高压直流输电系统概述
高压直流输电工程概述
２、换流原理简介
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A b
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© ABB Power Technologies November 24, 2020 | Slide 9
输出直流电压： U d U m U n
A相
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B相
C相
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C1 C3 C5 C7
C0 C2 C4
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2 3/2
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➢ 特点：
能够实现多电源供电、多落点受电,提供一种更为灵活、快捷的输电方式。 结构复杂。
➢ 适用场合：
（1）由多个能源基地输送电能到远方的多个负荷中心;
（2）不能使用架空线路走廊的大城市或工业中心;
（3）直流输电线路中间分支接入负荷或电源;
（4）几个孤立的交流系统之间利用直流输电线路实现电网的非同期联络等。
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对于C~C0来说：Ud=ea-eb=eab 对于C0~C1来说：Ud=ea-ec=eac 对于C1~C2来说：Ud=eb-ec=ebc
对于C2~C3来说：Ud=eb-ea=eba 对于C3~C4来说：Ud=ec-ea=eca 对于C4~C5来说：Ud=ec-eb=ecb
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直流输电工程投产，标志着直流输电技术的成熟 。 ④ 目前，多条800kV特高压直流输电系统正在建设 中。 ⑤ 目前全世界投运的直流工程已接近80个，其中， 中国已投运和在建的直流输电项目已愈20个。
障率高、可靠性较低、运行维护不便、环 境污染，终被淘汰。
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7.国外的直流输电工程
✓ 晶闸管时代（1972年－）
高压直流电力系统的电磁场分布
高压直流电力系统的电磁场分布高压直流电力系统作为一种有效的输电方式，在现代电力领域起着重要的作用。
然而，与其它输电方式相比，高压直流电力系统所产生的电磁场对周围环境和人体健康可能带来一定影响。
因此，了解高压直流电力系统的电磁场分布及其特点对于安全防护和环境保护至关重要。
1. 高压直流电力系统概述高压直流电力系统是由一个或多个直流输电线路组成的系统，主要用于远距离输电、解决输电距离限制和减少输电损耗等方面。
其主要组成部分包括直流输电线路、换流站和相应的设备。
2. 高压直流输电线路的电磁场分布高压直流输电线路主要通过高压直流电缆或特殊的输电线路进行输电，其电磁场分布主要由两个方面决定：电流引起的磁场和电压引起的电场。
2.1 电流引起的磁场高压直流输电线路中的大电流会导致周围环境产生较强的磁场。
磁场的强度随着距离线路的远近而逐渐减弱，符合反比例关系。
在距离线路较近的地方，磁场强度较高，在距离线路较远的地方，磁场强度较低。
2.2 电压引起的电场高压直流输电线路的电场主要由线路周围的电荷分布产生，这些电荷受到了输电线路上的电压作用。
电场的强度与距离线路的远近成反比例关系。
在距离线路较近的地方，电场强度较高，在距离线路较远的地方，电场强度较低。
3. 高压直流电力系统电磁场分布的影响因素高压直流电力系统的电磁场分布受到多种因素的影响，包括输电线路的电流大小、电压水平、地质条件等。
3.1 输电线路的电流大小输电线路的电流越大，所产生的磁场强度越高。
因此，对于大容量的高压直流电力系统来说，其电磁场分布需要特别关注。
3.2 输电线路的电压水平输电线路的电压水平越高，所产生的电场强度越高。
因此，高压直流电力系统的电磁场分布在设计和建设时需要充分考虑电压水平对周围环境的影响。
3.3 地质条件地质条件对高压直流电力系统的电磁场分布具有一定的影响。
例如，土壤的导电性和磁导率等参数会对电磁场的传播和分布产生影响。
4. 高压直流电力系统电磁场的安全防护为了保护周围环境和人体健康，在设计和建设高压直流电力系统时需要采取一系列的安全防护措施。
高压直流输电总结
高压直流输电总结高压直流输电总结一、高压直流输电概述：1.高压直流输电概念：高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路，由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。
注意：高压输电好处是在输送相同的视在功率S的前提下，高压输电能够降低输电线路流过的电流，减少线路损耗，提高输送效率（,）。
2.高压直流输电的特点：（1）换流器控制复杂，造价高；（2）直流输电线路造价低，输电距离越远越经济；（3）没有交流输电系统的功角稳定问题；（4）适合海底电缆（海岛供电、海上风电）和城市地下电缆输电；（5）能够非同步（同频不同相位，或不同频）连接两个交流电网，且不增加短路容量；（6）传输功率的可控性强，可有效支援交流系统；（7）换流器大量消耗无功，且产生谐波；（8）双极不对称大地回线运行时存在直流偏磁问题和电化学腐蚀问题；（9）不能向无源系统供电，构成多端直流系统困难。
3.对直流输电的基本要求：（1）能够灵活控制输送的（直流）电功率（大小可调；一般情况下，应能够正反双向传送电功率（功率方向可变）；（2）维持直流线路电压在额定值附近；（3）尽可能降低对交流系统的谐波污染；（4）尽可能少地吸收交流系统中的无功功率；（5）尽可能降低流入大地的电流。
注意：大地电流的不利影响包括①不同接地点之间存在电位差，形成电解池，造成电化学腐蚀；②变压器接地中性点流过直流电流，造成变压器直流偏磁，使变压器噪声增加、损耗加大、振动加剧。
4.高压直流输电的适用范围：答：1.远距离大功率输电;2.海底电缆送电;3.不同频率或同频率非周期运行的交流系统之间的联络;4.用地下电缆向大城市供电;5.交流系统互联或配电网增容时,作为限制短路电流的措施之一;6.配合新能源供电。
二、高压直流输电系统的基本构成：1.双端直流输电的基本构成：（1）单极大地回线（相对于大地只有一个正极或者负极）：图2- 1（2）单极金属回线：图2- 2（3）双极大地回线（最常用）：图2- 3（4）双极单端接地（很少用）：图2- 4（5）双极金属回线（较少用）：图2- 5（6）并联式背靠背：图2- 6（7）串联式背靠背：图2- 72.多端直流输电的基本构成：（1）三端并联型；图2- 8（2）三端串联型；图2- 9注意：这里的“双端”、“多端”指的是所接换流站的个数（交流电网接入点的个数），而不是换流器的个数。
高压直流输电
高压直流输电一、高压直流输电系统（HVDC）概述众所周知，电的发展首先是从直流开始的，但很快就被交流电所取代，并且在相当长的一段时间内，在发电、输电和用电各个领域，都是交流电一统天下的格局。
HVDC技术是从20世纪50年代开始得到应用的。
经过半个世纪的发展，HVDC技术的应用取得了长足的进步。
据不完全统计，目前包括在建工程在内，世界上己有近百个HVDC 工程，遍布5大洲20多个国家。
其中，瑞典在1954年建成投运的哥特兰（Gotland）岛HVDC 工程（20MW，100kV，90km海底电缆）是世界上第一个商业化的HVDC工程，由阿西亚公司(ASEA，今ABB集团)完成；拥有最高电压（±600kV）和最大输送容量（2 x 3150MW）的HVDC工程为巴西伊泰普（Itaipu）工程；输送距离最长（1700km）的HVDC 工程为南非英加——沙巴（1nga2Shaba）工程；电流最大的HVDC工程在我国：如三常、三广和贵广HVDC工程，额定直流电流均为3000A。
HVDC的发达地区在欧洲和北美，ABB和西门子等公司拥有最先进的HVDC技术，美国是HVDC工程最多的国家。
HVDC在我国是从20世纪80年代末开始应用的，起步虽然较晚，但发展很快。
目前包括在建工程在内，总输送容量已达18000MW以上，总输送距离超过7000km，该两项指标均已成为世界第一。
我国第一个HVDC工程是浙江舟山HVDC工程（为工业试验性工程），葛沪HVDC工程是我国第一个远距离大容量HVDC工程，三常HVDC工程是我国第一个输送容量最大（3000MW）的HVDC工程，灵宝（河南省灵宝县）背靠背HVDC工程是我国第一个背靠背HVDC工程。
我国已投运的HVDC工程见表1。
表1我国已投运的HVDC工程另外，2010年前后建成投运的HVDC工程有四川德阳——陕西宝鸡（1800 MW、±500 kV，550km）、宁夏银南——天津东（3000MW、±500kV，1200km）等；至2020年前后，还计划建设云南昆明——广东增城、金沙江水电基地一华中和华东HVDC工程以及东北——华北、华北——华中、华中——南方背靠背HVDC工程等十几个HVDC工程。
高压直流输电系统的电力电子控制
高压直流输电系统的电力电子控制电力电子技术在现代电力系统中起着至关重要的作用，特别是在高压直流（HVDC）输电系统中。
HVDC技术通过将直流电能从一地点传输到另一地点，具有高效、长距离、低损耗等优势，因此在远距离能源传输和互联网交互方面得到广泛应用。
本文将详细讨论HVDC系统中的电力电子控制，包括主要的控制策略和关键技术。
一、HVDC系统概述HVDC系统是通过将交流电能转换成直流电能，再将其传输到目标地点，再转换成交流电能供应给终端用户。
由于其双向传输的能力，可实现间歇化和平续化的输电方式，使得电力网间的互联互通得以实现。
HVDC系统通常由两个重要部分组成：换流站和线路。
二、HVDC控制策略1. 电压源换流器（VSC）控制策略VSC作为HVDC系统中的关键组件，通过控制其输出电压的幅值和相位，实现将交流电压转换为直流电压，并确保传输过程中的电流稳定。
基于VSC的控制策略通常包括电压控制、电流控制和功率控制等。
2. 直流谐振器控制策略直流谐振器用于消除HVDC系统中的直流电压谐波，防止谐波传输到交流侧。
通过合理的控制直流谐振器参数和谐波抑制技术，可以有效降低谐波对电力系统的影响。
3. 终端电压控制策略HVDC系统的终端电压控制是为了保证系统稳定运行和终端电压的合格供应。
该策略可通过反馈控制和前馈控制相结合的方式实现。
其中，反馈控制主要用于响应系统的快速动态特性，前馈控制则用于消除系统的静态误差。
三、HVDC关键技术1. 功率半导体器件HVDC系统中的功率半导体器件起着关键的作用，如晶闸管、IGBT等。
这些器件具有高压、高功率和高可靠性的特点，用于实现电压和电流的控制。
2. 数字信号处理技术HVDC系统中采用数字信号处理技术，可以实现对电流和电压等参数的测量和控制。
数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）等技术的应用，提高了HVDC系统的可靠性和性能。
3. 快速控制技术由于HVDC系统的传输速度很快，对于电力电子控制的响应速度要求非常高。
高压直流输电设计手册
高压直流输电设计手册一、引言高压直流输电（HVDC）系统是现代电力传输的重要方式之一，尤其在长距离、大功率输电和分布式能源应用等领域具有显著优势。
本手册旨在为高压直流输电系统的设计、建设和运营提供全面的指导和建议。
二、直流输电系统概述高压直流输电系统主要由换流站、直流输电线路和控制系统等组成。
换流站负责将交流电转换为直流电，或者将直流电逆变为交流电，是整个系统的核心。
直流输电线路负责传输直流电，其设计与常规的交流输电线路有所不同。
控制系统与保护系统协同工作，确保系统的稳定运行和故障时的快速响应。
三、电力电子设备电力电子设备是高压直流输电系统的关键组成部分，主要包括换流器、变压器、滤波器等。
换流器是实现交流电与直流电相互转换的核心设备，其性能直接影响整个系统的性能。
变压器用于升高或降低电压，以适应不同的输电需求。
滤波器用于减小换流过程中产生的谐波，提高供电质量。
四、直流输电线路设计直流输电线路的设计需考虑输电距离、功率等级、地理环境等多种因素。
一般而言，直流输电线路的损耗较小，可以远距离输送电能。
同时，线路的设计还需考虑电磁环境的影响，以降低对周围环境和生物的影响。
五、控制系统与保护系统控制系统是高压直流输电系统的神经中枢，负责调节系统的功率传输和保障系统的稳定性。
保护系统则是系统的安全卫士，负责在系统出现故障时快速切断电源，保护设备和人员的安全。
六、电力电子仿真与建模电力电子仿真与建模是高压直流输电系统设计和优化不可或缺的工具。
通过仿真与建模，可以模拟系统的运行特性，预测潜在的问题，优化系统的性能。
同时，还可以为控制策略的开发和保护系统的设计提供理论支持。
七、环境影响与可持续性高压直流输电系统在建设和运营过程中可能对环境产生一定的影响。
因此，系统的设计应充分考虑环境保护和可持续性发展的原则。
例如，应尽量采用环保型的材料和设备，减少对自然景观的影响等。
八、运行与维护策略为了保证高压直流输电系统的稳定运行和延长设备的使用寿命，需要制定一套完善的运行与维护策略。
高压直流输电系统
〔7〕调度管理
由于通过直流线路互联的两端交流系统可以 有各自的频率，输送功率也可保持恒定 〔恒功率、恒电流等〕。对送端而言，整 流站相当了交流系统的一个负荷。对受端 而言，逆变站那么相当于交流系统的一个 电源。互相之间的干扰和影响小，运行管 理简单方便，深受电力管理、运行部门的 欢送。对我国当前开展的跨大区互联、合 同售电、合资办电等形成的结合电力系统， 尤为适宜。
〔5〕潮流和功率控制
交流输电取决于网络参数、发电机与负荷的 运行方式，值班人员需要进展调度，但又 难于控制，直流输电那么可全部自动控制。
〔6〕短路容量
两个系统以交流互联时，将增加两侧系统的 短路容量，有时会造成部分原有断路器不 能满足遮断容量要求而需要更换设备。直 流互联时，不管在哪里发生故障，在直流 线路上增加的电流都是不大的，因此不增 加交流系统的断路容量。
逆变器特性包括 R L I d 电压降〕
图3.1.3 实际的换流器控制稳态特性
图3.1.4 电流调节器
在正常电压下，逆变器的恒熄弧角〔CEA〕特性曲线和整 流器持性曲线相交于E。可是，逆变器的CEA特性〔CD〕 不会和由表示的在降低电压下的整流器特性曲线相交。所 以，整流器电压的大幅度降低会引起电流和功率在短时间 内下降到零，这个时间取决于直流电抗器，从而系统将会 停运。
要变更功率输送的方向，可采取更换两端 的直流电压极性的方法。
在选择控制特性时，应该考虑以下要求：
防止交流系统电压的变化引起直流电流的大 波动；
保持直流电压在额定值附近； 保持送端和受端的功率因数尽可能高； 防止逆变器的换相失败。 运用换流器的快速控制来防止直流电流的大
波动，这是保证HVDC线路满意运行的一个 重要要求。
以下是维持高功率因数的几个原因：
高压直流输电系统的原理与稳定性分析
高压直流输电系统的原理与稳定性分析随着电力需求的不断增长，传统的交流输电系统面临着一系列的技术挑战。
为了解决长距离输电中的损耗和电力稳定性问题，高压直流输电系统逐渐成为了一种重要的选择。
本文将对高压直流输电系统的原理和稳定性进行分析，以帮助读者更好地理解和应用这项技术。
一、高压直流输电系统的原理高压直流输电系统主要由直流发电机组、换流变压器、输电线路和换流站组成。
其工作原理可以简单概括为：将交流电能通过换流变压器转换为直流电能，并通过输电线路将直流电能传输至目标地。
在目标地的换流站，再将直流电能转换为交流电能供用户使用。
具体来说，高压直流输电系统的工作原理涉及到以下几个关键环节：1. 直流发电机组：高压直流输电系统的电源是直流发电机组，它将机械能转化为直流电能。
直流发电机组的工作原理不在本文的讨论范围内，读者可参考相关文献进行了解。
2. 换流变压器：换流变压器是直流输电系统的核心设备之一，用于将发电机组输出的交流电能转换为直流电能，并实现电压的升降。
换流变压器采用了特殊的换流装置，可实现从交流到直流的变换。
3. 输电线路：高压直流输电线路相对于交流输电线路而言，电压更高、线路损耗更小。
其具体结构和材料也有所不同。
高压直流输电线路通常采用大直径的导线，以减小电阻损耗，并使用高绝缘材料保证线路安全运行。
4. 换流站：换流站是高压直流输电系统的终点站，用于将直流电能转换为交流电能供用户使用。
换流站中的换流变压器具有相似的工作原理，但反向操作，即将直流电能转换为交流电能。
以上是高压直流输电系统的主要原理，每个环节都起着关键的作用，使得整个系统能够高效地实现电能的传输和转换。
二、高压直流输电系统的稳定性分析高压直流输电系统的稳定性是指系统在各种异常情况下的运行能力，包括电压稳定性、频率稳定性和系统恢复能力。
在分析高压直流输电系统的稳定性时，我们需要考虑以下几个因素：1. 电压稳定性：在高压直流输电系统中，电压波动可能导致系统功率损失和设备故障。
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用引言：电力系统作为现代社会的重要基础设施之一，对于支持经济发展、保障生产生活的稳定运行起着重要作用。
而高压直流输电技术作为电力系统中的一项重要技术，其在提高输电效率、增加电力系统可靠性和灵活性方面具有独特优势。
本文将对高压直流输电技术进行介绍，并探讨其在电力系统中的应用。
一、高压直流输电技术的概述高压直流输电技术是指将交流电转换为直流电，并通过高压直流输电线路进行远距离传输的一种电力输送方式。
相较于传统的交流输电技术，高压直流输电技术具有以下几方面的优势：1. 高效性：高压直流输电系统减少了电力传输过程中的线路损失，有效提高了电能传输的效率。
此外，高压直流输电系统还可以灵活地控制电路的功率流动，以适应不同的负载变化，从而进一步提高能源利用效率。
2. 长距离传输：高压直流输电技术可以实现长距离的电力传输，无论是陆地还是海底，其输电距离都远远超过了传统交流输电的限制。
这对于较远地区的电力供应具有重要意义，可以实现多地区电网的互联互通。
3. 空间占地小：相较于传统的交流输电线路，高压直流输电线路所需的塔杆和空间占地较小。
这一特点使得高压直流输电线路在城市等空间有限的区域可以得到更好的应用，同时也减少了土地占用带来的环境问题。
二、高压直流输电技术在电力系统中的应用1. 长距离输电高压直流输电技术在长距离电力传输方面具有明显优势。
在跨越山脉、河流等复杂地形条件下，传统的交流输电存在较大的传输损耗和技术难题，而高压直流输电技术可以克服这些问题。
例如，中国的“西电东送”工程就是采用高压直流输电技术，在西部地区的丰富能源资源输送至东部沿海地区，实现了资源的优化配置。
2. 城市供电在城市供电方面，高压直流输电技术可以通过大规模的变电站实现将电力从远距离输送至城市，减少了城市内的输电线路使用，降低了电磁辐射，提高了电力供应的可靠性。
3. 可再生能源接入随着可再生能源的发展，如风电、光电等，需要解决将远离负载中心的可再生能源输送至电网的问题。
高压直流输电—概况
第1章导论1.1高压直流输电概况1.1.1 交流输电还是直流输电？关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。
美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。
在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。
例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。
这一阶段发电、输电和用电均为直流电。
如1882年在德国建成的57km向慕尼黑国际展览会送电的直流输电线路（2kV，1.5kW）；1889年在法国用直流发电机串联而得到高电压，从毛梯埃斯（Moutiers）到里昂（Lyon）的230km直流输电线路（125kV，20MW）等，均为此种类型。
但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。
由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。
而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。
直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。
爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。
爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。
他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。
并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验。
那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。
高压直流输电系统设计
高压直流输电系统设计随着电力传输距离的增加和电力需求的不断增长，高压直流输电系统成为一种重要的电力传输方案。
高压直流输电系统设计是确保电能的高效传输和稳定供应的关键步骤。
本文将从高压直流输电系统的基本原理、系统设计要素、关键技术和设计考虑等方面进行探讨。
一、高压直流输电系统基本原理高压直流输电系统是通过将交流电转换为直流电，利用高压直流将电能从发电站输送到远距离需求点。
主要由以下组成部分构成：1. 发电机组：将机械能转化为电能，产生交流电。
2. 运动转换装置：将交流电转化为直流电。
3. 整流器变流器组：将交流电整流和变压，通过变流装置转换为高压直流电。
4. 输电线路：将高压直流电能从发电站输送到需求点。
5. 变流器整流器组：将高压直流电转换为交流电，供电至用户。
二、高压直流输电系统设计要素1. 输电距离：确定输电线路的长度，是设计过程的首要考虑因素。
2. 输电容量：根据用户的需求和电力网络的供需关系，确定输电系统的容量。
3. 输电损耗：通过系统设计以降低输电过程中的电能损失，提高输电效率。
4. 可靠性要求：根据电力供应的重要性和可靠性要求，设计相应的输电系统。
5. 技术经济指标：考虑系统的成本、维护费用和综合经济性能。
三、高压直流输电系统设计关键技术1. 输电线路选择：根据输电距离、电流容量和输电能力需求，选择适当的线路类型和优化输电线路的结构。
2. 设备选型：根据设计要求选择合适的发电机组、变流器、整流器等设备，并进行合理的配置。
3. 控制策略设计：设计合理的控制策略，包括保护设备和系统、电压、频率和功率等方面的控制策略。
4. 绝缘与温升控制：确保输电过程中绝缘性能良好，以及控制设备的温升情况。
5. 污秽度控制：制定有效的污秽度控制计划，保持设备表面的清洁，减少电力损耗。
6. 地理环境因素考虑：根据输电线路所处的地理环境，设计合理的支架和防护措施，防止设备被外界环境影响。
四、高压直流输电系统设计考虑1. 系统可靠性：根据电力供应的可靠性要求，设计高可靠性的输电系统，以确保电能的稳定供应。
高压直流输电系统的保护与控制
高压直流输电系统的保护与控制随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展，高压直流输电系统作为一种高效、可靠的能源传输方式正逐渐受到广泛关注和应用。
本文将探讨高压直流输电系统的保护与控制措施，以期提高其安全性和稳定性。
一、高压直流输电系统的概述和应用高压直流输电系统是一种以直流电流传输能量的系统，在能量传输距离远、输电损耗小、控制方便等方面具有优势。
它通常由换流站、输电线路和接收站组成，可以广泛应用于远距离、大容量的能源传输，如跨越海洋、山区等地形复杂的区域。
二、高压直流输电系统的保护措施保护措施是高压直流输电系统不可或缺的一部分，它主要包括过电压保护、过电流保护和过温保护等。
过电压保护是指在高压直流输电系统中，当系统中出现电压异常升高的情况时，通过采取相应的保护措施来保护系统的安全运行。
其中，最常见的一种保护方法是安装过电压保护器，它可以有效限制电流的上升速度，避免电流超过设定值。
过电流保护是指在高压直流输电系统中，当系统中出现电流异常升高的情况时，通过采取相应的保护措施来保护系统的设备和电源。
在实际应用中，通常会采用电流保护器、熔断器等设备，当系统中的电流超过设定值时，这些保护装置将迅速切断电路，避免设备受损。
过温保护是指在高压直流输电系统中，当系统中的温度异常升高时，通过采取相应的保护措施来保护系统的设备和人员安全。
一般情况下，会在关键设备上安装温度传感器，当温度超过设定阈值时，保护装置将切断电路，以防止设备过热。
三、高压直流输电系统的控制措施高压直流输电系统的控制措施主要包括稳压控制、防止电弧故障和故障诊断等。
稳压控制是指通过控制换流站的换流变压器和逆变器的工作方式，以保持系统中的电压稳定。
通过使用先进的控制算法和自动化设备，可以实时监测系统中的电压变化，并根据需求调节换流站的工作状态，以确保稳定的电压输出。
防止电弧故障是高压直流输电系统中一个重要的控制环节。
电弧故障是指当系统中的电压或电流超过一定阈值时，导致电路中发生弧光放电。
高压直流输电系统的性能分析与优化
高压直流输电系统的性能分析与优化现代社会对能源的需求越来越大，为了满足能源的传输与分配需求，高压直流输电系统逐渐成为一种重要的能源输电方式。
本文将对高压直流输电系统的性能进行分析与优化探讨，以期为工程实践提供一些有益的指导。
一、高压直流输电系统的概述高压直流输电系统是一种采用直流电流进行能源传输的电力系统。
相对于传统的交流输电系统，高压直流输电系统具有输电距离远、电流大、损耗小等优点。
它主要由电压源、换流器、电流极限器、输电线路等组成。
在高压直流输电系统中，电压源将交流电转换为直流电，通过换流器将直流电送入输电线路，并在接收端通过换流器将直流电转换为交流电，供电给用户。
二、高压直流输电系统的性能分析1. 输电容量高压直流输电系统的输电容量主要取决于电流、电压和输电线路等因素。
在同样线路电压条件下，相对于交流输电系统，直流输电系统具有更大的输电容量。
这主要因为交流输电系统受限于电流的频率和电压的变化范围，而直流输电系统可以更好地克服这些限制。
2. 电能损耗电能损耗是评价高压直流输电系统性能的重要指标之一。
直流输电系统相对于交流输电系统在电能损耗方面具有明显的优势。
这主要由于直流输电系统在传输过程中不会产生感性电流和电容电流，减少了电能的损耗。
3. 稳定性高压直流输电系统相对于交流输电系统在稳定性方面也有一定的优势。
在传输距离较长、负载发生变化时，直流输电系统能够更好地稳定电压和电流，减少电力损失和能源消耗。
三、高压直流输电系统的性能优化在实际工程应用中，为了使高压直流输电系统具有更好的性能，我们可以从以下几个方面进行优化。
1. 优化输电距离和电压水平高压直流输电系统的输电距离和电压水平是决定性能的重要因素。
在设计阶段，我们可以通过优化输电线路的选择和电压水平的确定来提升系统性能。
通过合理地选择输电线路和确定合适的电压水平，可以降低系统的电能损耗和成本，提高系统的稳定性和可靠性。
2. 优化换流器的设计与控制换流器是高压直流输电系统的核心部件，其设计与控制对系统性能有着重要影响。
高压直流输电系统
1.高压直流输电系统的主要设备名称：换流变压器。
换流器。
平波电抗器。
交流滤波器，直流滤波器，控制保护系统，接地极引线，接地极，远动通信系统2.直流输电系统中交流滤波器的功能：抑制换流器产生的注入交流系统的谐波电流；同时补偿换流器吸收的无功补偿；3.逆变器采用定熄弧角控制的目的：一方面防止逆变器换相失败，同时保证无功需求最小。
4.直流输电系统换流站装设的无功补偿装置类型：机械投切式无功补偿装置。
静止无功补偿装置。
同步调相机。
5.晶闸管导通的条件：1）要有适当的正向阳极电压；6. 2）还要有适当的正向门极电压，且晶闸管一旦导通，门极将失去作用7.晶闸管的关断条件：1.阳极电位高于阴极电位或阴极电流小于维持电流。
2. 使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值（称为维持电流）以下才能关断。
否则即使除去了触发脉冲，也不能关断，晶闸管仍能继续导通。
8.双桥整流器交直流侧主要特征谐波次数：9.单桥整流器交直流侧主要特征谐波次数及其变化规律双桥整流器桥间的影响: 邻桥的换相使本桥所有未导通的电压产生畸变。
从而影响整流器侧接班阀的正常开通，以及逆变器侧熄弧阀的可靠关断。
10.直流输电系统潮流调整在变动电流指令值过程中的要求：一定要确保电流裕度的存在，所以在输电功率增加时，先增大整流器的电流定值；反之，在减少输电功率时，先减少逆变器的电流指令值。
11.影响换相压降大小的因素：直流电流和换相电感（书79页）12.高压直流输电系统平波电抗器的作用（1）防止轻载时直流电流断续。
（2）抑制直流故障电流的快速增加，减小逆变器继发换相失败的几率。
（3）减小直流电流文波，与直流滤波器一起共同构成换流站直流谐波滤波电路。
（4）防止直流线路或直流开关站产生的陡波冲击波进入阀厅，从而使换流阀免遭过电压应力过大而损坏。
13.换流变压器的作用1）参与实现交流电和直流电之间的相互变换。
（2）实现电压变换。
（3）抑制直流故障电流。
换流变压器的漏抗限制了阀臂短路和直流母线短路时的故障电流，能有效保护换流阀。
随笔之十二-高压直流输电系统
随笔之十二-高压直流输电系统严同· 1 个月前直流输电是我个人比较偏好的一种输电方式了，试作总结一二，主要是高压直流输电（HVDC）。
一、高压直流输电概述高压直流输电：将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。
高压直流输电原理图如下：•换流器（整流或逆变）：将交流电转换成直流电或将直流电转换成交流电的设备。
•换流变压器：向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备。
•平波电抗器：减小注入直流系统的谐波，减小换相失败的几率，防止轻载时直流电流间断，限制直流短路电流峰值。
•滤波器：减小注入交、直流系统谐波的设备。
•无功补偿设备：提供换流器所需要的无功功率，减小换流器与系统的无功交换。
高压直流输电对比交流输电：1）技术性•功率传输特性。
交流为了满足稳定问题，常需采用串补、静补等措施，有时甚至不得不提高输电电压。
将增加很多电气设备，代价昂贵。
直流输电没有相位和功角，无需考虑稳定问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优势。
•线路故障时的自防护能力。
交流线路单相接地后，其消除过程一般约0.4~0.8秒，加上重合闸时间，约0.6~1秒恢复。
直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降为零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般在0.2~0.35秒。
•过负荷能力。
交流输电线路具有较高的持续运行能力，其最大输送容量往往受稳定极限控制。
直流线路也有一定的过负荷能力，受制约的往往是换流站。
通常分2小时过负荷能力、10秒钟过负荷能力和固有过负荷能力等。
前两者上直流工程分别为10%和25%，后者视环境温度而异。
就过负荷而言，交流有更大灵活性，直流如果需要更大过负荷能力，则在设备选型时要预先考虑，此时需增加投资。
•潮流和功率控制。
交流输电取决于网络参数、发电机与负荷的运行方式，值班人员需要进行调度，但又难于控制，直流输电则可全自动控制。
高压直流系统的控制
04
高压直流系统的控制技术
基于模型的预测控制
总结词
基于模型的预测控制是一种先进的控制方法，通过建立精确的数学模型来预测高压直流系统的未来状态，并基于 预测结果进行控制。
详细描述
基于模型的预测控制采用先进的优化算法，根据系统当前状态和未来一段时间内的输入信号，计算出最优的控制 策略，以实现系统性能的最优化。该方法能够处理多变量、强耦合、非线性的高压直流系统，具有较好的鲁棒性 和适应性。
研究动机
随着分布式能源并网和远距离输电需求的增长，高压直流系 统需要面对的动态特性和控制问题也日益复杂。因此，对高 压直流系统的控制策略进行深入研究具有重要的实际意义。
高压直流系统的概述
定义
高压直流输电（HVDC）是一种利用直流电进行大容量、远距离电力传输的技术。与交流 输电相比，高压直流输电在稳定性、功率控制以及跨越较大地理距离传输电力等方面具有 优势。
06
结论与展望
高压直流系统控制的重要性和意义
高压直流系统控制是现代 电力系统中的重要组成部 分，对于保障电力系统的 安全、稳定和经济运行具 有重要意义。
高压直流系统控制能够实 现大容量、远距离输电， 提高电力系统的灵活性和 可靠性，同时降低线路损 耗和减少环境污染。
高压直流系统控制技术的 发展对于推动智能电网、 可再生能源并网、分布式 发电等领域的进步也具有 积极作用。
人工智能在高压直流系统控制中的应用
总结词
人工智能技术为高压直流系统的控制提供了新的解决方案，通过机器学习、深度 学习等方法，实现对高压直流系统的智能控制。
详细描述
人工智能技术能够自动识别和预测高压直流系统的运行状态，并根据历史数据和 实时数据，自动调整控制参数，以实现系统的稳定、高效运行。此外，人工智能 技术还可以用于故障诊断和预防，提高高压直流系统的可靠性和安全性。
高压直流输电系统故障诊断技术研究
高压直流输电系统故障诊断技术研究随着电力需求不断增加，市场对于电力供应的要求也越来越高。
在电力传输和分配中，高压直流输电系统已经成为了一种常用的传输方式。
与传统的交流输电系统相比，高压直流输电系统有着更高的传输效率和可靠性，但是也存在着故障诊断难度大的问题。
因此，高压直流输电系统的故障诊断技术研究成为了专业领域中的热门话题。
1. 高压直流输电系统概述高压直流输电系统是一种在高电压电流下传输电力的系统。
相比于交流输电系统，高压直流输电系统的传输损失更小，传输效率也更高。
因此，在长距离的电力传输以及对于灵活调节电力负载的电力分配中，高压直流输电系统经常被使用。
同时，高压直流输电系统也存在着一些问题。
其中最大的挑战就是故障诊断难度大。
电力系统的故障往往会引起系统中一系列的问题，从而影响到电力系统的传输效率和可靠性，所以在高压直流输电系统中，故障诊断显得尤为重要。
2. 高压直流输电系统常见故障类型了解高压直流输电系统常见的故障类型，可以更好地识别和判断系统中发生的故障。
常见的故障类型包括：（1）极间故障：极间故障是指信号前馈线、电流前馈线和极间地出现故障。
常见的极间故障情况包括介质损伤、介质偏移和介质击穿等。
（2）曲线故障：曲线故障是指曲线出现故障，曲线故障会导致系统的电压异常，进而影响系统的传输效率和可靠性。
常见的曲线故障情况包括曲线重合、曲线偏移、和曲线闪烁等。
（3）电缆故障：电缆故障是指电缆出现故障。
电缆故障的常见情况包括电缆绝缘损伤、电缆短路、电缆断路等。
3. 高压直流输电系统故障诊断技术在实际应用中，高压直流输电系统故障诊断技术分为两种：离线故障诊断和在线故障诊断。
（1）离线故障诊断离线故障诊断是指在系统不运行的情况下，对系统中的故障进行定位和诊断。
离线故障诊断主要通过实验室测试、电气测试和检查系统设备的方式进行。
实验室测试是指将系统使用的设备和器材带回实验室进行模拟测试。
电气测试是指使用测试设备对系统进行测试，检查系统的性能表现和故障情况。
高压直流母线电流计算公式
高压直流母线电流计算公式在电力系统中，高压直流输电是一种常见的输电方式。
为了确保输电系统的安全稳定运行，需要对高压直流母线电流进行精确的计算和监测。
高压直流母线电流计算公式是对母线电流进行准确计算的重要工具，本文将对高压直流母线电流计算公式进行介绍和分析。
一、高压直流输电系统概述。
高压直流输电系统是指采用高压直流技术进行输电的电力系统。
与传统的交流输电系统相比，高压直流输电系统具有输电损耗小、线路占地少、环境影响小等优点，因此在长距离、大容量输电方面具有独特的优势。
高压直流输电系统由换流站、直流线路和接地极组成，其中换流站是系统的核心部分，用于将交流电转换为直流电或直流电转换为交流电。
在高压直流输电系统中，母线电流是指换流站中直流母线上的电流，是系统运行中的重要参数之一。
母线电流的大小直接影响着系统的输电能力和稳定性，因此对母线电流进行准确计算和监测具有重要意义。
二、高压直流母线电流计算公式。
高压直流母线电流计算公式是根据系统的电压、电阻和负载等参数推导出来的，是对母线电流进行准确计算的数学表达式。
高压直流母线电流计算公式通常包括以下几个参数：1. 母线电流（I），指换流站中直流母线上的电流，单位为安培（A）。
2. 母线电压（U），指换流站中直流母线上的电压，单位为伏特（V）。
3. 母线电阻（R），指换流站中直流母线上的电阻，单位为欧姆（Ω）。
4. 负载电流（IL），指系统中各种负载设备的电流总和，单位为安培（A）。
根据这些参数，高压直流母线电流计算公式可以表示为：I = U / R + IL。
其中，I为母线电流，U为母线电压，R为母线电阻，IL为负载电流。
通过这个公式，可以准确计算出高压直流母线上的电流大小，为系统的运行和维护提供重要的参考依据。
三、高压直流母线电流计算实例。
为了更好地理解高压直流母线电流计算公式的应用，下面通过一个实际的计算实例进行说明。
假设某个高压直流输电系统的母线电压为500kV，母线电阻为0.1Ω，负载电流为1000A，现在需要计算母线电流的大小。
直流输电系统的分类
直流输电系统的分类直流输电系统是一种通过直流电流传输电能的电力输电系统。
与交流输电系统相比，直流输电系统具有更高的输电效率、更远的传输距离和更好的稳定性。
根据不同的分类标准，直流输电系统可以分为多个不同的类型。
一、按输电电压级别分类：1. 高压直流输电(HVDC)：高压直流输电是指输电电压在100 kV及以上的直流输电系统。
其具有输电损耗低、传输距离远、占地面积小等优点，广泛应用于电力长距离输送、交叉海峡输电和大容量风电、太阳能输电等领域。
2. 中压直流输电：中压直流输电是指输电电压在10 kV至100 kV之间的直流输电系统。
它适用于地区性输电、山区输电和远程农村电化等场景，可提供电力供应的可靠性和稳定性。
3. 低压直流输电：低压直流输电是指输电电压低于10 kV的直流输电系统。
这种输电系统主要用于城市地下电缆输电、短距离输电和建筑物内部电力输送等场景，如公共交通系统、电动车充电桩等。
二、按架设方式分类：1. 架空线路直流输电：该方式是通过架空的电力线路进行输电，其中导线悬挂于输电塔之间。
这种方式具有传输距离远、占地面积小、抗风能力强等优点，但受天气、环境和动力线的限制较大。
2. 地下电缆直流输电：该方式是通过埋设在地下的电缆进行输电，可有效解决架空线路受环境影响和视觉污染等问题。
然而，该方式的造价较高、施工复杂，且线路容量限制较大。
三、按输电距离分类：1. 远距离直流输电：适用于大型电站和负荷中心之间的长距离输电，如跨国、跨海、跨大陆输电等。
远距离直流输电系统一般采用高压直流输电，能够有效减小输电损耗和电力传输容量限制。
2. 局部直流输电：用于区域性输电或临近负荷中心的输电。
局部直流输电系统通常由中压或低压直流输电组成，能够更好地满足周边地区的电力需求。
四、按使用场景分类：1. 电力长距离输送：通过高压直流输电技术，实现电力长距离输送，特别是远距离或负荷中心较远的地区，以满足不同地区的电力需求，并提高电力的可靠性和稳定性。
高压直流输电系统(HVDC)基本概念和应用
高压直流输电系统（HVDC）基本概念和应用1HVDC的基本概念高压直流输电（HVDC）的基本原理是通过整流器将交流电变换为直流电形式，再通过逆变器将直流电变换为交流电，从而实现电能传输和电网互联。
典型双极HVDC的主系统如图2-1所示。
图2-1 高压直流输电系统原理接线图根据直流导线的正负极性，直流输电系统分为单极系统、双极系统和同极系统。
为了提高直流现路的电压和减小换流器产生的谐波，常将多个换流桥串联而成为多个多桥换流器。
多桥换流器的接线方式有双极和同极。
图2-1即为双极接线方式。
换流站中的主要设备有：换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿设备和断路器。
换流器的功能是实现交流电与直流电之间的变换。
把交流变为直流时称为整流器，反之称为逆变器。
组成换流器的最基本元件是阀元件。
现代高压阀元件的额定电压约为3～5kV，额定电流约为 2.5～3kA。
由于阀元件的耐压值和过流量有限，换流器可由一个或多个换流桥串并联组成。
用于直流输电的换流桥为三相桥式换流电路。
一个换流桥有6个桥臂，桥臂由阀元件组成。
换流桥的直流端与直流线路相连，交流端与换流变压器的二次绕组相连。
换流变压器的一次绕组与交流电力系统相连。
换流变压器与普通的电力变压器相同，但通常须带有有载调压分接头，从而可以通过调节换流变压器的变比方便地控制系统的运行状况。
换流变压器的直流侧通常为三角形或星形中性点不接地接线，这样直流线路可以有独立于交流系统的电压参考点。
换流器运行时，在其交流侧和直流侧都产生谐波电压和谐波电流。
这些谐波分量影响电能质量，干扰无线通讯，因而必须安装参数合适的滤波器抑制这些谐波。
平波电抗器的电感值很大，有时可达1H。
其主要作用是减小直流线路中的谐波电压和谐波电流；避免逆变器的换相失败；保证直流电流在轻负荷时的连续；当直流线路发生短路时限制整流器中的短路电流峰值。
另外，换流器在运行时需从交流系统吸收大量无功功率。
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高压直流输电系统概述院系：电气工程学院班级：1113班学号：xxxxxxxxxxx姓名：xxxxxxxxxx专业：电工理论新技术一、高压直流输电系统发展概况高压直流输电作为一种新兴的输电方法，有很多优于交流输电地方，比如它可以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，特别适合高电压、远距离、大容量输电，尤其适合大区电网间的互联，线路功耗小、对环境的危害小，线路故障时的自防护能力强等等。
1954年,世界上第一个基于汞弧阀的高压直输电系统在瑞典投入商业运行.随着电力系统的需求和电力电子技术的发展,高压直流输电技术取得了快速发展. 1972年,基于可控硅阀的新一代高压直流输电系统在加拿大伊尔河流域的背靠背直流工程中使用; 1979年,第一个基于微处理器控制技术的高压直流输电系统投入运行; 1984年,巴西伊泰普水电站建造了电压等级最高(±600 kV)的高压直流输电工程.我国高压直流输电起步相对较晚,但近年来发展很快. 1987年底我国投运了自行建成的舟山100 kV海底电缆直流输电工程,随后葛洲坝-上海500 kV、1 200MW的大功率直流输电投运,大大促进了我国高压直流输电水平的提高. 2000年以后,我国又相继建成了天生桥-广州、三峡-常州、三峡-广州、贵州-广州等500 kV容量达3 000MW的直流输电工程.此外,海南与台湾等海岛与大陆的联网、各大区电网的互联等等,都给我国直流输电的发展开辟了动人的前景.近年来,直流输电技术又获得了一次历史性的突破,即基于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)技术和全控型电力电子功率器件,门极可关断晶闸管(GTO)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为基础的新一代高压直流输电技术已发展起来,也就是轻型直流输电(HVDC light)技术.现有的直流输电主要是两端系统.随着直流断路器研制的进展和成功以及直流输电技术的进一步成熟完善,直流输电必将向着多端系统发展.同时许多其他科学技术领域的新成就将使输电技术的用途得到广泛的扩展.光纤与计算机技术的发展也使得直流输电系统的控制、调节与保护更趋完善,运行可靠性进一步提高;高温超导材料及其在强电方面的应用研究正方兴未艾,在直流下运行时,超导电缆无附加损耗,可节省制冷费用,因此在超导输电方面直流输电也很适宜.一、高压直流输电系统构成高压直流输电系统的结构按联络线大致可分为单极联络线、双极联络线、同极联络线三大类。
单极联络线的基本结构如图1所示,通常采用一根负极性的导线,由大地或海水提供回路,采用负极性的导线,是因为负极的电晕引起的无线电干扰和受雷击的几率比正极性导线小得多,但当功率反送时,导线的极性反转,则变为负极接地。
由于它只需要一根联络线,故出于降低造价的目的,常采用这类系统,对电缆传输来说尤其如此。
而且单极结构也是建立双极系统的第一步,许多直流输电工程如葛上、三常、三广、贵广等直流输电工程都是首先建成单极500kV系统,随着容量的增加才建成双极±500kV系统。
在单极接地回线结构运行时,由于地下(海水中)长期有大的电流流过,将引起接地极附近地下金属构件的电化学腐蚀以及中性点接地变压器二次侧存在大量直流分量而导致变压器的磁饱和,因此在单极联络线结构中,当大地电阻率过高或者不允许对地下(水下)金属结构产生干扰时,也可用金属回路代替大地作回路(图1虚线所示),需要注意的是形成金属性回路的导体要处于低电压。
这种结构的优点是在运行中,地中无电流流过,可以避免接地所产生的电化学腐蚀及变压器的磁饱和。
但这种方式的线路投资和运行费用均较大地(海水)回线高得多。
通常是在不允许利用大地(海水)为回线的直流输电工程中采用。
图1 单极hvdc连络线双极联络线结构如图2所示,有两根导线,一正一负,每端有两个换流器串联在直流侧,两个换流器间的连接点接地。
正常时,两极电流相等,无接地电流,两极分别独立运行。
若其中一条线路出现故障,另一极可通过大地构成回路,承担一半的额定负荷,甚至可以利用换流器及线路的过载能力,承担更多的负荷。
从雷电性能方面看.一条双极HVDC线路能有效地等同于两回交流传输线路。
正常情况下,它对邻近设备的谐波干扰远小于单极联络线。
而且可以通过控制改变两极的极性来实现电能的反送。
图2 双极hvdc连络线大多数包括线路在内的点对点(两端)HVDC联络线是双极的,仅在偶然事故时才采用单极运行。
它们通常被设计成能提供极间最大独立性的系统,以避免双极闭锁,在正常工作时两极互相独立运行。
当接地电流不可接受或因接地电阻高而导致接地电极不可行时,用第三根导线(图2虚线所示)作为金属性中性点,此即为同极性联络线结构(也称双极金属中线),如果它完全绝缘,还可作为一条备用线路。
在一极退出运行或双极运行失去平衡时,可以利用此导线充当回路。
同极联络线结构中,所有导线同极性,通常最好为负极性,因为它由电晕引起的无线电干扰较小。
这样的系统采用大地作为回路,当一条线路发生故障时,换流器可为余下的线路供电,这些导线有一定的过载能力,能承受比正常情况更大的功率。
而对双极系统来说,重新将整个换流器连接到线路的一极上要复杂得多,通常是不可行的。
所以同极联络线具有更好的优点,在考虑连续的地电流是可接受的情况下,同极联络线具有更加突出的优点。
但这种方式线路结构非常复杂,线路造价也比较高,只有当不允许地中流过直流电流或接地极地址没有办法选择的情况下才采用。
如英国伦敦的金斯诺斯地下电缆直流工程就是采用这种联络线结构方式。
以上各种高压直流系统结构通常均有串联的换流器组,每个换流器有一组变压器和一组阀,换流器在交流侧(变压器侧)是并联的,在直流侧(阀侧)是串联的,在极对地之间给出期望的电压等级。
背靠背的高压直流系统是无直流线路的直流系统。
它可以设计成单极或双极运行,每极带有不同数目的阀组,其数目取决于互联的目的和要达到的可靠性。
一般不用于电力传输而用于电网之间的非同步联接,如灵宝背靠背直流工程成功地实现了西北-华中联网,也实现了全国主要电网之间的互联,对在大范围内进行调峰、错峰,水、火电调剂,资源优化配置等都有重要的促进作用。
将直流系统连接到交流电网上的节点多于两个时,就构成了多端高压直流系统。
如果两个直流系统接到一个共同的交流系统上,并且两个直流系统之间的交流阻抗较小,就构成了多馈入直流系统。
贵广直流和三广直流建成投产后,南方电网就是一个典型的多馈入直流输电系统。
二、换流技术1、换流器主要结构图3表示标准的直流输电系统的结构及其使用的设备和功能。
变换器交互变换交流功率和直流功率,是直流输电设备的核心装置,目前主要由晶闸管他励式顺变器或他励式逆变器构成。
通过晶闸管的触发相位,改变送电端和受电端的直流电压Ud1、Ud2快速控制功率潮流。
直流电流的大小由两端直流电压之差及直流输电线的电阻值决定。
因此,利用两端之间的直流电压差可以控制直流电流,即便是远距离输电,从原理上说不存在像交流输电那样因稳定性而造成的输电极限问题。
图3 直流输电系统图4表示晶闸管变换器的电路结构,图4表示桥臂的结构。
三相桥电路2级串联联接构成12脉冲电路。
两个桥经过变换器与交流电网连接。
桥上的12个整流要素(桥臂)称为阀(电阀)。
特别是使用光晶闸管作为功率半导体器件的称为光晶闸管阀。
为了使每个阀片能承受必须的电压,将晶闸管串联联接使用。
晶闸管的串联数目直接关系到阀片的额定值和经济性,所以必须考虑管子所能承受的耐压。
为此,在各桥臂上并联有阀型避雷器,以抑制施加在阀片上的过电压。
图4中用虚线表示的4个桥臂级连成一体,称为四重阀。
图4 晶闸管阀电路示例如图5所示,设置晶闸管正向电压检测器(FV)和反向电压检测器(RV),其输出信号经光导(光纤)送到与大地共电位的门极脉冲发生器。
正向电压信号FV由串联联接的所有晶闸管检测出,除了用于确定产生门极脉冲时序外,各晶闸管的故障监视器上也要用。
晶闸管的故障模式最终都是短路模式,所以,当检测出正向电压信号FV没有连续发生时就可以断定有故障。
该故障监视器检测出超过数百至1 000个晶闸管的万一的故障后能迅速显示其位置,因此对于维护检查很有好处。
而且,在要求高可靠性的系统中,还设有冗余晶闸管,以确保一旦某个晶闸管发生故障,不至于整个系统都停止。
反向电压信号RV仅从有代表性的晶闸管检测出,在变换器进行反变换运行时用于监视器以监视换相裕度角。
如果裕度角不够,有的串联晶闸管可能出现不能关断的情况,此时强制的给一个门极保护脉冲,使该阀的晶闸管全部触发,从而防止少数晶闸管因承受过压而损坏的事故发生。
图5 桥臂结构示例2、直流变换器的控制方法图6所示为晶闸管变换器的典型控制框图。
控制方法由恒流控制(ACR, automatic current regulator)、恒压控制(AVR, automatic voltage regulator)、恒裕度角控制(AγR, automatic margin angle regulator,符号γ表示裕度角)等3种基本控制以及优先选择控制角的最小值选择电路组成。
变换器的控制是通过控制晶闸管触发脉冲信号的相位来进行的,该脉冲信号与变换器连接的交流电网的电压同相位。
因此,控制装置具有电压相位检测电路和相位控制电路,后者根据控制指令值在相应的触发相位上产生脉冲。
控制装置上分别设有顺变器和逆变器,通常顺变器的控制装置控制直流电流,逆变器的控制装置控制直流电压。
当逆变侧的交流电压下降,晶闸管换相所需要的裕度角减少时,利用最小值选择电路, AγR为优先,通过控制该裕度角为规定值,从而防止换流失败。
图6 直流输电用晶闸管的控制电路。