多馈入交直流混合电力系统研究综述

毛俊华

(国网甘肃省电力公司培训中心，甘肃 兰州 730070)

多馈入交直流混合电力系统研究综述

毛俊华

(国网甘肃省电力公司培训中心，甘肃 兰州 730070)

基于多馈入交直流混合电力系统的实际运行情况，对其控制和保护策略提出新要求，使其可以更加高效地处理系统故障，提高系统运行的稳定性和可靠性。

多馈入交直流混合电力系统；应用现状；措施；谐波

0 引言

直流输电由于输电距离难以控制，在输电稳定性方面受到了很大限制，输送电量的容量和效率比较低。基于此，现研究了多馈入交直流混合电力系统，以此来降低电量损耗量，提高电力系统功率调节的灵活性。由于我国能源资源和生产力分布的不均衡，直流输电在我国的能源战略中发挥着巨大作用，既解决了社会的用电需求，又加大了超大规模多馈入交直流混合电力系统建设的力度，进一步提高了输电综合效率。

1 多馈入交直流混合电力系统应用现状

1.1 多馈入交直流混合电力系统的优点

多馈入交直流混合电力系统在有效控制的情况下，增加了系统运行方式的灵活性，扩大了输送容量，并且实现了短时间输电的目标，经过融合现代化科学技术，多馈入交直流混合电力系统已经完成了系统复杂结构的设计，并投入到实际应用中。多馈入交直流混合电力系统利用多条直流线路的作用，将电量输送集中到同一交流电网中，通过各换流站间电气耦合的紧密连接，降低了输电量的消耗，并提高了输电量，系统会合理控制输电过程，所以整个输电可以在安全的条件下进行[1]。多馈入交直流混合电力系统的运行功率非常高，交直流系统间的相互影响可以在系统功能的控制下合理化解，避免一个直流系统的故障影响到另一直流系统的运行。

1.2 多馈入交直流混合电力系统实际应用的特点

交直流系统出现故障可能导致多个换流站同时发生换相失败，根据出现故障的严重程度，换相失败对电力系统造成的影响程度不同，换相失败的发生地点及换流站一定电气距离内电力系统的稳定性都会遭到破坏[2]。因此，技术人员需要对故障进行全面分析，确定故障源点，恢复对换相有影响的故障，故障清除后，多馈入交直流混合电力系统会合理运行，其自身的协调恢复机制会对故障进行进一步的防控，这时，多个直流输电子系统会相继发生换相失败。所以多馈入交直流混合电力系统还需要对输电电压进行稳定的控制，使其与直流电压充分融合，利用交互作用达到控制效果。交互作用体现在多个直流输电子系统的控制作用相互影响所导致的小扰动失稳中，直流故障自然会影响电力系统的整体运行情况，但是多直流控制的保护装置，也会根据故障类型对其进行合理的操作。

目前，多馈入交直流混合电力系统的应用存在难题，电压的调控也总是趋于不稳定状态，但是经过技术人员的不断研究，多馈入交直流混合电力系统的使用范围已经在逐渐扩大。所以在系统故障恢复期间，技术人员要对多馈入交直流混合电力系统进行有效的调控，使直流输电和交流输电可以更好地运行，系统则通过强有效的控制达到稳定运行状态。

2 保障多馈入交直流混合电力系统稳定运行的措施

2.1 功角稳定

在交直流混合电力系统中，交流系统发生故障在很大程度上是由直流输电系统内部故障导致，直流输电系统中完成双极闭锁时，电力系统可能会受到干扰因素的影响，出现大范围的功率转移，可能引起系统功角失稳。所以技术人员需要研究出具体的控制措施，使功角可以在稳定的状态下，协助直流输电系统完成双极闭锁。针对多馈入直流输电系统，如果直流故障不能及时切除，操作人员需要及时切断电源，避免因为直流输电系统故障而导致多条直流线路同时闭锁，破坏整个电力系统的稳定性。如果在直流输电系统中加入变结构控制器，就可以提高系统稳定水平，阻止直流输电系统的大幅度电压变化[3]。

2.2 输入稳定的电压

目前，实际应用中的多馈入交直流混合电力系统偏重于提高系统运行的稳定性和安全性，很少会实时监控系统输入电压，很多人认为电力系统的无功功率会在无干扰的状态下始终处于平衡状态，但是如果系统电压崩溃，会对无功功率造成严重影响。在多馈入交直流混合电力系统中，直流系统的控制和运行方式呈现出多样化，对其系统电压的控制自然会比较复杂，所以在无功功率调节和电压稳定处理中，不能应用纯交流和单直流馈入系统，应该融合电压控制器的控制作用，对交流或单馈入系统的静态电压进行稳定分析，进一步明确电压调节的方法。

3 谐波的相互作用

3.1 谐波对多馈入交直流混合电力系统的影响

在多馈入交直流混合电力系统运行时，换流器会在系统交流侧和直流侧产生谐波电流和谐波电压，谐波电流和谐波电压会对多馈入交直流混合电力系统的稳定运行造成严重影响。首先，在多馈入交直流混合电力系统毫无电力设备保护的情况下，电力系统中产生的额外损耗长时间作用，会提高电力设备表面温度，引起局部谐波过电压。这时，多馈入交直流混合电力系统的每一个运行行为都有可能引起整个机组的不稳定，换流器也无法合理控制输电设备，不稳定的控制水平同样会干扰音频通信系统信号，使技术人员无法及时掌握系统运行的实际情况。通常情况下，多馈入交直流混合电力系统会使用2个或多个换流站连接到同一交流母线或临近的不同交流母线上，这样可以对相邻的换流站进行控制，合理控制设备之间的距离，产生的谐波也可以更好地发生交互作用。逆变站的交流滤波器投切也是导致谐波电流和谐波电压出现的主要原因，所以技术人员需要对多馈入交直流混合电力系统的内部构件进行详细的研究，对各个逆变站的滤波器投切进行控制，使其可以满足电力系统的运行要求，逐渐消除产生的谐波电流的影响。

3.2 多馈入交直流混合电力系统谐波分析

在多馈入交直流混合电力系统中，会应用多个换流站产生的谐波，通过输电设备的作用，完成对输电线路的控制，这时电力系统会形成复杂的多谐波源。目前，我国在处理多馈入交直流混合电力系统谐波问题时，会利用多谐波源处理的形式，降低谐波对电力系统稳定性的影响力度，但是无论是理论分析还是在实践试验中，利用谐波源的处理模式还存在很多缺点，所以还需要结合更多的电力系统维护理论，对应用技术进行革新。多馈入交直流混合电力系统利用现代化的科学技术进行操作，静态仿真程序可用于大系统的仿真试验，但是程序计算步骤太长，针对大规模的电力系统，传统的计算机程序根本不能满足实际的要求，也不适合处理谐波交互作用这类暂态过程。还需要应用仿真试验的相关软件技术，对系统进行全面的分析和处理，结合计算机技术，建立统一的研究模型，融合多馈入交直流混合电力系统的理论知识，在谐波分析中，找到稳定状态下谐波存在的状态，确定谐波类型。

4 结语

通过上文分析，笔者明确了我国现代输电系统的运行情况，基于社会对电量的使用需求，电力部门只有配备完整的输电系统才能提高输电量和效率。换相失败、直流系统故障后恢复、电力系统功角/电压稳定性等，是对现有控制模式的一种检测。基于此，多馈入交直流混合电力系统就要利用自身结构的稳定性提高对直流系统的控制能力，降低故障出现的几率。

[1] 邵瑶，汤涌.多馈入交直流混合电力系统研究综述[J].电网技术，2009(17)

[2] 刘红超.交/直流互联电力系统的非线性模态分析和柔性协调控制[D].四川大学，2004

[3] 杨卫东，徐政，韩祯祥.多馈入交直流电力系统研究中的相关问题[J].电网技术，2000(8)

2014-09-25

毛俊华(1980—)，女，甘肃宕昌人，工程师，研究方向：电力系统。