对高压直流输电原理和运行探析

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1、对高压直流输电原理和运行探析【分类号】：TM721.1【摘要】高压直流输电是现代电力电子技术在电力系统中最成功的应用之一，具有运行方式灵活、快速准确的电流电压和功率控制等特点。是我国电力工程的重要组成部分.本文我们将针对高压直流输电原理及运行问题展开论述及探讨。【关键词】高压直流输电；电力系统；运行；原理；稳定性控制一、高压直流输电系统的运行原理1、高压直流输电系统的输电原理高压直流输电系统主要由换流站和直流线路组成。主要构成方式分为双极,单极和无直流线路三类。双极直流输电具有两根导线（正极+,负极-），每端有两组额定电压相等、

2、在直流侧相互串联的换流装置。如两侧的中性点（两组换流装置的联接点）接地，线路两极可独立运行。当其中一根导线线路故障时，另一根以大地作为回路可带50%的负荷，可作为分期建设的直流工程初期的一种接线方式。一个典型的双极式直流输电系统如图1T所示。主要元件包括换流器、平波电抗器、谐波滤波器、无功功率源以及必要的测量、保护、调节控制等设备。其中换流器分整流器和逆变器，分别用来完成交流一直流和直流一交流转换。平波电抗器起到降低直流线路中的谐波电压和电流的作用，限制直流线路短路期间整流器中的峰值电流，防止逆变器换相失败和轻负荷电流不连续。除

3、交流和直流侧的高次谐波，减少对环境的污染。直流换流器内部要吸收无功功率。稳态条件下所消耗的无功功率是传输功率的50%左右，在暂态情况下无功功率的消耗更大。因此必须在换流器附近提供无功电源，用作交流滤波的电容也可以提供部分无功功率。为了排除变压器故障相和使直流联络线停运，在交流侧还装有断路器。2、高压直流输电的电流控制原理通常要求直流输电系统按照某种功率指令运行，如最直接的定功率控制。为了达到定功率控制的要求，最简单的做法就是一侧控制直流电压恒定另一侧控制直流电流恒定。通常当两侧交流电压波动不大时，换流器的控制方式有：整流侧定直流

4、电流控制逆变侧定熄弧角控制和整流侧定直流电流控制逆变侧定电压控制。2005年落点广东的三个直流输电工程全部采用的整流侧定功率交流侧定电压控制。从交流系统中得到的辅助信号用于控制换流器的直流电压或直流电流。特定的控制方法可用于帮助直流系统从故障状况恢复正常，提高交流系统性能，如附加阻尼控制、附加暂态稳定控制等等。随着控制理论的发展，控制器的设计方法越来越多,也越来越完善。不同的设计方法，对控制器的控制效果影响很大，同时各种不同的控制器设计方法对控制对象的适应程度也不同。二、高压直流输电的运行特点1、高压直流输电系统的优点之所以高压

5、直流输电能够在全球范围内蓬勃发展，除了归功于整流技术的不断进步以及大功率整流器件的出现之外，更重要的是高压直流输电有着交流输电不可比拟的优势。⑴低耗材。传统的三相交流线路需要三根导线，并且线路走廊宽，而直流输电线路只需正、负两极导线，其杆塔的结构简单，线路走廊窄，此外，一条同电压的直流输电线路输送容量约为交流输电线路的2倍，直流输电的线路走廊,其传输效率约为交流线路的2倍甚至更多一点。⑵远距离、大容量。直流输电并不存在交流输电的功角稳定问题，因此不会由于静态稳定或暂态稳定性能变差而降低输送容量。这是直流输电传输功率的重要特点，也

6、是它的一大优势。直流输电的输送容量由换流阀电流允许值决定，输送容量和距离不受两端的交流系统同步运行的限制，有利于远距离大容量输电。⑶易互联。对于交流输电系统，并网中的各个系统必须同步运行，否则可能在设备中形成强大的循环电流而损坏设备，或者停电事故。而直流输电两端的交流系统不需要同步运行，可实现不同额定频率或相同额定频率交流系统之间的非同期联络，提高两侧交流系统互为备用以及事故紧急支援的能力，从而提高交流系统的稳定性和供电的经济性。⑷调节快速、准确。直流输电采用的换流器是基于电力电子器件构成的电能控制电路，通过晶闸管阀等电力电子器

7、件换流器能够迅速、方便的调节直流线路的电流、电压和功率，从而可以方便、快速、灵活、准确地实现有功潮流的增减和双向传送，向交流系统提供功率、频率及电压支持。当交流系统发生故障或受到扰动时，利用直流输电的调节作用，能有效地提高交流系统的稳定性。2、高压直流输电系统的缺点虽然直流输电解决了很多交流输电存在的难题，但是直流输电本身所固有的缺点也限制了直流输电的应用范围。⑴换流器在运行时会产生交流谐波和直流谐波，若处理不当将其引入交流系统会给交流电网带来很多问题。为了降低谐波的影响需在交流侧和直流侧加装滤波器组，这样无形中就增加了换流站的

8、占地面积和运行成本。⑵晶闸管式换流器在直流电传输过程中会吸收大量的无功功率，高达有功功率的60%,这就需要加装无功功率补偿装置来进行控制，从而增加了换流站的成本和控制的复杂性。三、高压直流输电系统的稳定性控制问题在MIDC系统中，交流电力系统的功角稳定性（小扰动