【正文】 本文中對其中幾個比較有代表性的故障在MATLAB中進(jìn)行了仿真分析。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，為了完成將交流電轉(zhuǎn)換直流電或?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)化為交流電的變換，并達(dá)到電力系統(tǒng)對安全穩(wěn)定及電能質(zhì)量的要求，換流站中應(yīng)該包括的主要設(shè)備或設(shè)施有：換流閥、換流變壓器、平波電抗器、交流開關(guān)設(shè)備、交流濾波器和交流無功補(bǔ)償裝置、直流開關(guān)設(shè)備、直流濾波器、控制和保護(hù)以及遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)等。與交流輸電相比，由于高壓直流輸電具有經(jīng)濟(jì)性好，適用于兩個不同頻率的系統(tǒng)互聯(lián)，能夠遠(yuǎn)距離大功率輸電等優(yōu)點(diǎn)，這些都決定高壓直流輸電在將來的輸電系統(tǒng)中將起著舉足輕重的作用。然后直流線路電流下降， 時為0。故障清除后，. 逆變側(cè)兩相接地短路 同樣以AB 兩相為例，相關(guān)波形如下圖所示：a).整流器相關(guān)波形b).逆變側(cè)相關(guān)波形c).逆變側(cè)交流ABC 三相電壓波形圖 HVDC 系統(tǒng)逆變側(cè)AB 相線路接地故障仿真波形圖當(dāng)逆變側(cè)變壓器交流側(cè)兩相對地發(fā)生故障時，整流側(cè)的直流電壓迅速下降。同時整流側(cè)把觸發(fā)角增大到111176。 時VDCOL開始運(yùn)作,把參考電流降為0. 3pu；同時把觸發(fā)角增大到112176。當(dāng)t=，.,。（a）所示，從上到下分別為以標(biāo)幺值表示的直流側(cè)線路電壓、標(biāo)幺值表示的直流側(cè)線路電流和實(shí)際參考電流、以角度表示的第一個觸發(fā)延遲角、整流器控制狀態(tài)。 1．7s時兩個變換器均關(guān)斷，控制器控制狀態(tài)為0。 1．4s時，觸發(fā)關(guān)斷信號，使得電流斜線下降到0．1p．u.。附近。附近，逆變器的觸發(fā)延遲角在143176。（b）所示為逆變側(cè)得到的相關(guān)波形，從上到下依次以標(biāo)幺值表示的直流側(cè)線路電壓和直流側(cè)參考電壓、標(biāo)幺值表示的直流側(cè)線路電流和實(shí)際參考電流。仿真時，首先使系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，之后對參考電流和參考電壓進(jìn)行一系列動作。其特點(diǎn)是比其它語言(如C、Fortrain)編程簡單 快捷，但仿真計算速度慢；第2種是基于Simulink工具箱的建模與仿真，即將元器件數(shù)學(xué)模型表示成傳遞數(shù)的形式，用Simulink來建立全系統(tǒng)的仿真模型．這種方式必須知道全部元器件詳細(xì)的傳函，并且所搭建的仿真系統(tǒng)與實(shí)際的物理系統(tǒng)有差距、不直觀．修改也不方便；第3種是利用PSB(Power SystemBlockset)庫中已有的電氣元件構(gòu)建HVDC系統(tǒng)仿真模型，這種方法快捷直觀，但隨著新技術(shù)的應(yīng)用，新的元器件的出現(xiàn)，使得原有PSB(Power System Blockset)庫的應(yīng)用受到一定限制．綜合以上特點(diǎn)，本文利用Simulink和PSB(Power System Blockset)相結(jié)合的建模方法，直接利用PSB中已有的電力元件搭建HVDC電力原型系統(tǒng)。Simulink提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法來建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用Simulink幾乎可以做到不書寫一行代碼即完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。 Matlab包括被稱作工具箱（Toolbox）的各類應(yīng)用問題的求解工具。Matlab的含義是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）。例如由于某種擾動使逆變站交流母線的電壓下降時，為了保持直流電壓，逆變器的電壓調(diào)節(jié)器將自動地減少β角，從而使逆變器的功率因數(shù)提高，消耗的無功功率減小，有利于防止交流電壓進(jìn)一步下降或阻尼電壓的振蕩。除了有上述定電流、定熄弧角基本調(diào)節(jié)方式外，也有定電流和定電壓的方式作為基本調(diào)節(jié)方式。定熄弧角特性曲線和定電流特性曲線。所以，整流器電壓的大幅度降低會引起電流和功率在短時間內(nèi)下降到零，從而造成系統(tǒng)停運(yùn)。FA部分對應(yīng)于定觸發(fā)角控制方式，AB段表示正常的定電流控制方式。E點(diǎn)為理想穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)，同時滿足整流器和逆變器的特性。在正常運(yùn)行條件下，整流器運(yùn)行于恒定電流狀態(tài)（CC）以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，逆變器運(yùn)行于恒定熄弧角（CEA）狀態(tài)以維持足夠的換相裕度。換相電壓反向之前去游離。還必須留一些升高整流器電壓的裕度來控制直流功率潮流。一般靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁或改變換流變壓器分接頭來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)速度相對較慢，是直流輸電系統(tǒng)的輔助調(diào)節(jié)方式。等值電路電壓分布 HVDC 輸電聯(lián)絡(luò)線高壓直流系統(tǒng)通過控制整流器和逆變器的內(nèi)電勢來控制線路上任一點(diǎn)的直流電壓以及線路電流(或功率)。由式（）可得： （）同時，整流端的功率為 （）逆變側(cè)的功率為: （） 直流輸電系統(tǒng)的基本控制方式 高壓直流輸電系統(tǒng)是高度可控的，其運(yùn)行依賴于這種可控性的正確應(yīng)用，以保證系統(tǒng)有期望的性能。 （） Xcr和Xci分別為逆變器的換流電抗[18]。 直流輸電系統(tǒng)的基本控制原理 直流輸電系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)，是通過改變線路兩端換流器的觸發(fā)角來實(shí)現(xiàn)的，它能執(zhí)行快速和多種方式的調(diào)節(jié)，不僅能保證直流輸電的各種輸送方式，完善直流輸電系統(tǒng)本身的運(yùn)行特性，而且還能改善兩端交流系統(tǒng)的運(yùn)行性能。12脈動換流器與6脈動換流器的另一個主要區(qū)別是當(dāng)兩橋之間有耦合電抗存在時，則會產(chǎn)生兩橋在換相時的相互影響。隨著換流器負(fù)荷的增大，換相角μ也增大，其結(jié)果使6個閥同時導(dǎo)通的時間延長，相應(yīng)的5個閥同時導(dǎo)通的時間縮短。在“5”工況時，為常數(shù)。因此，大部分直流輸電工程均選擇12脈動換流器作為基本換流單元，從而可簡化濾波裝置，節(jié)省換流站造價。直流電壓中僅含有12k次的諧波，而每個6脈動換流器直流電壓中的次的諧波，因彼此的相位相反而互相抵消，在直流電壓中則不再出現(xiàn)，因此有效地改善了直流側(cè)的諧波性能。脈沖之間的間距為30176。[13]。 12脈波換流器是由兩個6脈波換流器在直流側(cè)串聯(lián)而成，其交流側(cè)通過換流變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組而并聯(lián)。(3)換流閥的控制極無關(guān)斷能力，只有當(dāng)流經(jīng)換流閥的電流為零時，它才能關(guān)斷（惟一的關(guān)斷條件），是靠外回路的能力來進(jìn)行關(guān)斷的。不可能有反向電流。(5)三相六個閥以l/6周期(60176。為了闡述簡潔明晰，在以下的分析中若非特殊說明采用如下假設(shè)條件：(1)三相交流電源的電動勢是對稱的正弦波，頻率恒定。運(yùn)行于前一種狀態(tài)的換流器稱為整流器，運(yùn)行于后一種狀態(tài)的換流器稱為逆變器[10]。 換流器的工作原理 換流技術(shù)是指交流電力與直流電力之間相互交換的技術(shù)。除導(dǎo)線數(shù)目和所需空間外，直流線路在其他方面與交流線路十分相似。如果必須限制流經(jīng)大地的電流，可以用金屬性回路的導(dǎo)體作為直流線路的一部分。用作交流濾波的電容也可提供部分無功功率。穩(wěn)態(tài)條件下，換流器所消耗的無功功率占傳輸功率的40％～60％左右，而暫態(tài)情況下無功功率消耗更大。直流濾波器一般安裝在直流線路兩端，用來降低流入直流線路和接地極引線中的諧波分量。換流器在運(yùn)行時在交流和直流兩側(cè)均產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流，這些諧波會導(dǎo)致電容器和附近的電機(jī)過熱，并干擾遠(yuǎn)動通信系統(tǒng)。換流器包括6脈動或12脈動安排的高壓閥。換流變向閥橋提供適當(dāng)?shù)燃壍牟唤拥厝嚯妷涸?。大多?shù)點(diǎn)對點(diǎn)(兩端)帶線路ss的HVDC輸電系統(tǒng)是雙極的，只在偶發(fā)事故時作單極運(yùn)行。背靠背直流輸電由于整流器和逆變器均裝設(shè)在一個閥廳內(nèi)，直流側(cè)諧波不會造成對通信線路的干擾，因此可降低對直流側(cè)濾波的要求，省去直流濾波器，減小平波電抗器的電感值。這種方式由于增加了一根導(dǎo)線，在經(jīng)濟(jì)上將增加一定的投資[7]。1換流變壓器；2換流器；3平波電抗器；4直流輸電線路；5接地極系統(tǒng)； 雙極兩端中性點(diǎn)接地方式接線圖（2）雙極一端中性點(diǎn)接地方式：，它是在整流側(cè)或逆變側(cè)中性點(diǎn)單端接地，正常運(yùn)行時和上述方式相同。可具有大地回路或中性回路，分述如下：（1）雙極兩端中性點(diǎn)接地方式：，雙極對地電壓分別為+V和V。其缺點(diǎn)是當(dāng)負(fù)荷電流在流過導(dǎo)線時，要產(chǎn)生不小的電壓降，所以仍要考慮適當(dāng)?shù)慕^緣強(qiáng)度。 （1）單機(jī)極大連線方式：單極連接是用一根架空導(dǎo)線或電纜線，以大地或海水作為返回線路組成直流輸電系統(tǒng)。2 高壓直流輸電系統(tǒng)接線方式 單極系統(tǒng) 高壓直流輸電系統(tǒng)的接線方式可分為三種方式:單極連接，雙極連接和背靠背接線方式。 (4) 現(xiàn)有交流輸電線路的增容改造。 高壓直流輸電的應(yīng)用 根據(jù)以上分析并結(jié)合本論文的思想，現(xiàn)在將高壓直流輸電系統(tǒng)的主要應(yīng)用述述如下：(l) 遠(yuǎn)距離大功率輸電。 （5）直流斷路器由于沒有電流過零點(diǎn)可以利用，滅弧問題難以解決，給制造帶來困難。當(dāng)采用新型可關(guān)斷半導(dǎo)體器件或電容換相換流器時，無功補(bǔ)償問題將會得到解決。為了保證直流線路上的諧波電流在允許的范圍內(nèi)，在直流側(cè)必須裝設(shè)平波電抗器和直流濾波器。它畸變交流電流波形，向交流系統(tǒng)發(fā)出一系列的高次諧波電流，同時也畸變了交流電壓波形。通常交流變電站的主要設(shè)備是變壓器和斷路器，而直流換流站除換流變壓器和相應(yīng)的斷路器以外，還有換流器、平波電抗器、交流濾波器、直流濾波器、無功補(bǔ)償設(shè)備以及各種類型的交流和直流避雷器等。直流輸電可方便地進(jìn)行分期建設(shè)和增容擴(kuò)建，有利于發(fā)揮投資效益。直流輸電接線方式有雙極、單極大地回線、單極雙線并聯(lián)大地回線和金屬回線等，可按需要選擇。而利用直流線路連接的兩個交流系統(tǒng)，由于直流聯(lián)絡(luò)線的電流能按定值迅速加以控制，因此兩個系統(tǒng)各自的短路容量不會因?yàn)榛ヂ?lián)而有明顯的增大。直流輸電通過可控硅換流器能容易的快速調(diào)整有功功率和實(shí)現(xiàn)“潮流翻轉(zhuǎn)”，這樣不僅在正常運(yùn)行時能保證穩(wěn)定的輸出，而且在事故情況下，可以由正常的交流系統(tǒng)向另一端事故系統(tǒng)進(jìn)行緊急支援，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性：或者在交直流線路并列運(yùn)行時，當(dāng)交流線因擾動引起輸送功率變換時，可迅速調(diào)節(jié)直流輸電的功率，以抵消交流輸電系統(tǒng)因擾動引起的功率變換量，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。而直流輸電，由于不存在電抗，也就不存在系統(tǒng)穩(wěn)定的問題。在電力系統(tǒng)中的所有發(fā)電機(jī)都要保持同步運(yùn)行。高壓交流輸