【正文】 ，有功無(wú)功的獨(dú)立控制； ii. 潮流反轉(zhuǎn)依靠電流方向反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方便快捷； iii. 直流側(cè)故障需要交流側(cè)跳閘清除； iv. 過(guò)載能力弱； v. 具有黑啟動(dòng)功能； vi. 損耗高，滿(mǎn)載時(shí)，每端 ~%。一般α min =5176。同樣對(duì)出現(xiàn) ↓ ↓。 2. 直流輸電控制特性： （ 1） 直流輸電等值電路： 圖 9 1 直流輸電控制電路圖 圖 9 2 直流輸電等值電路 () () () 上面三個(gè)式子是分別用控制角 α 、熄弧角 δ 和關(guān)斷角 β 表示的直流電壓表達(dá)式。由于伏安特性的斜率一般很小，交流電壓并不會(huì)有太大的變動(dòng)，這樣就會(huì) 引起直流電流和直流功率很大的波動(dòng)。 b) 整流側(cè)為定 α 方式，逆變側(cè)為定 δ 方式： 將線路的電阻歸算到整流側(cè)，可得到以下計(jì)算式： () () () 圖 9 4 1 為整流側(cè)， 2 為逆變側(cè) 上述控制方式同樣存在電壓小變化，直流電流大的變化，不利于直流輸電穩(wěn)定運(yùn)行。 圖 9 6 紅線為整流側(cè)，藍(lán)線為逆變側(cè) b) 低壓限流控制： i. 概念：低壓限流控制是指在某些故障情況下，當(dāng)發(fā)現(xiàn)直流電壓低于某一定值時(shí) ，自動(dòng)降低直流電流調(diào)節(jié)器的整定值，待直流電壓恢復(fù)后，又自動(dòng)恢復(fù)整定值的功能，如下圖 CD 與 EF 段。如果當(dāng)前電流指令大于電流指令的最大限幅，則輸出的電流指令（）將降低。 （ 4） 換流器控制：（見(jiàn)本材料 P21） 3. 直流輸電的控制： （ 1） 定電流調(diào)節(jié)： 圖 9 8 定電流調(diào)節(jié)框圖 注意 ：余弦移相單元的作用是消除整 流器的非線性，使整個(gè)控制系統(tǒng)變成線性系統(tǒng)，從而有利于控制器參數(shù)設(shè)計(jì)。改變?chǔ)录纯蓪?shí)現(xiàn)定δ控制。 （ 4） 無(wú)功控制： a) 一般來(lái)講，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式下，整流器吸收的 無(wú)功功率為直流輸出功率的 30%～ 50% ，逆變器吸收的無(wú)功功率則為 40%～ 60%的直流輸出功率。 d) 定交流電壓控制： 在電壓控制中，為了進(jìn)行交流電壓控制，測(cè)量出母線電壓。若α過(guò)大，則消耗無(wú)功增加，直流電壓諧波增加；若α過(guò)小，則縮小控制范圍?？偟淖兓秶?77。負(fù)載波動(dòng)由α或δ調(diào)整。每一檔交流電壓變化 1% ~ %，太大會(huì)引起頻繁往復(fù)調(diào)節(jié)。 a) 正常起動(dòng)： i. 起動(dòng)方式： 直流輸電系統(tǒng)的起動(dòng)，采用逐漸升壓的方式，以 避免產(chǎn)生過(guò)電壓。觸發(fā)整流器，同時(shí)便調(diào)節(jié)器的電流整定值按指數(shù)上升； ⑤ 通過(guò)電流調(diào)節(jié)器的作用，整流器的直流電流跟隨上升。 當(dāng)起動(dòng)開(kāi)始階段，直流電流很小時(shí)，由于電流不連續(xù)，會(huì)引起過(guò)電壓，因此應(yīng)設(shè)法盡快越過(guò)電流間斷區(qū)（一般在額定電流 10％以下）。在逆變側(cè)，電流調(diào)節(jié)器也迅速地的把β角增加到上限值，以加速直流側(cè)能量的施放，這樣直流側(cè)的電壓和電流便很快地下降到零； ③ 當(dāng)直流電流等于零時(shí)，閉鎖逆變器觸發(fā)脈沖，并切除逆變側(cè)余下的交流濾波器組； ④ 兩側(cè)換流站分別進(jìn)行直流側(cè)開(kāi)關(guān)設(shè)備操作，使直流線路與換流器斷 開(kāi)； ⑤ 兩側(cè)換流站分別進(jìn)行交流開(kāi)關(guān)設(shè)備操作，跳開(kāi)換流變壓器網(wǎng)側(cè)斷路器。 ii. 故障緊急停運(yùn)過(guò)程： 迅速將整流器觸發(fā)相位快速地增加到α = 120~150176。當(dāng)多橋換流器中只有一個(gè)或部分換流橋發(fā)生故障必須退出運(yùn)行時(shí)，為使其它部分仍繼續(xù)運(yùn)行，可通過(guò)旁路閥和旁通開(kāi)關(guān)，將故障部分隔離而退出工作。 ii. 自動(dòng)再起動(dòng)過(guò)程： ① 當(dāng)直流保護(hù)系統(tǒng)檢 測(cè)到直流線路接地故障時(shí)，迅速將整流器的觸發(fā)角快速移相到 120~150176。 由于控制系統(tǒng)的快速作用，直流輸電系統(tǒng)的自動(dòng)再起動(dòng)一般比交流系統(tǒng)的自動(dòng)重合閘時(shí)間要短，因而對(duì)兩端交流系統(tǒng)的沖擊也比較小。當(dāng)換流器發(fā)生故障時(shí)，旁通閥才被觸發(fā)導(dǎo)通，起保護(hù)主閥的作用。其中閥 1 和 4， 3 和 6 以及 2 和5 三對(duì)均可選作旁通對(duì)。這時(shí)逆變器旁通對(duì)仍將直流線路短路，有利于電流盡快越過(guò)間斷區(qū)。 iii. 正常停運(yùn)時(shí)旁通對(duì)的應(yīng)用： 單橋六脈動(dòng)直 流系統(tǒng)的正常停止操作，開(kāi)始時(shí)仍用上述的方法進(jìn)行，當(dāng)電流減小到接近間斷區(qū)時(shí)，始投入旁通對(duì)，使換流器越過(guò)間斷區(qū)而停止運(yùn)行。 f) 潮流反轉(zhuǎn)控制： ① 概念： 直流輸電的特點(diǎn)之一是能夠方便、快速地實(shí)現(xiàn)功率潮流的反轉(zhuǎn)輸送。反轉(zhuǎn)過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的。同時(shí)，換流器 2 檢測(cè)出的電流小于新整定值，選擇環(huán)節(jié)自動(dòng)地將定δ調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換到定電流調(diào)節(jié)，后者不斷地增大β角，企圖把電流維持在新的整定值，致使，遂由逆變轉(zhuǎn)入整流狀態(tài)。 潮流反轉(zhuǎn)過(guò)程一般很快就能完成（約幾百毫秒）。 iii. 極控制： 控制和協(xié)調(diào)該極的運(yùn)行；功率給定值設(shè)置；電流給定值計(jì)算，站間通信；過(guò)負(fù)荷監(jiān)測(cè)；功率調(diào)制；本極起停；故障恢復(fù)；本極直流線路保護(hù)；直流開(kāi)關(guān)場(chǎng)設(shè)備保護(hù)及報(bào)警等。 十、 特高壓直流輸電： （ 1） 概念： 特高壓直流輸電（ UHVDC）是指177。 （ 3） UHVDC 主接線： 圖 10 1 特高壓直流輸電主接線 （ 4） UHVDC 運(yùn)行方式： 圖 10 2 特高壓直流輸電運(yùn)行方式 十一、 課后習(xí)題解答： 1. 第一次作業(yè)： （ 1） 交流輸電或直流輸電線路的額定電壓提高一倍，其功率輸 送能力提高多少倍？為什么？請(qǐng)予以證明。而且輸電距離越長(zhǎng)，趨膚效應(yīng)越明顯，損耗越嚴(yán)重。（詳細(xì)解答見(jiàn)本頁(yè)最上面） 2. 第二次作業(yè)： （ 1） 為什么雙極大地回線的運(yùn)行方式最為常用？ 答：一方面在正常運(yùn)行時(shí)大地回線中的電流很小，從而減小了大地電流的不利影響；另一方面是當(dāng)有一極故障退出運(yùn)行時(shí)，另一極仍可通過(guò)大地回線構(gòu)成單極回 線運(yùn)行，提高了電力系統(tǒng)抵御事故的能力。 （ 4） 怎樣區(qū)分兩段直流輸電和多端直流輸電？ 答：可以看交流系統(tǒng)中所接換 流站個(gè)數(shù)，也可以看交流電網(wǎng)接入點(diǎn)個(gè)數(shù)。缺點(diǎn)是目前缺少大容量的直流斷路器，無(wú)法切除故障，因而有一處故障則整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)停運(yùn)。 （ 3） SCR 換流器等值電路中的內(nèi)阻是感性的？還是阻性的？?jī)?nèi)阻的大小與交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱有何關(guān)系？是否消耗能量？ 答：感性的；系統(tǒng)越強(qiáng)，其內(nèi)電抗越小，內(nèi)阻也越?。粌?nèi)阻不消耗能量。所以，換流器不管是整流還是逆變，換流器都將從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率。 （ 3） 直 流輸電基本公式：本材料 P54 頁(yè)。（詳見(jiàn)課本 P38 和 P128 頁(yè)） （ 6） 直流輸電等值電路圖：本材料 P54 頁(yè)。 （ 10） 直流輸電的起停：本材料 P6162 頁(yè)。 （ 14） 采用直流輸電進(jìn)行直流調(diào)制（制動(dòng)）的優(yōu)缺點(diǎn)：本材料 P3435 頁(yè)。 （ 12） 直流輸電的分層控制思路：本材料 P6566 頁(yè)。 （ 8） 直流輸電 基本控制特性：本材料 P5558 頁(yè)。 （ 5） 直流輸電系統(tǒng)無(wú)功特性及無(wú)功補(bǔ)償： 答：采用電網(wǎng)換相換流器（ LCCHVDC）的直流輸電換流站，不管處于整流狀態(tài)還是逆變狀態(tài)運(yùn)行，直流系統(tǒng)都需要從交流系統(tǒng)吸收容性無(wú)功，即換流器對(duì)于交流系統(tǒng)而言總是一個(gè)無(wú)功負(fù)荷。 （ 2） 直流輸電總體結(jié)構(gòu)圖及各部分作用： 答：組成部分有：三相電源，換流站，輸電電纜或者架空線，換流站，交流電網(wǎng)。 當(dāng)時(shí)，電流的基頻分量與相電壓同相位。 （ 2） HVDC 系統(tǒng)兩側(cè)交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱，運(yùn)行頻率的高低對(duì) HVDC 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有何影響？ 答：對(duì)整流器而言，系統(tǒng)越強(qiáng)，內(nèi)電抗越小，其外特性越平坦，穩(wěn)定性越高；運(yùn)行頻率越高，內(nèi)電抗越大，其外特性越陡，穩(wěn)定性越差。它與交流系統(tǒng)有 3 個(gè)或 3 個(gè)以上的連接端口，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)電源區(qū)域向多個(gè)負(fù)荷中心供電，減少了換流站的總數(shù)，比用多個(gè)2 端直流輸電系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)。 （ 3） 背靠背直流輸電有何作用？ 答：背靠背直流輸電系統(tǒng)是輸電線路長(zhǎng)度為零的直流輸電系統(tǒng)。試問(wèn)：能否用不同形式的換流器構(gòu)成混合式直流輸電？能 否雙向傳輸功率？ 答：二極管是不控型器件，只能夠進(jìn)行整流而不能進(jìn)行逆變，所以二極管不能用來(lái)雙向傳輸功率；晶閘管和 IGBT 都是可以整流也可以逆變，所以晶閘管與 IGBT 的組合可以構(gòu)成混合式直流輸電。 （ 2） 為什么交流電纜的輸電距離不能長(zhǎng)？ 答：交流電纜的對(duì)地電容比較大，當(dāng)輸電距離超過(guò)一定距離后，電纜中大部分電流流進(jìn)大地，這樣受端就接收不到足夠功率。 750kV）及以上電壓等級(jí)的直流輸電及相關(guān)技術(shù)。 v. 通信： ① 控制用：電流給定值，功率給定值等； ② 操作命令：起停；反轉(zhuǎn)；金屬大地回流；開(kāi)關(guān)遙控；保護(hù)及連鎖動(dòng)作等。 g) 控制系統(tǒng)的分層控制： 圖 9 15 控制系統(tǒng)的分層控制示意圖 i. 閥控： 圖 9 16 閥控示意圖 ii. 換流器控制： ① 定 Id；定α；定δ；α min amp。這個(gè)過(guò)程一直進(jìn)行到換流器 1 的。設(shè)功換流器 1 運(yùn)行于整流狀態(tài)，換流器 2 運(yùn)行于逆變狀態(tài)，運(yùn)行點(diǎn)為 A 點(diǎn)，功率由 1 側(cè)送向 2 側(cè)。 由于換流器只能單向?qū)щ?，所以直流電流的方向是不能反轉(zhuǎn)的，只有使直流電壓極性反轉(zhuǎn)，才能實(shí)現(xiàn)功率倒送。若這個(gè)橋需要長(zhǎng)期可合上它的旁通開(kāi)關(guān)代替旁通對(duì)，再用隔離開(kāi)關(guān)將橋隔開(kāi)。換流器為雙橋串聯(lián)接線時(shí)，起動(dòng)時(shí)整流器的一個(gè)橋先解鎖，通過(guò)另一橋的旁通對(duì)送出直流電流，然后第二個(gè)橋解鎖。 ii. 正常起動(dòng)時(shí) 旁通對(duì)的應(yīng)用： 利用旁通對(duì)起動(dòng)直流系統(tǒng)的程序如下：當(dāng)發(fā)出起動(dòng)指令時(shí)，首先將兩側(cè)換流器的旁通對(duì)投入，直流線路便經(jīng)兩側(cè)旁通對(duì)短路。旁通閥也可用于直流系統(tǒng)的起停操作。、 e) 旁通對(duì)在正常起停中的應(yīng)用： i. 旁通閥： 由汞弧閥構(gòu)成的換流器，除了六個(gè)主閥之外，大都裝有第七閥――旁 通閥。為了保證再起動(dòng)成功率， 在第二次再起動(dòng)時(shí)，可適當(dāng)加長(zhǎng)整定的去游離時(shí)間，或減慢電壓上升速度； ⑤ 如果第二次再起動(dòng)仍不成功，可以進(jìn)行第三次，甚至第四次再起動(dòng)。通常，在換流站主控制室內(nèi)設(shè)有手動(dòng)緊急停運(yùn)按鈕，當(dāng)發(fā)生危及人身或設(shè)備安全的事件時(shí)，可通過(guò)手動(dòng)操作緊急停運(yùn)按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停運(yùn)?？焖僖葡嗪?，直流線路兩側(cè)都處于逆變狀態(tài)，將直流系統(tǒng)所儲(chǔ)存的能量迅速送回兩側(cè)交流系統(tǒng)。 c) 故障緊急停運(yùn)： i. 概念： 直流輸電系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障，保護(hù)裝置動(dòng)作后的停運(yùn)稱(chēng)為故障緊急停運(yùn)。 ii. 停運(yùn)的過(guò)程主要步驟： ① 通過(guò)整流側(cè)電流調(diào)節(jié)器，使直流電流跟隨整定值逐步下降，直至允許運(yùn)行的最小值；在此過(guò)程中，逐步切除交流濾波器組， 以滿(mǎn)足無(wú)功平衡的要求，逆變側(cè)的電流調(diào)節(jié)器也跟著使β角加大，直到達(dá)到上限值； ② 停送整流器的觸發(fā)脈沖，或者采用快速停止的方法，它是將整流器的觸發(fā)相位快速地增加到α =120~150176。這種起動(dòng)方式稱(chēng)為軟起動(dòng)。 ii. 起動(dòng)的過(guò)程主要步驟： ① 兩側(cè)換流站換流變壓器網(wǎng)側(cè)斷路器分別合閘，使換流變壓器和換流閥帶電； ② 兩側(cè)換流站分別進(jìn)行直流側(cè)開(kāi)關(guān)設(shè)備操作，以實(shí)現(xiàn)直流回路連接； ③ 兩側(cè)換流站分別投入適量的交流濾波器支路； ④ 起動(dòng)逆變器，并使β角等于最大上限值（上限值小于或等于 90176。 圖 9 11 （ 7） 起?？刂疲? 起?？刂浦饕ㄖ绷鬏旊娤到y(tǒng)從停運(yùn)狀態(tài)變到運(yùn)行狀態(tài)以及輸送功率從零增加給定值或從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變到停運(yùn)狀態(tài)的控制功能。 ② 保持控制角（α或δ）在一定范圍變化（我國(guó)基本采用這種方式）： 分接頭調(diào)整使α或δ 在一定范圍變化→ Q ↓ ，交直流諧波↓；直流系統(tǒng)性能好，但分接頭調(diào)整頻繁且調(diào)整范圍要大。如果考慮降壓 運(yùn)行，變化范圍更大。 b) 整流側(cè)工作原理： 當(dāng)α 下限時(shí)→ 調(diào) 1 檔分接頭， AC 電壓↑ → α ↑； 當(dāng)α 上限時(shí)→ 調(diào) 1 檔分接頭， AC 電壓↓ → α ↓； 一般來(lái)講，當(dāng)α =下限或上限時(shí)，調(diào) 1 檔使α = 15o 左右。同樣，若直流系統(tǒng)輸送功率降低或其他運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化，且當(dāng)交流母線電壓滿(mǎn)足電壓控制死區(qū)的高設(shè)定值時(shí)切除一組交流濾波器。 c) 定無(wú)功功率控制： 計(jì)算所有投入的交流濾波器的無(wú)功功率和交流系統(tǒng)提供的無(wú)功功率以及換流器所消耗的無(wú)功功率，根據(jù)前二者之和與后者的差值來(lái)決定投切濾波器。 圖 9 9 （ 3） 定電壓調(diào)節(jié)原理： 圖 9 10 與定電流控制類(lèi)似，只是輸入信號(hào)為直流電壓。 由和聯(lián)立可得。如果直流電壓持續(xù)下降至低于，電流指令的最高限幅則不再下降，并保持在。因?yàn)槿绻绷飨到y(tǒng)功率恢復(fù)太快，換流器需要吸收較大的無(wú)功功率，影響交流電 壓的恢復(fù)。 綜上所述，上述三種方法均不能解決直流輸電的穩(wěn)定運(yùn)行，有必要再加入下面的控制環(huán)節(jié)。這種情況是不允許的。 () () 注意 ：直流輸電可調(diào)量為導(dǎo)通角和變壓器分接頭。 f) 電流 差值控制：防止逆變電流調(diào)節(jié)器在工作轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生不穩(wěn)定； g) 換流變壓器分接頭控制：調(diào)節(jié)交流電壓→ 維持δ在給定范圍變化，或保持閥側(cè)空載電壓恒定。 （ 2） 逆變側(cè)： a) δ角控制：一般維持δ =18176。 九、 直流輸電控制 1. 直流輸 電控制方式： 直流輸電系統(tǒng)的整流側(cè)維持直流電流，逆變側(cè)維持直流電壓，從而決定了直流傳輸功率。 （ 5） 無(wú)功： a) LCCHVDC：整流側(cè)和逆變側(cè)均吸收無(wú)功； b) VSCHVDC：整流側(cè)和逆變側(cè)均可獨(dú)立靈活控制無(wú)功：吸收、發(fā)出和零無(wú)功。 b) VSCHVDC：對(duì)連接系統(tǒng)短路容量沒(méi)有要求，且可以直接連接無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。 （ 4） 交流側(cè)保護(hù)：