cosθ, 受端無功功率QR減小。
當輸電線路的受端負載阻抗ZR等于波阻抗ZC，由于VR=IRZR，由參數(shù)方程(1)(2)可得全線的電壓、電流幅值處處相等。輸電線的等效電感吸收無功QL，等效電容發(fā)出無功QC，可以證明此時QL=QC，受端獲得的有功功率VN(VN是輸電線的額定電壓)，則受端獲得的有功功率與輸電線的自然功率相等。PN是輸電線無功狀態(tài)的分界點[2]：當PR>PN時，QL>QC，線路吸收無功;
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