送受端系統(tǒng)短路比關(guān)系對直流輸電系統(tǒng)最大輸送功率的影響

羅 鋼，劉崇茹，李欣蔚，婁源媛，伍雙喜，劉俊磊，張子泳

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣東廣州 510699；2.新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，北京 102206)

0 引 言

隨著我國直流輸電技術(shù)的發(fā)展以及“西電東送，全國聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的實(shí)施，直流工程在我國電力輸送中發(fā)揮著越來越重要的作用。高壓直流輸電有著經(jīng)濟(jì)靈活、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在大容量、遠(yuǎn)距離輸電方面有著很大的優(yōu)勢，但是在輸送能力方面，直流輸電系統(tǒng)是有限制的，其決定性因素是所連交流系統(tǒng)的強(qiáng)度[1-5]。

在已有的研究中[6]，交流系統(tǒng)強(qiáng)弱的劃分標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)其短路比(SCR)的大小，即交流系統(tǒng)與所連直流系統(tǒng)容量的相對大小，短路比越小，交流系統(tǒng)越弱。對于直流輸電系統(tǒng)，換流母線的短路比(SCR)同時(shí)也是評價(jià)交流電網(wǎng)電壓支撐能力和接受直流功率能力的重要量化指標(biāo)，短路比被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)受端系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及直流系統(tǒng)的運(yùn)行分析。

1 問題的提出

由于交直流系統(tǒng)間相互影響的特點(diǎn)以及相關(guān)穩(wěn)定問題在很大部分上決定于交流系統(tǒng)與所連接的直流系統(tǒng)容量的比例關(guān)系。送端交流線路故障會(huì)使直流系統(tǒng)有功功率產(chǎn)生波動(dòng)，送端系統(tǒng)的頻率、電壓穩(wěn)定性將面臨考驗(yàn)，并對受端系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，進(jìn)而對交流系統(tǒng)產(chǎn)生更大沖擊。而對于密集多送出直流系統(tǒng)，因?yàn)樗投烁髯訐Q流站一般建設(shè)在能源分布密集區(qū)，這樣會(huì)致使有多條直流線路與送端系統(tǒng)相連接，而且各直流子系統(tǒng)間具有較為緊密的電氣耦合特性，此時(shí)就不能確定整流側(cè)交直流系統(tǒng)的相互影響是否會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定性。同時(shí)，整流側(cè)的運(yùn)行狀況會(huì)不會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)的功率極限造成影響，甚至存在相應(yīng)的臨界短路比，是一個(gè)亟待解決的問題。

目前的研究認(rèn)為逆變運(yùn)行時(shí)直流輸電對交流系統(tǒng)強(qiáng)度的要求更為突出，因此大都以逆變站為研究對象分析直流輸電系統(tǒng)的輸送能力及穩(wěn)定性，幾乎沒有從理論上分析過連接于不同強(qiáng)度的整流站的運(yùn)行特性。交直流系統(tǒng)相互作用引起的電壓穩(wěn)定性問題受到了人們的重視，該問題尤其在逆變側(cè)更為突出[7]。文獻(xiàn)[8]、[9]研究了直流輸電系統(tǒng)在逆變側(cè)較為突出的電壓穩(wěn)定性問題，根據(jù)換流器母線電壓隨直流系統(tǒng)側(cè)無功功率的變化而變化的情況，指出了判斷系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，并在直流系統(tǒng)處于傳統(tǒng)控制和優(yōu)化改進(jìn)控制下，將依照該評判指標(biāo)得出的電壓穩(wěn)定性結(jié)論進(jìn)行比較。文獻(xiàn)[10]利用一種常用的簡化高壓直流輸電系統(tǒng)模型，采用經(jīng)典電壓穩(wěn)定分析判據(jù)研究換流節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性，分析了整流側(cè)在定功率控制和定電流控制兩種方式下，逆變側(cè)直流傳送功率極限和換流母線節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性之間的關(guān)系。文獻(xiàn)[11]、[12]提出了適于多饋入交直流系統(tǒng)的短路比定義，分析了該短路比與電壓靈敏因子的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上提出了判斷多饋入交直流系統(tǒng)強(qiáng)弱的指標(biāo)。在兩側(cè)換流器不同的控制方式下，無功功率在換流站上的消耗存在差異，會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)功率傳輸極限和暫態(tài)過電壓水平的差異[13]，但上述文獻(xiàn)主要是針對受端系統(tǒng)來說的，整流側(cè)和逆變側(cè)控制方式的差異，可能會(huì)導(dǎo)致評估結(jié)果的不同。

通過本文的研究發(fā)現(xiàn)，在交流系統(tǒng)越來越復(fù)雜的情況下，直流輸電系統(tǒng)輸送能力在某些條件下會(huì)受到送端交流系統(tǒng)強(qiáng)度的制約。本文從理論上分析了整流站和逆變站的運(yùn)行特性，并研究了送端系統(tǒng)和受端系統(tǒng)短路比與直流系統(tǒng)輸送功率極限的定量關(guān)系，指出逆變側(cè)交流系統(tǒng)強(qiáng)度制約直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性及輸送能力的條件，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)送端和受端的交流系統(tǒng)的強(qiáng)度在某個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)處變化時(shí)，會(huì)使整個(gè)直流輸電系統(tǒng)功率穩(wěn)定性及輸送能力的影響因素發(fā)生改變。

2 整流站運(yùn)行特性分析

從以往對逆變站運(yùn)行特性的研究得知，隨著系統(tǒng)短路比的增大，最大可送功率逐漸增大，對應(yīng)的電流值也逐漸增大[6]。短路比值越大，系統(tǒng)的可送功率極限值越大，輸送能力越強(qiáng)，功率可調(diào)性更加靈活。對于典型的換流站設(shè)備，臨界短路比CSCR[14]的值大致為2，所以通常將短路比SCR<2的系統(tǒng)稱為弱系統(tǒng)，聯(lián)于弱系統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)是難以穩(wěn)定運(yùn)行的。

整流站和逆變站在正常運(yùn)行時(shí)，通常采用不同的控制方式。在直流輸電系統(tǒng)中，根據(jù)整流運(yùn)行和逆變運(yùn)行各自的特點(diǎn)不同，通常由整流站承擔(dān)控制直流電流的任務(wù)，由逆變站承擔(dān)控制直流電壓的任務(wù)。由此建立的整流站運(yùn)行特性表達(dá)式如下：

Pd=CU2[cos2α-cos(2α+2μ)]

Qd=CU2[2μ+sin2α-sin(2α+2μ)]

Id=KU[cosα-cos(α+μ)]

Ud=Pd/Id

Pac=[U2cosθ-EUcos(δ+θ)]/|Z|

Qac=[U2sinθ-EUsin(δ+θ)]/|Z|

Qc=BcU2

Pd+Pac=0

Qd+Qac-Qc=0

Id=[kUrcosα-mUicosγ]/Xd

(1)

式中：Pd和Qd表示直流換流站交流側(cè)的有功和無功功率;Id表示直流電流;Ud表示直流電壓;Pac和Qac表示交流有功和無功功率;Ur和δ表示分別表示送端交流母線電壓幅值和相角;Bc表示交流濾波器和無功補(bǔ)償電容的等效電納;Qc表示無功補(bǔ)償容量;Z和θ表示交流系統(tǒng)的等效阻抗大小和相位;E表示交流系統(tǒng)等效電動(dòng)勢的幅值；α表示觸發(fā)延遲角;k和m為常數(shù);Ui表示受端換流母線電壓;γ表示受端逆變站熄弧角;Xd表示直流輸電線路阻抗。

在分析整流站運(yùn)行特性時(shí)，假設(shè)受端系統(tǒng)為理想狀況，換流母線電壓始終不會(huì)崩潰，且熄弧角為額定值18°。在這種條件下，繪制不同短路比下整流側(cè)Pd隨Id的變化規(guī)律，如圖1所示。需要說明的是，圖1希望表征隨著電流的增大，系統(tǒng)輸送功率的變化情況。因此在電流控制權(quán)切換至逆變站之后，仍然使電流持續(xù)增大來觀察系統(tǒng)輸送功率的變化，以獲得系統(tǒng)能夠輸送的最大功率與送端系統(tǒng)SCR的關(guān)系。

圖1 整流側(cè)Pd隨Id的變化曲線Fig.1 Pd-Id curves of rectifier

可以看出，送端系統(tǒng)的功率最大點(diǎn)總是在控制方式轉(zhuǎn)換之后出現(xiàn)。由于整流站額定運(yùn)行時(shí)通常采用定功率或者定電流控制，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)角α的大小來實(shí)現(xiàn)電流控制，額定運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的觸發(fā)角α留有一定裕度。因此，整流站額定運(yùn)行點(diǎn)總處于功率曲線的上升沿，即出現(xiàn)在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，所以通常觀點(diǎn)認(rèn)為送端系統(tǒng)不存在穩(wěn)定性問題，送端系統(tǒng)的短路比對直流系統(tǒng)輸送功率和穩(wěn)定運(yùn)行不起主導(dǎo)作用；但隨著直流電流的提升，整流站可輸送的直流功率存在極限值。

3 短路比與直流系統(tǒng)最大輸送功率的關(guān)系

直流系統(tǒng)最重要的兩個(gè)設(shè)備是整流站和逆變站，二者缺一不可。上述對整流側(cè)運(yùn)行特性和輸送功率極限的分析是在逆變側(cè)能承受整流側(cè)輸送過來的功率的基礎(chǔ)上，即逆變站能夠保持正常的恒定熄弧角控制。然而，實(shí)際情況是受端系統(tǒng)同樣存在輸送功率極限，只有當(dāng)其可輸送的功率大于送端系統(tǒng)的輸送功率極限時(shí)，整個(gè)直流系統(tǒng)的輸送極限功率等于送端系統(tǒng)所能送出的最大直流功率。

3.1 送端系統(tǒng)短路比與直流系統(tǒng)最大輸送功率的關(guān)系

方程組(1)可以表征整流站的運(yùn)行特性，其中，交流系統(tǒng)等值阻抗Z的倒數(shù)可以表征短路比SCR的大小。那么，通過改變Z的大小可以調(diào)整短路比的大小。設(shè)定短路比之后，解析方程組(1)，得到該短路比下整流側(cè)的功率曲線以及其所能傳輸?shù)淖畲笾绷鞴β?。統(tǒng)計(jì)在不同短路比的情況下，送端系統(tǒng)所能傳輸?shù)淖畲笾绷鞴β嗜绫?所示。

表1 送端系統(tǒng)短路比與最大輸送功率的關(guān)系Tab.1 Relationship between SCR and maximum transmission power of rectifier

在對大量參數(shù)研究的基礎(chǔ)上，對整流側(cè)在不同短路比下的最大功率曲線進(jìn)行擬合，以得到整流側(cè)短路比與其相應(yīng)輸送功率極限的定量關(guān)系。

(2)

式中：Pdm1表示送端系統(tǒng)所能送出的最大直流功率；SCRr表示送端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度。

3.2 逆變側(cè)短路比與直流系統(tǒng)最大輸送功率的關(guān)系

通過解析逆變側(cè)運(yùn)行特性方程[14]可以得到逆變側(cè)的運(yùn)行特性曲線及其所能傳輸?shù)淖畲笾绷鞴β?。統(tǒng)計(jì)在不同短路比的情況下，逆變側(cè)所能傳輸?shù)淖畲笾绷鞴β嗜绫?所示。

表2 逆變側(cè)短路比與最大輸送功率的關(guān)系Tab.2 Relationship between SCR and maximum transmission power of inverter

在對大量參數(shù)研究的基礎(chǔ)上，對受端系統(tǒng)為不同短路比時(shí)對應(yīng)的最大功率進(jìn)行曲線擬合，得到逆變側(cè)輸送功率極限與受端系統(tǒng)短路比的定量關(guān)系如下所示：

Pdm2=-0.090 9SCRi+0.97

(3)

式中：Pdm2為受端系統(tǒng)輸送的直流功率極限；SCRi為受端系統(tǒng)短路比。

3.3 相同輸送功率極限下整流側(cè)與逆變側(cè)短路比的關(guān)系

將得到的式(2)、式(3)的定量關(guān)系共同表示在圖2中。

圖2 整流側(cè)/逆變側(cè)輸送功率極限與其相應(yīng)端短路比的定性關(guān)系Fig.2 The qualitative relation between transmission power limit of rectifier side/inverter side and the corresponding terminal SCR

從圖2中可見，兩條曲線必然存在一個(gè)交點(diǎn)。對于同一個(gè)直流系統(tǒng)，一般來說整流側(cè)輸送功率，逆變側(cè)接收功率，需要達(dá)到供需平衡的狀態(tài)，即存在相同的輸送功率極限的限制。通過上述分析說明，存在一個(gè)短路比值，使得當(dāng)兩側(cè)的短路比均小于該值，系統(tǒng)的輸送功率極限受制于逆變側(cè)系統(tǒng)，當(dāng)兩側(cè)的短路比均大于該值，系統(tǒng)的輸送功率極限受制于整流側(cè)系統(tǒng)；相應(yīng)的可以得到該短路比對應(yīng)的輸送功率極限，如果系統(tǒng)需要輸送的功率小于該值，則逆變側(cè)短路比決定該系統(tǒng)的輸送能力，若系統(tǒng)需要輸送的功率超過該值，則整流側(cè)短路比決定該系統(tǒng)的輸送能力。將整流側(cè)短路比與其相應(yīng)輸送功率極限的關(guān)系曲線和逆變側(cè)短路比與其相應(yīng)輸送功率極限的關(guān)系曲線的交點(diǎn)對應(yīng)的短路比定義為轉(zhuǎn)折短路比，記為TSCR；對應(yīng)的輸送功率極限定義為輸送功率轉(zhuǎn)折點(diǎn)，記為Pm，T。

在實(shí)際工程中，整流站在額定運(yùn)行狀態(tài)下的延遲觸發(fā)角αN可能會(huì)略高于20°，此時(shí)得到的整流側(cè)輸送功率極限曲線會(huì)整體略高于上面呈現(xiàn)的曲線，因此得到的轉(zhuǎn)折短路比和輸送功率轉(zhuǎn)折點(diǎn)也會(huì)跟著相應(yīng)的增大。

在本文的模型中，考慮到實(shí)際情況中由于直流系統(tǒng)傳輸線路上的損耗，導(dǎo)致的整流側(cè)輸送功率極限通常需要稍高于逆變側(cè)，由式(2)、(3)可以得到：

(4)

令上式中的SCRr=SCRi=TSCR，得到TSCR為4。輸送功率轉(zhuǎn)折點(diǎn)(標(biāo)幺值)可以通過下式得到：

Pm,T=0.09TSCR+0.8

(5)

計(jì)算得到Pm，T為1.16。那么，當(dāng)需要輸送的功率極限Pm>Pm，T時(shí)，整流側(cè)交流系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的功率輸送影響更大，提高整流側(cè)的短路比能夠幫助直流系統(tǒng)輸送更多的功率，而且當(dāng)需要輸送的功率越大，要求的整流側(cè)短路比越大于逆變側(cè)短路比；當(dāng)需要輸送的功率功率極限Pm

因此，當(dāng)送端系統(tǒng)的輸送能力強(qiáng)于受端系統(tǒng)時(shí)，在提升直流系統(tǒng)輸送功率的過程中，送端系統(tǒng)還沒達(dá)到其輸送功率極限值，受端系統(tǒng)已經(jīng)由于系統(tǒng)強(qiáng)度的制約，而不允許輸送功率繼續(xù)提升，此時(shí)由受端系統(tǒng)來決定整個(gè)交直流系統(tǒng)的輸送能力。同理，當(dāng)送端系統(tǒng)所能傳輸?shù)淖畲蠊β市∮谑芏讼到y(tǒng)的輸送功率極限時(shí)，盡管逆變側(cè)交流系統(tǒng)足夠強(qiáng)大，可以承受較大的直流功率，但是由于送端系統(tǒng)強(qiáng)度的限制，致使直流系統(tǒng)傳輸?shù)挠泄β蕪墓┙o方就受到制約，以至于不能滿足受端系統(tǒng)想要輸送最大功率的需求。也就是說，此時(shí)整個(gè)交直流系統(tǒng)的輸送能力主要受限于送端系統(tǒng)的強(qiáng)度。所以，直流系統(tǒng)最大輸送功率既受整流側(cè)系統(tǒng)短路比的影響，也受逆變側(cè)系統(tǒng)短路比的影響。

如果兩個(gè)換流站交流系統(tǒng)短路比均小于轉(zhuǎn)折短路比(TSCR)，即使整流側(cè)交流系統(tǒng)短路比在一定范圍小于逆變側(cè)交流系統(tǒng)短路比，直流系統(tǒng)輸送功率極限仍然受到逆變側(cè)系統(tǒng)強(qiáng)度的限制。而當(dāng)兩個(gè)換流站交流系統(tǒng)短路比均大于轉(zhuǎn)折短路比(TSCR)，即使整流側(cè)交流系統(tǒng)短路在一定范圍內(nèi)大于逆變側(cè)交流系統(tǒng)短路比，整個(gè)直流系統(tǒng)輸送能力依然完全由整流側(cè)來決定。如果一個(gè)換流站交流系統(tǒng)短路比小于TSCR，另一個(gè)換流站交流系統(tǒng)短路比大于TSCR，則直流系統(tǒng)輸送功率極限由短路比小的一側(cè)來決定。

在實(shí)際工程中，往往已知送端系統(tǒng)可能達(dá)到的最大輸送功率，可以通過與輸送功率轉(zhuǎn)折點(diǎn)相對比，結(jié)合送、受端短路比，來判斷該系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定傳輸有功功率。對于送端系統(tǒng)來說，若是傳輸?shù)墓β市∮谳斔凸β兽D(zhuǎn)折點(diǎn)，在受端系統(tǒng)能夠承受的情況下，那么送端短路比只要不小于受端短路比就可以了，更為精確的，可以根據(jù)式(4)得到送端短路比的最小值；若是傳輸?shù)墓β蚀笥谳斔凸β兽D(zhuǎn)折點(diǎn)，那么送端短路比絕對不能小于TSCR，否則該系統(tǒng)不能承受如此大的有功功率。

4 算例與驗(yàn)證

仿真模型以Cigre_Benchmark模型為基礎(chǔ)在PSCAD/EMTDC平臺(tái)上搭建。兩側(cè)交流系統(tǒng)均用由戴維南等值定理得到的等效阻抗來表示，如果改變某側(cè)阻抗的模值，而保證相角不變，就可以達(dá)到調(diào)整對應(yīng)的交流系統(tǒng)強(qiáng)度的效果。在不同的交流系統(tǒng)強(qiáng)度下，進(jìn)行3組仿真，其中直流系統(tǒng)換流變壓器的基本仿真參數(shù)如表3所示。

表3 基本仿真參數(shù)Tab.3 Basic simulation parameters

A組：固定整流側(cè)所連接的交流系統(tǒng)的短路比為3.0，分別仿真逆變側(cè)的系統(tǒng)短路比為2.5，3.0，4.0的運(yùn)行情況。在每次仿真的過程中，使直流電流的指令逐步提升。最后得到3次仿真下，在送端系統(tǒng)側(cè)測量得到的直流功率的變化情況，如圖3所示。

圖3 A組仿真功率曲線圖Fig.3 Pd-Id curves of simulation A

在該組仿真中，整流側(cè)所連交流系統(tǒng)的短路比3.0小于本文分析得到的轉(zhuǎn)折短路比4.0，同時(shí)逆變側(cè)所連交流系統(tǒng)的短路比的變化范圍也不超過轉(zhuǎn)折短路比值。根據(jù)理論推導(dǎo)，整個(gè)系統(tǒng)的輸送能力應(yīng)該受到逆變側(cè)強(qiáng)度的限制，也就是說隨著逆變側(cè)短路比的增大，輸送功率極限也應(yīng)該增大。

從圖中仿真結(jié)果可以看到，在依次調(diào)整逆變側(cè)短路比不斷增大的過程中，送端直流功率與直流電流的關(guān)系曲線整體向右上偏移，輸送功率極限點(diǎn)也呈增大趨勢。與理論推導(dǎo)出的逆變側(cè)運(yùn)行特性相比較，送端直流功率隨直流電流的變化情況與僅受逆變側(cè)影響的輸送功率極限隨直流電流的變化情況[1]相同。說明，此時(shí)限制系統(tǒng)輸送能力的主要因素是逆變側(cè)的強(qiáng)度，這和本文的理論分析結(jié)果一致。

B組：保持逆變側(cè)所連交流系統(tǒng)的短路比為4.5不變，依次調(diào)整整流側(cè)的短路比為4.0，4.5，5.0。在每次仿真的過程中，控制設(shè)定的直流電流值逐漸增加。最后獲得3次仿真后，在送端系統(tǒng)側(cè)測量得到的直流功率隨直流電流變化的情況，見圖4所示。

圖4 B組仿真功率曲線圖(第二張為放大圖)Fig.4 Pd-Id curves of simulation B (the second one is the close-up figure)

在該組仿真中，逆變側(cè)所連交流系統(tǒng)的短路比4.5大于本文分析得到的轉(zhuǎn)折短路比4.0，而且整流側(cè)所連交流系統(tǒng)的短路比的變化范圍也小于轉(zhuǎn)折短路比值。根據(jù)理論推導(dǎo)，整個(gè)系統(tǒng)的輸送能力應(yīng)該受到整流側(cè)強(qiáng)度的限制，也就是說隨著整流側(cè)短路比的增大，輸送功率極限也應(yīng)該增大。

從圖中仿真結(jié)果可以看到，在依次調(diào)整整流側(cè)短路比不斷增大的過程中，當(dāng)直流電流小于額定值1時(shí)，送端直流功率隨直流電流增大而增大的軌跡相同；當(dāng)直流電流大于額定值1之后，3次仿真依次呈現(xiàn)出逐漸增大的功率極限點(diǎn)。與理論推導(dǎo)的整流側(cè)運(yùn)行特性相比，送端直流功率隨直流電流的變化情況與僅受整流側(cè)影響的輸送功率極限隨直流電流的變化情況相同(圖1)。說明，此時(shí)限制系統(tǒng)輸送能力的主要因素是整流側(cè)的強(qiáng)度，這和本文的理論分析結(jié)果一致。

C組：首先調(diào)整兩側(cè)交流系統(tǒng)等效阻抗的模值均為0.25，即短路比為轉(zhuǎn)折短路比4.0，按照前兩組的仿真過程，得到送端系統(tǒng)的功率電流曲線；接著，降低受端系統(tǒng)短路比到2.5，增加送端系統(tǒng)短路比到4.5，得到送端系統(tǒng)功率曲線的變化情況；最后，將受端系統(tǒng)短路比增加為4.5，而降低送端系統(tǒng)短路比為2.5，得到送端系統(tǒng)的功率電流曲線。圖5展示的是3次仿真的曲線圖。

圖5 C組仿真功率曲線圖Fig.5 Pd-Id curves of simulation C

在上述仿真過程中，首先選擇兩側(cè)的系統(tǒng)短路比相等，且近似等于該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折短路比時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行參考。如果整流側(cè)短路比相對參考情況降低了，那么由于整個(gè)系統(tǒng)的輸送功率極限受制于整流側(cè)短路比，功率輸送的極限值也會(huì)降低；如果逆變側(cè)短路比相對參考情況降低了，那么由于整個(gè)系統(tǒng)的輸送功率極限受制于逆變側(cè)短路比，功率輸送的極限值也會(huì)降低。

分析圖5所示的仿真結(jié)果圖，SCRr=SCRi=4.0時(shí)的最大輸送功率值是該組仿真中的最大者。如果降低整流側(cè)短路比為2.5，即使升高逆變側(cè)短路比為4.5，系統(tǒng)輸送功率與直流電流的關(guān)系曲線與該組中SCRr=SCRi=4.0的仿真相比，前半部分的變化情況相同，只是系統(tǒng)可輸送功率的極限轉(zhuǎn)折點(diǎn)提前了；更具體的，如果與圖4中的SCRr=4.0、SCRi=4.5仿真得到的輸送功率極限值為1.24(pu)相對比，其所能輸送的功率極限1.116(pu)小于1.24(pu)，滿足在B組仿真中得到的結(jié)論：逆變側(cè)所連交流系統(tǒng)的短路比大于轉(zhuǎn)折短路比時(shí)，系統(tǒng)輸送功率能力隨整流側(cè)短路比的減小而減??；所以可以說明此時(shí)的仿真系統(tǒng)受限于整流側(cè)的強(qiáng)度。相反的，如果降低逆變側(cè)短路比為2.5，即使升高整流側(cè)短路比為4.5，系統(tǒng)輸送功率與直流電流的關(guān)系曲線與該組中SCRr=SCRi=4.0的仿真相比，曲線整體做了一個(gè)近似向左下移動(dòng)的調(diào)整，說明此時(shí)的仿真系統(tǒng)受限于逆變側(cè)的強(qiáng)度；更具體的，如果與圖3中的SCRr=3.0、SCRi=2.5仿真得到的輸送功率極限值為1.019(pu)相對比，其所能輸送的功率極限為1.019(pu)，二者相等，說明當(dāng)系統(tǒng)逆變側(cè)的強(qiáng)度只能維持在一個(gè)較小值時(shí)(可以保證系統(tǒng)在額定情況下穩(wěn)定運(yùn)行)，加強(qiáng)系統(tǒng)整流側(cè)的強(qiáng)度并不能提升系統(tǒng)輸送功率的能力。那么，在系統(tǒng)輸送功率的能力與短路比的變化關(guān)系中，存在轉(zhuǎn)折短路比，且能夠驗(yàn)證轉(zhuǎn)折短路比的大小在4.0左右。

5 結(jié) 論

本文基于對整流站運(yùn)行特性的分析，聯(lián)系逆變站功率運(yùn)行特點(diǎn)，提出了影響直流系統(tǒng)輸送最大功率的短路比指標(biāo)，并建立算例進(jìn)行分析計(jì)算，驗(yàn)證所提模型及指標(biāo)的有效性。研究得到的結(jié)論如下：

① 送端交流系統(tǒng)強(qiáng)度會(huì)在一定程度上制約直流輸電系統(tǒng)的輸送能力。在兩側(cè)交流系統(tǒng)的強(qiáng)度均能保證直流輸電系統(tǒng)在額定控制狀態(tài)時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，直流輸電系統(tǒng)輸送功率的能力在某種狀況下主要受制于逆變側(cè)交流系統(tǒng)的強(qiáng)度，而在另一種狀況下主要受限于整流側(cè)交流系統(tǒng)的強(qiáng)度，其中存在一個(gè)轉(zhuǎn)折短路比，可以作為判斷整個(gè)系統(tǒng)輸送功率主要受哪一側(cè)強(qiáng)度的影響的指標(biāo)。

② 如果兩側(cè)的系統(tǒng)強(qiáng)度都弱于定義的轉(zhuǎn)折短路比，那么直流輸電系統(tǒng)的輸送功率能力主要受受端交流系統(tǒng)強(qiáng)度的影響；如果兩側(cè)的系統(tǒng)強(qiáng)度同時(shí)強(qiáng)于轉(zhuǎn)折短路比，主要由送端交流系統(tǒng)強(qiáng)度來決定系統(tǒng)的輸送功率能力。

本文的研究成果將對直流系統(tǒng)落點(diǎn)選擇位置以及直流系統(tǒng)規(guī)劃階段確定其額定運(yùn)行功率的大小具有指導(dǎo)意義。在論文研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步需要確定當(dāng)已知送端和受端交流系統(tǒng)短路容量的情況下，如何確定直流系統(tǒng)最大輸送功率與額定功率的大小。