二、高壓直流輸電的一些原理

　　關(guān)于換流器的原理就不展開(kāi)了，很多電力電子內(nèi)容，主要總結(jié)下直流輸電控制方式。

　　直流輸電控制系統(tǒng)的目標(biāo)是：

        1）保持直流功率、電壓、電流和控制角在穩(wěn)態(tài)值范圍內(nèi)；

        2）限制暫態(tài)過(guò)電壓和過(guò)電流；

        3）交直流系統(tǒng)故障后，在規(guī)定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地恢復(fù)送電。

　　直流系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)就在于控制，其中也是比較復(fù)雜。

　　直流輸電基本控制模塊：

　　低壓限流控制(VDCOL)：低壓限流環(huán)節(jié)的任務(wù)是在直流電壓或交流電壓跌落到某個(gè)指令值時(shí)對(duì)直流電流指令進(jìn)行限制。

　　定電流控制(CCA)：在極控制功能中定電流控制應(yīng)用最為廣泛。定電流控制的控制框圖如圖所示.在整流側(cè)，定電流控制器的輸入量是電流整定值TM3與實(shí)際電流TM4的偏差。

　　定熄弧角控制(AMAX)：絕大多數(shù)直流工程的熄弧角定值都在15°～18°的范圍內(nèi)，熄弧角這一變量可以直接測(cè)量，卻不能直接控制，只能靠改變換流器的觸發(fā)角來(lái)間接調(diào)節(jié)。熄弧角不僅與逆變側(cè)觸發(fā)角有關(guān)，還取決于換相電壓和直流電流的大小。

　　定電壓控制(VCAREG)：在整流和逆變方式下都設(shè)置了定電壓控制功能模塊，這個(gè)控制器的功能是用于降壓運(yùn)行，但它也有利于正常方式運(yùn)行，其控制也采用的是PI調(diào)節(jié)方式。

　　輔助控制模塊：

　　分接頭控制(TCC)：分接頭控制的目的是保持觸發(fā)角、熄弧角、直流電壓運(yùn)行在指定范圍內(nèi)，分接頭控制的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)速度比較慢。

　　無(wú)功功率控制(RPC)：不同的直流工程，濾波器和電容器分成幾組，由電力開(kāi)關(guān)進(jìn)行投切。

　　一般情況下，1）當(dāng)兩側(cè)交流系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)不大時(shí)，整流側(cè)采用定電流控制，逆變側(cè)采用定熄弧角控制。2）為了快速、精確地調(diào)節(jié)功率，整流側(cè)采用定電流控制(或定功率控制)，逆變側(cè)采用定直流電壓控制。

　　原因在于：整流側(cè)用定電流控制可以控制觸發(fā)角根據(jù)負(fù)載改變，定電壓控制保持逆變側(cè)觸發(fā)角恒定，這樣傳輸電流即功率傳輸大小可以通過(guò)整流側(cè)觸發(fā)角來(lái)控制.不過(guò)當(dāng)整流側(cè)觸發(fā)角達(dá)到最小值（大概5°），就不能繼續(xù)用定電流控制了，整流側(cè)觸發(fā)角只能恒定，也會(huì)變成定電壓控制了。

　　這塊和運(yùn)行關(guān)系緊密，里面內(nèi)容挺復(fù)雜，自己也不是特別熟悉，只是總結(jié)個(gè)皮毛。

       三、高壓直流輸電系統(tǒng)分析的一些要點(diǎn)

　　1）換相失敗

　　換相失敗是直流系統(tǒng)比較關(guān)鍵且常見(jiàn)的故障。

　　當(dāng)換流器做逆變運(yùn)行時(shí)，從被換相的閥電流過(guò)零算起，到該閥重新被加上正向電壓為止這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的角度，也稱為關(guān)斷角（熄弧角）。如果關(guān)斷角太小，以致晶閘管閥來(lái)不及完全恢復(fù)正常阻斷能力，又重新被加上正向電壓，它會(huì)自動(dòng)重新導(dǎo)通，于是將發(fā)生倒換相過(guò)程，其結(jié)果將使該導(dǎo)通的閥關(guān)斷，而應(yīng)該關(guān)斷的閥繼續(xù)導(dǎo)通，稱為換相失敗。

　　換相失敗主要原因是交流系統(tǒng)故障，其使得逆變側(cè)換流母線電壓下降。在一定的條件下，有些換相失敗可以自動(dòng)恢復(fù)。但是如果發(fā)生兩次或多次連續(xù)換相失敗，換流閥就會(huì)閉鎖，中斷直流系統(tǒng)的輸電通道，在嚴(yán)重的情況下可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)逆變站同時(shí)發(fā)生換相失敗，甚至導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。

　　換相重疊角的影響：當(dāng)β>γ時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。如果β<γ時(shí)（從圖右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT1）不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。

　　2）無(wú)功補(bǔ)償

　　直流系統(tǒng)的無(wú)功計(jì)算，也是要分為常規(guī)計(jì)算和系統(tǒng)仿真兩部分。

　　采用普通晶閘管換流閥進(jìn)行換流的高壓直流輸電換流站，一般均采用電網(wǎng)電源換相控制技術(shù)，其特點(diǎn)是換流器在運(yùn)行中要從交流系統(tǒng)吸取大量的無(wú)功功率。與交換的有功功率成正比，在額定工況時(shí)整流裝置所需的無(wú)功功率約為有功功率的30%~50％，逆變裝置約為40%~60％。

　　常規(guī)計(jì)算的話，換流器消耗的無(wú)功功率可由下式表示：

　　P為換流器直流側(cè)功率，MW；φ為換流器的功率因數(shù)角；μ為換相角；α為整流器觸發(fā)角。當(dāng)換流器以逆變方式運(yùn)行時(shí)，式中的α用γ代替，γ為逆變側(cè)關(guān)斷角。

　　當(dāng)然具體工程中，無(wú)功配置還涉及各種無(wú)功分組方案的比較，感性和容性都要考慮，但一般來(lái)說(shuō)感性無(wú)功主要考慮小負(fù)荷方式無(wú)功過(guò)剩情況，很多時(shí)候計(jì)算出來(lái)是不需要配的。

　　然后就是系統(tǒng)仿真校核工作，就是用電力軟件仿真各種工況下穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的運(yùn)行情況，故障方式下的穩(wěn)定情況。

　　提供所需無(wú)功功率最節(jié)省的方法是使用并聯(lián)電容器組。既然無(wú)功隨著所傳輸?shù)闹绷鞴β首兓?，就必須提供可切換的適當(dāng)容量的電容器組，以便穩(wěn)態(tài)直流電壓在各種負(fù)荷水平下保持在可接受范圍（通常±5%）。如果發(fā)電機(jī)在直流端附近，則對(duì)處理部分無(wú)功功率需求和保持穩(wěn)態(tài)電壓在可接受范圍內(nèi)是很有用處的。對(duì)于弱交流系統(tǒng)，或許有必要以靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）或靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）提供無(wú)功補(bǔ)償。

　　3）諧波抑制

　　換流器在交流側(cè)和直流側(cè)都要產(chǎn)生高次諧波。換流裝置對(duì)于交流側(cè)是一個(gè)諧波電流源，對(duì)于直流側(cè)則是一個(gè)諧波電壓源。交流側(cè)特征諧波舉例如下。

　　在理想工況的運(yùn)行下，系統(tǒng)存在特征諧波。但是實(shí)際直流輸電工程的運(yùn)行工況不可能是理想的，因此還存在非特征諧波。