高壓直流輸電系統(tǒng)分析與控制初探

林志明

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，相關(guān)部門逐步重視高壓直流輸電系統(tǒng)的綜合分析以及控制工作。為進(jìn)一步提升高壓直流系統(tǒng)的運(yùn)行效率，需要根據(jù)實(shí)際情況開發(fā)新的技術(shù)，增強(qiáng)直流系統(tǒng)的技術(shù)管理，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此本文主要針對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行簡要分析，以期提供合理參考。

關(guān)鍵詞：高壓直流;輸電系統(tǒng);控制與分析

1.前言

隨著我國人們生活水平的提升，對(duì)于用電的需求量逐步提高，也直接推動(dòng)了電網(wǎng)的飛速發(fā)展。在新時(shí)代背景下，高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用備受關(guān)注和重視。這些技術(shù)在國內(nèi)起著十分重要的價(jià)值意義。當(dāng)前時(shí)期，高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用存在技術(shù)與管理上的不足之處，例如，直流系統(tǒng)對(duì)所在區(qū)域發(fā)生的故障感知度較高，一旦交流系統(tǒng)發(fā)生故障雙方之間會(huì)相互影響等。對(duì)此，開展直流輸電系統(tǒng)的研究重要性頗高，有利于促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.直流輸電基本內(nèi)容

2.1概述

直流輸電技術(shù)的研究起源于上世紀(jì)，但在具體研究中，存在很多難點(diǎn)沒有攻破，所有的研究內(nèi)容都與時(shí)代發(fā)展相貼近，但與其他發(fā)達(dá)國家相比，依舊處于比較滯后的狀態(tài)。當(dāng)前時(shí)期，國內(nèi)電網(wǎng)長期處于高速發(fā)展的階段，即使我國能源資源十分豐富，但分布不均勻。水力資源、煤礦資源與電力消費(fèi)中心的分布區(qū)域并不對(duì)等，致使較多輸電線路的直接距離超過了等價(jià)距離。在該種情況下，使用直流輸電技術(shù)有著更高的價(jià)值意義?？煽毓杈чl管的出現(xiàn)更是可降低整體運(yùn)行成本，增添更多的直流運(yùn)輸?shù)幕緝r(jià)值，讓更多的直流線路能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣才可規(guī)避一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，使得輸電線路正常化。

2.2特征

（1）直流輸電技術(shù)比較偏向大功率和遠(yuǎn)距離要求下的電流傳輸。一旦距離超過一千千米，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用性價(jià)比會(huì)急劇增大。國內(nèi)的西電東送工程書店距離遠(yuǎn)超過1000千米，輸送的總?cè)萘靠筛哌_(dá)一億千瓦，正是由于該種特性，應(yīng)用直流輸電已經(jīng)成為了一種合適且經(jīng)濟(jì)的方案。

（2）電力輸送的同等功率下，直流輸電系統(tǒng)的實(shí)際線路所花費(fèi)的資金以及人力等耗費(fèi)量小。

（3）線路的有功損耗玩玩更小。這是由于直流線路缺乏感抗和容抗，陷入上基本上沒有無功損耗。

（4）直流線路的短路情況出現(xiàn)概率小，實(shí)際容量也小，一旦出現(xiàn)意外情況，根本就不會(huì)影響到其他交流系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此應(yīng)用直流輸電系統(tǒng)，可有效限制系統(tǒng)的短路電流應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)避一些意外風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)。

（5）線路運(yùn)行過程中沿線電壓分布長期處于比較平穩(wěn)的狀態(tài)，沿線線路部分根本就不需要無功補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行電壓穩(wěn)定。

（6）調(diào)節(jié)速度增快、運(yùn)行可靠性增強(qiáng)。直流輸電系統(tǒng)可通過晶閘管閥換流器逐步調(diào)節(jié)直流線路的電流以及功率情況，以此確保正常運(yùn)行狀態(tài)下的功率穩(wěn)定輸出，使得直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到增強(qiáng)。

3.直流輸電基本控制仿真情況

高壓直流輸電系統(tǒng)的實(shí)際控制效率極高，運(yùn)行過程中所存在的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)并不強(qiáng)，但往往能夠達(dá)到預(yù)期所設(shè)定的效果。正是由于其存在這種特性，其應(yīng)用價(jià)值頗高。由于控制系統(tǒng)存在較強(qiáng)的復(fù)雜性，高壓直流輸電系統(tǒng)可以采用分層控制的模式增強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及功率控制效果，以確保設(shè)施設(shè)備的正常運(yùn)行。本文主要結(jié)合直流輸電標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)有效分析運(yùn)行過程中多種控制模式的組合，在新的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)模型上分析系統(tǒng)不同基礎(chǔ)控制下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)情況，明確高壓直流輸電系統(tǒng)的原理。

3.1直流輸電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）第一層結(jié)構(gòu)為主控制結(jié)構(gòu)，這種控制結(jié)構(gòu)包含多層次的內(nèi)容，對(duì)應(yīng)的模塊在不同直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用行業(yè)中存在差異，只有通過多方面的考量，等待計(jì)算機(jī)驗(yàn)算合格之后才可將相關(guān)信息輸送到第二層次的控制模塊中，并在對(duì)應(yīng)的運(yùn)行之后快速將直流輸電系統(tǒng)中的相關(guān)信息輸送到下一層級(jí)的結(jié)構(gòu)控制中。

（2）第二層結(jié)構(gòu)為極控制級(jí)模塊。這一模塊中結(jié)構(gòu)控制器目標(biāo)可確保整個(gè)直流輸電系統(tǒng)能夠按照特定的要求正常運(yùn)行。只有使得已經(jīng)帶有限定的電流控制器以及電流偏差控制器有機(jī)控制，才可確保所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息比較精準(zhǔn)。在該種情況下，電流限定值主要源于低電壓電流指令內(nèi)部的電流變動(dòng)情況，通過多樣化的控制功能，對(duì)整個(gè)觸發(fā)角指令做好綜合分析，并將其輸送到不同的結(jié)構(gòu)控制單元內(nèi)部，規(guī)避存在的安全隱患。

（2）第三層結(jié)構(gòu)為閥組控制級(jí)模塊。這一模塊的運(yùn)行過程包含兩個(gè)功能，即為，了解觸發(fā)脈沖的同步信號(hào)以及確定與交流交流母線電壓頻率的倍數(shù)關(guān)系。只有在這兩個(gè)功能同時(shí)被滿足的情況下，系統(tǒng)才會(huì)減少故障的發(fā)生概率，是的換流站母線的電壓出現(xiàn)大幅度下滑時(shí)，才能夠保持一種正常運(yùn)轉(zhuǎn)。只有確保所有的零部件是正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，這樣才能夠有效規(guī)避一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，使得各項(xiàng)工作具有較強(qiáng)的時(shí)效性。

3.2系統(tǒng)基本控制模式

在系統(tǒng)合理運(yùn)轉(zhuǎn)中，為確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，直流系統(tǒng)換流站的控制主要包括以下幾種基礎(chǔ)控制方式，即為：

（1）電流基本等于給定電值

將直流電流的互感器所測得的相關(guān)數(shù)據(jù)信息快速的融入于其他的結(jié)構(gòu)模塊中，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有的電流整定值做好比較，這樣可以慢慢的減小電流運(yùn)行過程中的誤差值。正是由于該種情況的出現(xiàn)，放大器中的輸入與輸出作用可直接用于整個(gè)電位中相關(guān)思路的合理控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)整流器觸發(fā)角的原始差值縮小，這樣才能夠保證基礎(chǔ)的電流給定值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于后期電流運(yùn)行情況。

（2）直流電壓控制

如果直流電壓控制中一旦出現(xiàn)一些意外情況，反饋信號(hào)可直接為后續(xù)的直流電壓系統(tǒng)中的相關(guān)端口明確參數(shù)，只有這樣才能夠增強(qiáng)直流電壓系統(tǒng)的獨(dú)立性，減少其對(duì)交流電壓的影響。有時(shí)候直流電壓在控制中，存在著一些潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的內(nèi)容可能需要被有效規(guī)避，防止意外情況的出現(xiàn)。

（3）逆變器熄弧角控制情況

為確保逆變器的正常運(yùn)行，限制熄弧角不可小于己定的最小值，主要源于需要防止減小換相失敗概率，提升系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，使其控制情況不斷穩(wěn)定下來。

（4）功率控制

一般要求聯(lián)絡(luò)線傳輸預(yù)定的功率，在對(duì)應(yīng)的應(yīng)用過程中，電流指令相當(dāng)于功率指令，并且要將其除以測量的直流電壓，這種類別的功率控制單元主要設(shè)置在比較高一級(jí)的控制組成部分上，這樣才能夠確保系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在電流值較低時(shí)，電流的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)不連續(xù)或者間斷下的電流中斷情況，這種情況是不可確定的，主要源于中斷的瞬間電流值的變化效率會(huì)很高，甚至?xí)?dǎo)致變壓器繞組和直流電抗器出現(xiàn)過電壓情況，這樣的風(fēng)險(xiǎn)極大。

4.結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段相關(guān)部門逐步重視高壓直流輸電系統(tǒng)的綜合分析以及控制工作。為進(jìn)一步提升高壓直流系統(tǒng)的運(yùn)行效率，要定期或者不定期采取高效的管控措施，分析直流系統(tǒng)電流控制情況，了解其基本運(yùn)行結(jié)構(gòu)。

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