多饋入交直流混合電力系統研究綜述

毛俊華

(國網甘肅省電力公司培訓中心，甘肅 蘭州 730070)

多饋入交直流混合電力系統研究綜述

毛俊華

(國網甘肅省電力公司培訓中心，甘肅 蘭州 730070)

基于多饋入交直流混合電力系統的實際運行情況，對其控制和保護策略提出新要求，使其可以更加高效地處理系統故障，提高系統運行的穩定性和可靠性。

多饋入交直流混合電力系統；應用現狀；措施；諧波

0 引言

直流輸電由于輸電距離難以控制，在輸電穩定性方面受到了很大限制，輸送電量的容量和效率比較低。基于此，現研究了多饋入交直流混合電力系統，以此來降低電量損耗量，提高電力系統功率調節的靈活性。由于我國能源資源和生產力分布的不均衡，直流輸電在我國的能源戰略中發揮著巨大作用，既解決了社會的用電需求，又加大了超大規模多饋入交直流混合電力系統建設的力度，進一步提高了輸電綜合效率。

1 多饋入交直流混合電力系統應用現狀

1.1 多饋入交直流混合電力系統的優點

多饋入交直流混合電力系統在有效控制的情況下，增加了系統運行方式的靈活性，擴大了輸送容量，并且實現了短時間輸電的目標，經過融合現代化科學技術，多饋入交直流混合電力系統已經完成了系統復雜結構的設計，并投入到實際應用中。多饋入交直流混合電力系統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，系統會合理控制輸電過程，所以整個輸電可以在安全的條件下進行[1]。多饋入交直流混合電力系統的運行功率非常高，交直流系統間的相互影響可以在系統功能的控制下合理化解，避免一個直流系統的故障影響到另一直流系統的運行。

1.2 多饋入交直流混合電力系統實際應用的特點

交直流系統出現故障可能導致多個換流站同時發生換相失敗，根據出現故障的嚴重程度，換相失敗對電力系統造成的影響程度不同，換相失敗的發生地點及換流站一定電氣距離內電力系統的穩定性都會遭到破壞[2]。因此，技術人員需要對故障進行全面分析，確定故障源點，恢復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會合理運行，其自身的協調恢復機制會對故障進行進一步的防控，這時，多個直流輸電子系統會相繼發生換相失敗。所以多饋入交直流混合電力系統還需要對輸電電壓進行穩定的控制，使其與直流電壓充分融合，利用交互作用達到控制效果。交互作用體現在多個直流輸電子系統的控制作用相互影響所導致的小擾動失穩中，直流故障自然會影響電力系統的整體運行情況，但是多直流控制的保護裝置，也會根據故障類型對其進行合理的操作。

目前，多饋入交直流混合電力系統的應用存在難題，電壓的調控也總是趨于不穩定狀態，但是經過技術人員的不斷研究，多饋入交直流混合電力系統的使用范圍已經在逐漸擴大。所以在系統故障恢復期間，技術人員要對多饋入交直流混合電力系統進行有效的調控，使直流輸電和交流輸電可以更好地運行，系統則通過強有效的控制達到穩定運行狀態。

2 保障多饋入交直流混合電力系統穩定運行的措施

2.1 功角穩定

在交直流混合電力系統中，交流系統發生故障在很大程度上是由直流輸電系統內部故障導致，直流輸電系統中完成雙極閉鎖時，電力系統可能會受到干擾因素的影響，出現大范圍的功率轉移，可能引起系統功角失穩。所以技術人員需要研究出具體的控制措施，使功角可以在穩定的狀態下，協助直流輸電系統完成雙極閉鎖。針對多饋入直流輸電系統，如果直流故障不能及時切除，操作人員需要及時切斷電源，避免因為直流輸電系統故障而導致多條直流線路同時閉鎖，破壞整個電力系統的穩定性。如果在直流輸電系統中加入變結構控制器，就可以提高系統穩定水平，阻止直流輸電系統的大幅度電壓變化[3]。

2.2 輸入穩定的電壓

目前，實際應用中的多饋入交直流混合電力系統偏重于提高系統運行的穩定性和安全性，很少會實時監控系統輸入電壓，很多人認為電力系統的無功功率會在無干擾的狀態下始終處于平衡狀態，但是如果系統電壓崩潰，會對無功功率造成嚴重影響。在多饋入交直流混合電力系統中，直流系統的控制和運行方式呈現出多樣化，對其系統電壓的控制自然會比較復雜，所以在無功功率調節和電壓穩定處理中，不能應用純交流和單直流饋入系統，應該融合電壓控制器的控制作用，對交流或單饋入系統的靜態電壓進行穩定分析，進一步明確電壓調節的方法。

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的影響

在多饋入交直流混合電力系統運行時，換流器會在系統交流側和直流側產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的穩定運行造成嚴重影響。首先，在多饋入交直流混合電力系統毫無電力設備保護的情況下，電力系統中產生的額外損耗長時間作用，會提高電力設備表面溫度，引起局部諧波過電壓。這時，多饋入交直流混合電力系統的每一個運行行為都有可能引起整個機組的不穩定，換流器也無法合理控制輸電設備，不穩定的控制水平同樣會干擾音頻通信系統信號，使技術人員無法及時掌握系統運行的實際情況。通常情況下，多饋入交直流混合電力系統會使用2個或多個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行控制，合理控制設備之間的距離，產生的諧波也可以更好地發生交互作用。逆變站的交流濾波器投切也是導致諧波電流和諧波電壓出現的主要原因，所以技術人員需要對多饋入交直流混合電力系統的內部構件進行詳細的研究，對各個逆變站的濾波器投切進行控制，使其可以滿足電力系統的運行要求，逐漸消除產生的諧波電流的影響。

3.2 多饋入交直流混合電力系統諧波分析

在多饋入交直流混合電力系統中，會應用多個換流站產生的諧波，通過輸電設備的作用，完成對輸電線路的控制，這時電力系統會形成復雜的多諧波源。目前，我國在處理多饋入交直流混合電力系統諧波問題時，會利用多諧波源處理的形式，降低諧波對電力系統穩定性的影響力度，但是無論是理論分析還是在實踐試驗中，利用諧波源的處理模式還存在很多缺點，所以還需要結合更多的電力系統維護理論，對應用技術進行革新。多饋入交直流混合電力系統利用現代化的科學技術進行操作，靜態仿真程序可用于大系統的仿真試驗，但是程序計算步驟太長，針對大規模的電力系統，傳統的計算機程序根本不能滿足實際的要求，也不適合處理諧波交互作用這類暫態過程。還需要應用仿真試驗的相關軟件技術，對系統進行全面的分析和處理，結合計算機技術，建立統一的研究模型，融合多饋入交直流混合電力系統的理論知識，在諧波分析中，找到穩定狀態下諧波存在的狀態，確定諧波類型。

4 結語

通過上文分析，筆者明確了我國現代輸電系統的運行情況，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才能提高輸電量和效率。換相失敗、直流系統故障后恢復、電力系統功角/電壓穩定性等，是對現有控制模式的一種檢測。基于此，多饋入交直流混合電力系統就要利用自身結構的穩定性提高對直流系統的控制能力，降低故障出現的幾率。

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

[2] 劉紅超.交/直流互聯電力系統的非線性模態分析和柔性協調控制[D].四川大學，2004

[3] 楊衛東，徐政，韓禎祥.多饋入交直流電力系統研究中的相關問題[J].電網技術，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。