高壓直流輸電(HVDC)作為一種新興的輸電技術,目前已經得到了廣泛的重視和應用。隨著“西電東送”和“全國聯網”戰略規劃的實施,我國將出現越來越多的直流輸電工程。主要介紹高壓直流輸電的特點,并且著重針對高壓直流電源控制系統的運行特點進行研究。
一、引言
利用高壓直流系統固有的快速、大范圍可控制的輸送電能的特點,可以借助交直流系統聯合調節的手段來提高與直流系統相連接的交流系統的運行穩定性。為了實現這一目的,必須在直流輸電系統主控制器上附加特殊的穩定控制器。文章基于此在介紹了高壓直流輸電的特點的基礎上對高壓直流電源控制系統的運行特點進行了研究。
二、高壓直流輸電的特點
1、功率傳輸特性。隨著輸送容量不斷增長,穩定問題越來越成為交流輸電的制約因素。為了滿足穩定的要求,常需要采用串補、靜補、調相機、開關站等措施,有時甚至不得不提高輸電電壓。但是這將增加很多電器設備,代價昂貴。直流輸電沒有相位和功角的問題,當然也就不存在穩定問題,只要電壓降、網損等技術指標符合要求,就可以達到傳輸的目的,無須考慮穩定的問題,這是直流輸電的重要特點,也是它的一大優勢。
2、對線路故障的自防護能力好。交流線路單相接地后,其消除過程一般約0.4-0.8s,加上重合閘時間,約0.6—1s恢復。直流線路單極接地,整流、逆變兩側晶閘管閥立即閉鎖,電壓降到零,迫使直流電流降到零,故障電弧熄滅不存在電流無法過零的困難,直流線路單極故障的恢復時間一般在0.2-0.35s內。若線路上發生的故障重合(對直流輸電系統為再啟動)過程中重燃,交流線路就三相跳閘了。直流輸電系統則可以用延長留待去游離時間及降壓方式來進行第二、第三次再啟動,創造線路消除故障、恢復正常運行的條件。對于單片絕緣子損壞,交流系統必然三相切除,直流系統則可降壓運行,而且大多能取得成功。
3、潮流和功率控制可實現自動化。交流輸電的潮流取決于參數、發電機與負荷的運行方式,控制難度較大,需由值班人員調度。直流輸電系統的功率傳輸可全部自動控制。
4、對短路容量無影響。兩個電網以交流互聯時,將增加兩側系統的短路容量,有時會造成部分原有斷路器不能滿足遮斷容量要求而需要更換。如果兩電網以直流系統互聯(背靠背方式),無論哪里發生故障,在直流線路上增加的電流都是不大的,因此不會影響交流系統的斷路容量。
5、調度管理簡便。由于通過直流系統互聯的兩端交流系統可以有不同的頻率,輸送功率也可保持恒定(恒功率、恒電流等)。對于送端而言,整流站相當于交流系統的一個負荷。對于受端而言,逆變站則相當于交流系統的一個電源。兩個電網相互之間的干擾和影響小,運行管理簡單方便,對我國當前的跨大區互聯、合同售電、合資辦電等形成的聯合電力系統非常適用。
三、高壓直流輸電控制系統的特點
高壓直流輸電系統的快速潮流控制能力以及其高度可控性在世界上的很多工程中得到了充分應用。它的有效運用決定于適當利用它的可控性以保證電力系統的所需性能。以提供高效而穩定的運行、最大限度地提高功率控制的靈活性而不危及設備的安全為目標。以下將主要論述高壓直流輸電控制系統的特點。
[$page] (一)控制系統基本結構。直流輸電控制系統通常被分為三個層次,第一層為主控制級,也稱為雙層控制級。通常包含3個模塊,分別是接受調度中心發來的輸送功率指令的模塊、功率調制和快速功率變化控制的模塊和直流電流指令值的模塊,即期望的直流電流值,電流控制的期望值從這個模