直流输电系统的输送能力研究及其仿真

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1、直流输电系统的输送能力研究及其仿真（1.国网河南省电力公司电力经济技术研究院，河南450052；2.国网河南省电力公司电力科学研究院，河南450052；3•国网河南省电力公司南阳供电公司，河南470000；）摘要：木文分析了影响直流输电系统能力的因素，在MATLAB中搭建交直流系统模型，并通过仿真分析交直流系统相互作用特性的分析，研究影响肓流输电系统输送能力的主要因素。仿真结果表明短路比越大，系统输电能力越强。关断角越大，消耗的无功也越大，换流站交流母线电压越低。关键字：直流输电，输送能力，短路比1引言对于交流输电系统，限制其输送能力的主要因素是功角稳定和动态无功支持。育流输电系统

2、，木身己不存在功角稳定问题，但育•流输电系统的输送能力也是有限制的，其决定性因素是所连交流系统的强度。主要表现为两个方面：一是换流器接入点处交流系统的等效阻抗；二是交流系统的机械惯性即旋转惯量。自最早的肓流输电工程起，对连接于弱交流系统的肓流输电系统的输送能力和动态特性问题就进行过研究。木文将通过对交直流系统相互作用特性的分析,研究影响直流输电系统输送能力的主要因素。2交肓流系统相互作用的数学模型对交直流系统相互作用机理的分析，釆用图丨所示的数学模型。图1中，交流系统采用戴维南等效电路，即用一定阻抗Z串联一固定电动势E来模拟。计算等效阻抗Z时，发电机用暂态电抗表示。这个模型对应于扰

3、动发牛后100-300ms内。此时同发电机的励磁调节器和交流系统的其他电压控制装置还未来得及响应。另外，图1中所有交流量只计及其基波分量。由于上述原因，图I所示系统模型一般适用于小扰动或准稳态过程的分析。由于逆变运行吋，直流输电对交流系统强度的要求更为突出，因此在以下分析中•假定模型系统中的换流器为逆变器。图1交直流系统相互作用的简化模型在图1所示的模型系统中，对等效阻抗E的另一种表达方式是用短路比的概念。短路比定义为换流站交流母线的短路容量与额定直流功率P的比值,即・若在图1的模型系统中，直流系统的基准功率和基准电压分别取额定直流功率和额定直流电压，交流系统的基准值取法仍如上述方

4、法，则整个模型系统的特性可用如下9个方程来描述：上式中，和分别为换流变压器的容量和短路电压比O若不考虑变压器分接头的改变和补偿电容器的投切，则换流站设备参数可以认为是固定的。而受端交流系统一旦运行方式确定，则受端系统参数也是固定的。在运行状态变量中，等效电动势E也假定是固定的。这种情况下,运行状态变量共有11个，而约束方程是9个，因此只有2个状态变量是独立的。即一旦确定其中的任何2个变量，其余变量也随之而定。图2随变化的曲线从图2可以看出•对应于较小值的的曲线高于对应于较大值的—曲线。因此，定义当取时的一曲线为最大功率曲线，并定义最大功率曲线上的最高点为最大可送功率点。4结论直流输

5、电系统能力主要受换流器接入点处交流系统的等效阻抗短路比影响，短路比约大，交流系统越强，系统输电能力越强。连于弱系统的常规直流输电系统难以运行，可以采用装设同步调相机、静止无功补偿器等方法提高交流系统强度，或者采用柔性直流输电系统取代常规直流输电系统。参考文献[I]浙江大学发电教研组直流输电科研组•直流输电[M].北京:电力工业出版社，1982.⑵殷威扬，文俊，刘洪涛，闫金春•葛■南直流输电工程无功及电压控制的研究[J]・高电压技术.2006,32(9)62-66.⑶杨秀，陈鸿煜，靳希•高压直流输电系统动态恢复特性的仿真研究[J]•高电压技术.2006,32(9):11-14.[4]

6、王雁凌，任震，王官洁•静止无功补偿器在高压直流系统中的应用[J].电网技术,1996,20(12):9-13⑸杜忠明.贵广第二冋直流输电工程换流站无功补偿的研究[J]•电网技术,2006,30(10):69-74・⑹王铭诚•直流输电系统中的谐波、滤波器和无功率的补偿[MJ.1987[7]VijayK・Sood.HVDCANDFACTSCONTROLLERS[M].⑻虞云翔•政平换流站无功功率补偿及控制分析•安徽电力[JJ.2007,24(1):31-34.⑼杨汾艳，徐政•直流输电系统典型暂态响应特性分析[J]・电工技术学报,2005,20(3):45-52.[10]徐政•交直流电力

7、系统动态行为分析[M].北京：机械工业出版社，2004[II]赵碗君，谢国恩,曾南超，等•高压直流输电工程技术[M]・北京:中国电力出版社,2004.作者简介：马杰，1985年・，女，硕士，工程师，主要研究方向为电力系统设计与规划。单位：国网河南省电力公司电力经济技术研究院。张博，1985年・，男，硕士，工程师，主要研究方向为输电线路设计与规划。单位：国网河南省电力公司电力科学研究院张璐，1986年・，女，本科，工程师，主要研究方向为电力系统运行与控制。单位：国网河南