高壓直流輸電控制保護技術的發展探討

摘 要：通過分析高壓直流輸電技術的運行特點，筆者將結合高壓直流輸電技術保護策略及控制保護的相關相求，討論我國高壓直流輸電控制保護技術的具體內容，并針對其存在的問題，開展相應其發展前景的討論，為大家提供參考。

關鍵詞：高壓直流輸電；控制；保護

在長距離發電過程中，HVDC（高壓直流輸電）發揮著重要的優勢，被全球發電事業廣泛應用，如今，已經成為比較成熟的輸電技術。

直流輸電控制保護系統可以被視為輸電系統的神經中樞，在輸電穩定運行保護中發揮著不可替代的作用，有效保障了輸電的安全。

高壓直流輸電過程中，無論哪一環節出現故障，都會使得HVDC運行受到影響而無法正常運行。因此，對于高壓直流輸電控制保護技術改進方面一直被相關人員高度關注。

一、控制策略

高壓直流輸電過程中，電路分為整流端和逆變端。整流端是通過三相電壓換流軟降，將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程。相反，把直流電變成交流電稱為逆變。在電流交換過程中，如果交流的參數沒發生改變，其點火角（換流元件導通時刻）差異，會使得直流電壓的數據發生變化，從而影響輸電運行時候，整流和逆變直流回輸中電流產生更改，再借助逆變端，將逆變器接收到的直流電流分送出去，形成完整的電流輸送。所以，點火角是HVDC中最關鍵和基本的的輸電控系統，可以直接控制輸電的變量。

1. 確定點火角

對于點火角的確定，要通過根據高壓直流輸電判斷選取逆變端換流器安全的時刻進行，一般是選擇直流電壓和電流時刻進行點火角的確定。

2. 脈沖點火

點火脈沖是保障控制點火角與電流交換電壓同步而需要研究的問題，之后，再進一步選取觸發方法。為了保證對HVDC控制的精準性，對點火角的選取和控制尤為重要。這就是說，要對點火角輪回計時起點要精確掌握。為此，數字信號處理器引入軟件進行精準掌握，實現點火角的精準度不斷提高。

二、實現對動態性能的保護要求

高腰電流輸電控制中，除了要對其運行穩定性和輸送電流功率進行科學控制外，還要能夠豐富靈活的控制方法，來實行對HVDC運行中動態變化的要求，還需要具備能夠科學進行自我監控和保護，以及智能輔助輸電運行中，系統故障自愈的性能。為此，在設計控制策略時候，要詳細規范出HVDC主體設備的操作流程和細節，還應當考慮換流設備特點和功效，成套設計控制保護技術，共同進行對直電流運輸中的安全保障作用。

1. 能夠有效規避不良因素影響的作用

HVDC電流運輸過程中，換流技術使用過程中由于內外因素影響，使其存在一定缺陷，影響電流運輸，這些問題又是很多控制保護技術所不能規避的，其中，表現最突出的缺陷就是諧波和無功的情況。對以上問題的解決，一般可結合直流和交流運行特點，科學安裝相應容量和數量的濾波器或電容器組，另外，使用多脈動換流器、結合高壓直流輸電的特點，實行輔助控制方法也是應對方法之一。前者使針對直流輸電控制中針對開關進行的投切控制，可以實現無功控制功能，當然，這也包括對諧波形成控制。除此之外，我們還可以通過工程中通過提高點火角使得換流器無功情況增加的方法，來輔助減少電流在運輸中無功，以實現對無功靈活控制，這樣會增加換流器的應力，需要結合換流器的實際情況進行選擇和使用。

2. 規避和降低電壓變化影響直流系統的情況

電壓變化對直流系統有一定影響，一方面可以直接影響對點火角的控制情況，另一方面，會對直流系統換相電壓丟失，使其沒辦法正常作業。更重要的是使得換流變壓器運行中絕緣安全性收到威脅。要想解決以上問題，就要安裝分接頭開關，來實現對直流換流的變壓器進行分開有效控制，以保障換流變壓器的閥側空載電壓控制在安全運行的范圍內。另外，當遇見點火角受影響發生偏離（±2.5度）的情況，就可以通過分接頭控制器發出降低或者調高電壓的信號，以實現對電流穩定性的控制。由此可見，確定和安裝電流變換器的分接頭十分重要和必要。

3. 提高故障系統動態控制

為了確保直流電遠距離運輸，對于可靠安全的輸送通道的建立和控制，以實現兩側的換流站能夠正常運行有重要作用。為提高直流運輸安全可靠性，可以按照整流端直流功率指令的發出，逆變端針對該指令進行電流和功率的自動調節和控制。在該環節中，需要針對速率進行提前設定，以實現整流端和逆變端可以實現有效配合。如果逆變端遇到情況，需要立即停止運行情況下，直流的順序控制就會自動閉鎖和整流進行保護封閉，實現系統運行的安全性。為此，對于增加和提高換流站之間的在通訊失去情況下形成的控制功效，是非常重要的控制方法。

4. 針對直流附加控制

直流、交流過程中，會出現為了提高交流穩定性而有意規避兩者運行中發生次同步諧振的情況。為此，在HVDC中增加附加控制來保護工程運行的穩定性有十分重要的意義，這也是HVDC工程運行的需求所在。對于這種情況，工程技術人員一般選取育留軟件（或者硬件）接口，來實現更準確接受外部模擬量或數字信號等信號，通過附加功能對其進行控制。

三、實現對暫態性能的保護要求

在高壓直流輸電工程運行時，要注重交流和直流系統運行的動態和靜態性能，還要有效的保護和協調兩者達到互相配合，以提高故障暫態中控制系統發揮優化的作用。在運行中，會經常的出現斷路或者其他影響正常工作的故障，所以要擴寬故障考慮范圍，增加相應的監護和保護功能。這樣，就能有效保障直流系統安全運行，能夠準確快速對故障作出診斷，及時切斷故障設備，以實現保護其他設備的目標的實現。

四、應用現狀

當前，先進電子技術在高壓直流輸電保護控制中發揮著重要作用，保護了電流運輸的有效性和安全性，還提高了換流站的自動化水平。可是，我們還需要不斷的改進和完善技術性能，使其更加滿足不斷發展的輸電需求。首先，采取多重畫和分布設計特點，提高保護控制技術自檢性能的功率和準確性。其次，創新開發思路，針對運行中出現的弊端進行有針對性地完善和解決，阻止換相失敗。另外，提高設計技術和水平，以實現遠距離統一控制，加強直流工程在運行中各環節的相互配合程度。

結束語：

總之，高壓直流輸電控制保護技術在電力供電系統中發揮著不可替代的重要作用，能夠有效保障電力運輸設備的安全性和可靠性。筆者已經針對HVDC的特點和運行策略做了簡要分析，并對其發展提出幾點建議，僅供大家參考。

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作者簡介：

佘明銳（1982.11.23）男，漢族，湖北鄖縣人，研究生學歷，中級職稱，從事直流輸電運維工作。