毛俊華

(國網(wǎng)甘肅省電力公司培訓(xùn)中心，甘肅 蘭州 730070)

多饋入交直流混合電力系統(tǒng)研究綜述

毛俊華

(國網(wǎng)甘肅省電力公司培訓(xùn)中心，甘肅 蘭州 730070)

基于多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，對其控制和保護(hù)策略提出新要求，使其可以更加高效地處理系統(tǒng)故障，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

多饋入交直流混合電力系統(tǒng)；應(yīng)用現(xiàn)狀；措施；諧波

0 引言

直流輸電由于輸電距離難以控制，在輸電穩(wěn)定性方面受到了很大限制，輸送電量的容量和效率比較低?；诖耍F(xiàn)研究了多饋入交直流混合電力系統(tǒng)，以此來降低電量損耗量，提高電力系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)的靈活性。由于我國能源資源和生產(chǎn)力分布的不均衡，直流輸電在我國的能源戰(zhàn)略中發(fā)揮著巨大作用，既解決了社會的用電需求，又加大了超大規(guī)模多饋入交直流混合電力系統(tǒng)建設(shè)的力度，進(jìn)一步提高了輸電綜合效率。

1 多饋入交直流混合電力系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

多饋入交直流混合電力系統(tǒng)在有效控制的情況下，增加了系統(tǒng)運(yùn)行方式的靈活性，擴(kuò)大了輸送容量，并且實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間輸電的目標(biāo)，經(jīng)過融合現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，多饋入交直流混合電力系統(tǒng)已經(jīng)完成了系統(tǒng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并投入到實(shí)際應(yīng)用中。多饋入交直流混合電力系統(tǒng)利用多條直流線路的作用，將電量輸送集中到同一交流電網(wǎng)中，通過各換流站間電氣耦合的緊密連接，降低了輸電量的消耗，并提高了輸電量，系統(tǒng)會合理控制輸電過程，所以整個(gè)輸電可以在安全的條件下進(jìn)行[1]。多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的運(yùn)行功率非常高，交直流系統(tǒng)間的相互影響可以在系統(tǒng)功能的控制下合理化解，避免一個(gè)直流系統(tǒng)的故障影響到另一直流系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.2 多饋入交直流混合電力系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)

交直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障可能導(dǎo)致多個(gè)換流站同時(shí)發(fā)生換相失敗，根據(jù)出現(xiàn)故障的嚴(yán)重程度，換相失敗對電力系統(tǒng)造成的影響程度不同，換相失敗的發(fā)生地點(diǎn)及換流站一定電氣距離內(nèi)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性都會遭到破壞[2]。因此，技術(shù)人員需要對故障進(jìn)行全面分析，確定故障源點(diǎn)，恢復(fù)對換相有影響的故障，故障清除后，多饋入交直流混合電力系統(tǒng)會合理運(yùn)行，其自身的協(xié)調(diào)恢復(fù)機(jī)制會對故障進(jìn)行進(jìn)一步的防控，這時(shí)，多個(gè)直流輸電子系統(tǒng)會相繼發(fā)生換相失敗。所以多饋入交直流混合電力系統(tǒng)還需要對輸電電壓進(jìn)行穩(wěn)定的控制，使其與直流電壓充分融合，利用交互作用達(dá)到控制效果。交互作用體現(xiàn)在多個(gè)直流輸電子系統(tǒng)的控制作用相互影響所導(dǎo)致的小擾動(dòng)失穩(wěn)中，直流故障自然會影響電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況，但是多直流控制的保護(hù)裝置，也會根據(jù)故障類型對其進(jìn)行合理的操作。

目前，多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的應(yīng)用存在難題，電壓的調(diào)控也總是趨于不穩(wěn)定狀態(tài)，但是經(jīng)過技術(shù)人員的不斷研究，多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的使用范圍已經(jīng)在逐漸擴(kuò)大。所以在系統(tǒng)故障恢復(fù)期間，技術(shù)人員要對多饋入交直流混合電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的調(diào)控，使直流輸電和交流輸電可以更好地運(yùn)行，系統(tǒng)則通過強(qiáng)有效的控制達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

2 保障多饋入交直流混合電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的措施

2.1 功角穩(wěn)定

在交直流混合電力系統(tǒng)中，交流系統(tǒng)發(fā)生故障在很大程度上是由直流輸電系統(tǒng)內(nèi)部故障導(dǎo)致，直流輸電系統(tǒng)中完成雙極閉鎖時(shí)，電力系統(tǒng)可能會受到干擾因素的影響，出現(xiàn)大范圍的功率轉(zhuǎn)移，可能引起系統(tǒng)功角失穩(wěn)。所以技術(shù)人員需要研究出具體的控制措施，使功角可以在穩(wěn)定的狀態(tài)下，協(xié)助直流輸電系統(tǒng)完成雙極閉鎖。針對多饋入直流輸電系統(tǒng)，如果直流故障不能及時(shí)切除，操作人員需要及時(shí)切斷電源，避免因?yàn)橹绷鬏旊娤到y(tǒng)故障而導(dǎo)致多條直流線路同時(shí)閉鎖，破壞整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果在直流輸電系統(tǒng)中加入變結(jié)構(gòu)控制器，就可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平，阻止直流輸電系統(tǒng)的大幅度電壓變化[3]。

2.2 輸入穩(wěn)定的電壓

目前，實(shí)際應(yīng)用中的多饋入交直流混合電力系統(tǒng)偏重于提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，很少會實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)輸入電壓，很多人認(rèn)為電力系統(tǒng)的無功功率會在無干擾的狀態(tài)下始終處于平衡狀態(tài)，但是如果系統(tǒng)電壓崩潰，會對無功功率造成嚴(yán)重影響。在多饋入交直流混合電力系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)的控制和運(yùn)行方式呈現(xiàn)出多樣化，對其系統(tǒng)電壓的控制自然會比較復(fù)雜，所以在無功功率調(diào)節(jié)和電壓穩(wěn)定處理中，不能應(yīng)用純交流和單直流饋入系統(tǒng)，應(yīng)該融合電壓控制器的控制作用，對交流或單饋入系統(tǒng)的靜態(tài)電壓進(jìn)行穩(wěn)定分析，進(jìn)一步明確電壓調(diào)節(jié)的方法。

3 諧波的相互作用

3.1 諧波對多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的影響

在多饋入交直流混合電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，換流器會在系統(tǒng)交流側(cè)和直流側(cè)產(chǎn)生諧波電流和諧波電壓，諧波電流和諧波電壓會對多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。首先，在多饋入交直流混合電力系統(tǒng)毫無電力設(shè)備保護(hù)的情況下，電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的額外損耗長時(shí)間作用，會提高電力設(shè)備表面溫度，引起局部諧波過電壓。這時(shí)，多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的每一個(gè)運(yùn)行行為都有可能引起整個(gè)機(jī)組的不穩(wěn)定，換流器也無法合理控制輸電設(shè)備，不穩(wěn)定的控制水平同樣會干擾音頻通信系統(tǒng)信號，使技術(shù)人員無法及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況。通常情況下，多饋入交直流混合電力系統(tǒng)會使用2個(gè)或多個(gè)換流站連接到同一交流母線或臨近的不同交流母線上，這樣可以對相鄰的換流站進(jìn)行控制，合理控制設(shè)備之間的距離，產(chǎn)生的諧波也可以更好地發(fā)生交互作用。逆變站的交流濾波器投切也是導(dǎo)致諧波電流和諧波電壓出現(xiàn)的主要原因，所以技術(shù)人員需要對多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的研究，對各個(gè)逆變站的濾波器投切進(jìn)行控制，使其可以滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，逐漸消除產(chǎn)生的諧波電流的影響。

3.2 多饋入交直流混合電力系統(tǒng)諧波分析

在多饋入交直流混合電力系統(tǒng)中，會應(yīng)用多個(gè)換流站產(chǎn)生的諧波，通過輸電設(shè)備的作用，完成對輸電線路的控制，這時(shí)電力系統(tǒng)會形成復(fù)雜的多諧波源。目前，我國在處理多饋入交直流混合電力系統(tǒng)諧波問題時(shí)，會利用多諧波源處理的形式，降低諧波對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響力度，但是無論是理論分析還是在實(shí)踐試驗(yàn)中，利用諧波源的處理模式還存在很多缺點(diǎn)，所以還需要結(jié)合更多的電力系統(tǒng)維護(hù)理論，對應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行革新。多饋入交直流混合電力系統(tǒng)利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行操作，靜態(tài)仿真程序可用于大系統(tǒng)的仿真試驗(yàn)，但是程序計(jì)算步驟太長，針對大規(guī)模的電力系統(tǒng)，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序根本不能滿足實(shí)際的要求，也不適合處理諧波交互作用這類暫態(tài)過程。還需要應(yīng)用仿真試驗(yàn)的相關(guān)軟件技術(shù)，對系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析和處理，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立統(tǒng)一的研究模型，融合多饋入交直流混合電力系統(tǒng)的理論知識，在諧波分析中，找到穩(wěn)定狀態(tài)下諧波存在的狀態(tài)，確定諧波類型。

4 結(jié)語

通過上文分析，筆者明確了我國現(xiàn)代輸電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，基于社會對電量的使用需求，電力部門只有配備完整的輸電系統(tǒng)才能提高輸電量和效率。換相失敗、直流系統(tǒng)故障后恢復(fù)、電力系統(tǒng)功角/電壓穩(wěn)定性等，是對現(xiàn)有控制模式的一種檢測?；诖?，多饋入交直流混合電力系統(tǒng)就要利用自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提高對直流系統(tǒng)的控制能力，降低故障出現(xiàn)的幾率。

[1] 邵瑤，湯涌.多饋入交直流混合電力系統(tǒng)研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009(17)

[2] 劉紅超.交/直流互聯(lián)電力系統(tǒng)的非線性模態(tài)分析和柔性協(xié)調(diào)控制[D].四川大學(xué)，2004

[3] 楊衛(wèi)東，徐政，韓禎祥.多饋入交直流電力系統(tǒng)研究中的相關(guān)問題[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000(8)

2014-09-25

毛俊華(1980—)，女，甘肅宕昌人，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)。