多端高壓直流輸電技術(shù)及應(yīng)用探究

郭天煒

摘要：隨著電力行業(yè)的發(fā)展，多端高壓直流輸電技術(shù)開始在城市電力工程中得以良好應(yīng)用，進而實現(xiàn)了城市輸電技術(shù)的進一步創(chuàng)新。為了讓該技術(shù)發(fā)揮出更好的應(yīng)用優(yōu)勢，本文對該技術(shù)及其具體應(yīng)用進行了分析，以此來為其合理應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：多端高壓;直流輸電技術(shù);接線形式

引言：

在我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展中，人們生產(chǎn)生活中的用電需求也在不斷增加。而在這樣的情況下，傳統(tǒng)的兩端直流輸電模式難免存在局限性，難以滿足城市電網(wǎng)中的多路供電需求?；诖耍喽烁邏褐绷鬏旊娂夹g(shù)就開始被應(yīng)用到了城市電網(wǎng)中。但是因為其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，具體應(yīng)用中依然有很多問題存在，所以電力企業(yè)與相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)加強該技術(shù)及其應(yīng)用研究，以此來確保該技術(shù)的合理應(yīng)用。

一、多端高壓直流輸電及其主要接線形式

（一）多端高壓直流輸電技術(shù)概述

多端高壓直流輸電技術(shù)指的是將三個或更多的換流站連結(jié)在一起，組成一個輸電系統(tǒng)。如果其中的某一換流站因故障而退出運行，其他的換流站之間依然可以進行功率交換，僅僅是轉(zhuǎn)移了系統(tǒng)平衡工作，并不會影響整體系統(tǒng)的正常運行[1]。相比較傳統(tǒng)的兩端高壓直流輸電技術(shù)而言，該技術(shù)可達到多點供電的效果，進而有效滿足當今城市的用電需求。

（二）多端高壓直流輸電的主要接線形式

多端直流高壓輸電系統(tǒng)的接線形式有很多種，主要可按照并聯(lián)、串聯(lián)以及串并聯(lián)結(jié)合來進行劃分，而并聯(lián)又可以按照環(huán)網(wǎng)式并聯(lián)以及反射式并聯(lián)來進行劃分。

在并聯(lián)結(jié)構(gòu)中，運行電流等級一定要相同，在換流站內(nèi)的電流發(fā)生改變之后，功率將能夠重新進行分配;串聯(lián)結(jié)構(gòu)中的運行電流等級也需要保持相同，但需要通過直流電壓的分配來實現(xiàn)功率改變。在串并聯(lián)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)中，運行的直流電流等級可以不同，以此來實現(xiàn)直流靈活性的進一步提升。在對多端高壓直流輸電線路進行連接的過程中，技術(shù)人員需要對其靈活性、安全性以及成本投入等多個方面的因素進行綜合考慮，然后根據(jù)實際情況，結(jié)合實際需求來實現(xiàn)連接方式的合理選擇。

對于傳統(tǒng)的兩端高壓直流輸電而言，并聯(lián)電流會比串聯(lián)電流更具經(jīng)濟性，且操作也更加簡單，所以其應(yīng)用范圍也比較廣。出于這一因素的考慮，當今的多端高壓直流輸電也大多采用并聯(lián)形式。通過應(yīng)用對比發(fā)現(xiàn)，相比較傳統(tǒng)的兩端高壓直流輸電技術(shù)而言，多端高壓直流輸電技術(shù)具有以下幾個方面的技術(shù)優(yōu)勢：第一，該技術(shù)可以將大量的電力能源從基地傳輸給多個遠方負荷中心。第二，可以將電源或者是負荷接入到其輸電線路中間的分支中。第三，借助于直流輸電線路，可以讓幾個孤立的交流系統(tǒng)達到非同期聯(lián)絡(luò)效果。

隨著當今電子技術(shù)的良好發(fā)展，越來越多的新型直流高壓輸電技術(shù)也開始被引入到了城市電力工程中，再生發(fā)電也開始逐漸形成，這對于多端高壓直流輸電技術(shù)在城市電力工程中的應(yīng)用和發(fā)展都十分有利。

二、多端高壓直流輸電技術(shù)的主要應(yīng)用

（一）高壓直流斷路器的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的兩端高壓直流輸電技術(shù)應(yīng)用中，因為晶閘管換流閥可將電流快速切斷，所以通常會將其用作整流器來直接完成直流停運，不需要進行直流斷路器的裝設(shè)。但是在多端高壓直流輸電系統(tǒng)中，若依然應(yīng)用這種方法，則需要將整個系統(tǒng)短時間停運，以便將其中的故障清除，然后再將系統(tǒng)重啟。這樣的情況勢必對與之相連的交流系統(tǒng)造成較大沖擊，且會對弱交流系統(tǒng)產(chǎn)生更加顯著的影響，甚至?xí)斐上到y(tǒng)失穩(wěn)現(xiàn)象。因此在此類輸電系統(tǒng)中，可選擇疊加振蕩電流法或者是電流轉(zhuǎn)移法形式的高壓直流斷路器。

疊加振蕩電流法的主要原理是借助于電弧所具有的負阻特征，將一個逐漸增大振幅的振蕩電流疊加到直流電流上，以此來實現(xiàn)電流零點的人工制造，讓直流電流開斷得以有效實現(xiàn)。憑借著結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等的優(yōu)勢，此類直流斷路器已經(jīng)在多端高壓直流輸電工程領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。但是如果電弧電流升高到了一定程度，其原來的負阻特征將會不再顯著，振蕩電流的振蕩也將不再穩(wěn)定，振蕩所產(chǎn)生的幅值不一定能夠達到零點幅值，這就讓此類斷路器在電流開斷能力方面受到了一定程度的限制[2]。

電流轉(zhuǎn)移法的主要原理是借助于預(yù)充電電容放電的形式生成一個方向與系統(tǒng)電流相反的電流，以此來實現(xiàn)電流零點的人工制造。通過這種方法，可以在短時間內(nèi)完成較大的直流電流開斷，但是因此類斷路器控制起來比較復(fù)雜，所以其可靠性方面略弱一些。

由此可見，在多端高壓直流輸電技術(shù)的具體應(yīng)用中，直流斷路器的研究、制造與完善屬于一項重點技術(shù)內(nèi)容。

（二）多端直流基本控制模式分析

在對多端直流輸電系統(tǒng)進行研究時，可完全按照兩端高壓直流輸電系統(tǒng)的原理來進行研究。雖然兩者在接線方式上存在明顯的不同，但是其系統(tǒng)原理卻具有相通性，只是在控制方式上存在差異。在并聯(lián)形式的多端高壓直流輸電系統(tǒng)中，其控制方式主要可按四種來進行劃分，其一是定電流控制;其二是電壓限制控制;其三是最小關(guān)斷角控制;其四是分散控制。而在此基礎(chǔ)上還可以延伸出更多的控制模式，這就需要技術(shù)人員根據(jù)實際情況、結(jié)合實際需求來加以研究和應(yīng)用。在串聯(lián)形式的多端高壓直流輸電系統(tǒng)中，因為每一個換流站以及直流線路中通過的電流都相同，所以一般需要將一個換流站選作定電流控制方式，其他的所有換流器都來控制直流電壓，或者是通過定觸熄弧角、定觸發(fā)角的形式來進行控制。

（三）多端直流控制系統(tǒng)問題

因為多端高壓直流控制系統(tǒng)中的電流具有多樣化特征，所以在具體應(yīng)用中，各個直流電源需要做到協(xié)調(diào)配合，以此來實現(xiàn)系統(tǒng)中所有換流站的集中控制。所以在其控制系統(tǒng)中，相比較多端直流而言，對大局進行控制的系統(tǒng)裝置會更加繁瑣，且其控制也具有更大難度?？傮w來看，在并聯(lián)形式的多端高壓直流輸電系統(tǒng)中，每一個換流站都需要具有足夠的能力來實現(xiàn)相互協(xié)調(diào);而在串聯(lián)形式的多端高壓直流輸電系統(tǒng)中，每一個換流站中的直流電壓只要保持在平衡狀態(tài)即可[3]。因此，通過兩者對比來看，在該輸電技術(shù)的具體應(yīng)用中，并聯(lián)系統(tǒng)在協(xié)調(diào)控制方面具有更大的問題，為實現(xiàn)該輸電技術(shù)的良好應(yīng)用，就需要將其協(xié)調(diào)問題作為首要解決的問題。

（四）多端直流控制系統(tǒng)仿真技術(shù)分析

相比較傳統(tǒng)的兩端高壓直流輸電而言，多端高壓直流輸電具有更加復(fù)雜的整流、逆變以及協(xié)調(diào)控制模式，所以其仿真分析所面臨的模型準確性問題也更加顯著，尤其是在對直流換相特性以及控制保護系統(tǒng)進行仿真的過程中，其準確性更是難以保障?；诖耍诰唧w的系統(tǒng)仿真過程中，技術(shù)人員可將當今先進的全數(shù)字實時仿真技術(shù)加以合理應(yīng)用，以此來進行大功率器件電磁暫態(tài)過程的快速仿真模擬。通過這樣的方式，便可實現(xiàn)整個系統(tǒng)的科學(xué)仿真，以此來及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，并根據(jù)實際情況來進行相應(yīng)問題的合理解決。

結(jié)束語：

綜上所述，在當今城市用電需求的不斷提升中，其直流高壓輸電模式也從原本的兩端輸電模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硕喽溯旊娔Ｊ?。但是因為這種輸電模式更加復(fù)雜，所以其技術(shù)應(yīng)用依然存在著一定的問題。這就需要電力企業(yè)與技術(shù)人員加強此項技術(shù)的應(yīng)用研究，通過先進的科學(xué)技術(shù)來解決其中存在的問題。這樣才可以有效確保多端高壓直流輸電技術(shù)在當今城市電力工程

中的應(yīng)用優(yōu)勢，充分滿足當今城市的用電需求，促進城市電力工程的良好發(fā)展。

參考文獻：

[1]黎衛(wèi)國，楊旭，張長虹，黃忠康，楚金偉，南振樂.多端直流輸電工程直流高速開關(guān)直流燃弧特性試驗分析[J].高壓電器，2021（08）：17-22+31.

[2]胡宏，陳浩，丁浩寅，李曉棟，王國騰，徐政.特高壓混合級聯(lián)多端直流輸電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略研究[J].電力工程技術(shù)，2021（04）：42-51.

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