高压直流输电技术简析

第1章 导 论

1.1高压直流输电概况

1.1.1 交流输电还是直流输电？

关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。

在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。这一阶段发电、输电和用电均为直流电。如1882年在德国建成的57km向慕尼黑国际展览会送电的直流输电线路（2kV，1.5kW）；1889年在法国用直流发电机串联而得到高电压，从毛梯埃斯（Moutiers）到里昂（Lyon）的230km直流输电线路（125kV，20MW）等，均为此种类型。

但是随着科学技术和工业生产发展的需要，电力技术在通信、运输、动力等方面逐渐得到广泛应用，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。爱迪生认为交流电危险，不如直流电安全。他还打比方说，沿街道敷设交流电缆，简直等于埋下地雷。并且邀请人们和新闻记者，观看用高压交流电击死野狗、野猫的实验。那时纽约州法院通过了一项法令，用电刑来执行死刑。行刑用的电椅就是通以高压交流电，这正好帮了爱迪生的大忙。在他的反对下，交流电遇到了很大的阻碍。

浅析高压直流输电系统的稳定性

如何维持高压直流输电系统的稳定？可靠运行是一项基本的要求，HVDC工程单极大地回路引起的直流偏磁!电力系统背景谐波和各种电力系统扰动等都有可能使HVDC系统运行于非理想的环境,在一定条件下甚至会导致HVDC系统稳定被破坏的严重后果"本文立足于交!直流系统的相互作用关系,以HVDC系统的稳定性为目标,重点研究了以下问题：

1.逆变器正斜率伏安，特性对HvDc稳定性的影响工程上使用逆变器正斜率伏安特性的本意为解决整流器和逆变器伏安特性多个交点的问题,但本文也证明,从小信号扰动的观点看,与负斜率伏安特性相比正斜率伏安特性可以使控制系统无条件满足稳定性的要求,不必对控制系统和一次回路参数作出任何要求"

2.HVDC的小信号模型及稳定性，分析在HVDC准稳态模型的前提下,针对HVDC换流器的常见控制模式,推导了各自的小信号状态方程"在建立小信号状态方程后,利用特征根分析的方法分析系统的小干扰稳定性,分析了控制系统参数对HVDC系统稳定性的影响"

3.HVDC换流器阻抗频率特性与谐波不稳定，谐波不稳定曾引起多个直流工程的闭锁,而HVDC换流器的阻抗频率特性是分析和解决谐波不稳定的一个重要因素"从分析换流器工作过程出发,基于开关函数理论,提出换流器阻抗频率特性的计算方法"该方法能准确确定从换流器交!直流端口向对侧看入的阻抗频率特性,因而将交!直流系统等效到同一电路系统中研究"该方法可用于交直流系统的谐波不稳定分析,仿真结果也证明行之有效"

4.交流系统单相接地故障对HvDC的影响分析，交流系统故障时,HVDC的稳定运行将遭到破坏"针对交流系统常见的单相接地故障,深入分析了交流系统单相接地故障时换流器的动态行为,为求解换流器不对称运行产生的非特征谐波,提出改进的开关函数法"该方法解决了开关函数法不能应用于阀不对称运行的难题,可用于直流谐波保护定值校验的辅助手段"

2019年7月

柔性直流输电技术与高压直流输电

技术的优缺点初探

肖烨辉（国网上海市电力公司检修公司，上海市200063）

【摘要】高压直流输电技术被简称为HVDC，在目前电力系统发展的过程中已经是一种较为成熟的输电技术。高压输电技术主要是由整流桥和逆变桥技术组成，并能够更好地对线路进行连接。柔性直流输电技术能够有效地对内部的电子元件进行调节。本文主要对柔性直流输电技术和高压直流输电技术的优缺点进行分析。【关键词】柔性直流输电技术；高压直流输电技术；探讨策略【中图分类号】TM721.1【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）07-0206-02

引言HVDC技术又被称为高压直流输电技术袁不仅内部相换

电流器的接线方式较为复杂袁而且整体的体积较大遥通常需要

借助外部电网来供应电压袁并有效地增加辅助相回路遥在实际

应用的过程中确实存在着换流电压谐波含量较高和功率性指

标较低等缺点[1]遥柔性直流输电技术是国外20世纪90年代就

发展起来的技术遥着一种新技术为配电网络的发展提供了新

的途径袁也更好地提高了交流电网运行的质量遥1高压直流输电技术概述

目前袁高压直流输电技术在我国电力系统发展的过程中

显得较为成熟袁通过这些年的发展袁可以看出高压直流输电技术具有如下的特点遥具体开始有效地分析院1.1高压直流输电技术概念

高压直流输电技术主要是通过运用稳定的直流输电技术

来进行直流输电遥其输电的过程经常为直流方式遥也经常被运

用于海底电缆输电和同步交流系统输电的过程中遥目前袁高压直流输电技术也经常被运用于远距离电能输送的过程中袁同

时也比较适用于一些不适合进行传统交流的场合遥1.2高压直流输电技术的功能

在高压直流输电技术设备的内部袁其有关的电能可以从

三相交流电网内部一个突出的节点被导出袁之后再在换流站中被改成直流电路遥在实际传输电流的过程中袁大家可以通过

运用架空线和电缆来直接将流转站转化成交流电袁之后再有

效地进入到交流电网内部遥广大直流输电技术的功率相对较

高压直流输电原理

高压直流输电是一种通过直流电进行能量传输的技术，它在长距离输电和特定场合下具有明显的优势。其原理是利用变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电。高压直流输电技术已经在世界各地得到广泛应用，为电力输送提供了新的解决方案。

高压直流输电的原理主要包括三个方面，变流器、输电线路和逆变器。

首先是变流器，它是将交流电转换为直流电的关键设备。变流器通过控制晶闸管或者其他功率半导体器件的导通和关断，实现对交流电的整流和逆变。在直流电系统中，变流器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输送。同时，变流器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。

其次是输电线路，它是高压直流输电的传输通道。输电线路需要具备足够的绝缘强度和导电能力，以保证电能的稳定传输。在高压直流输电系统中，输电线路通常采用特殊的材料和结构设计，以满足长距离输电和大功率输送的需求。同时，输电线路还需要考虑环境因素和安全要求，确保电能传输的可靠性和稳定性。

最后是逆变器，它是将直流电转换为交流电的关键设备。逆变器通过控制晶闸管或其他功率半导体器件的导通和关断，实现对直流电的逆变和变频。在直流电系统中，逆变器能够实现对电压和频率的控制，保证电能的稳定输出。同时，逆变器还能实现对电能的调节和平衡，提高电能的利用效率。

综上所述，高压直流输电原理是通过变流器将交流电转换为直流电，通过输电线路将电能传输到目标地点，再通过逆变器将直流电转换为交流电的技术。这种技术在长距离输电和特定场合下具有明显的优势，为电力输送提供了新的解决方案。随着技术的不断发展，高压直流输电将在未来得到更广泛的应用，为能源领域的发展带来新的机遇和挑战。