多端高压直流输电技术及应用探究

郭天炜

摘要：随着电力行业的发展，多端高压直流输电技术开始在城市电力工程中得以良好应用，进而实现了城市输电技术的进一步创新。为了让该技术发挥出更好的应用优势，本文对该技术及其具体应用进行了分析，以此来为其合理应用提供参考。

关键词：多端高压;直流输电技术;接线形式

引言：

在我国社会经济的不断发展中，人们生产生活中的用电需求也在不断增加。而在这样的情况下，传统的两端直流输电模式难免存在局限性，难以满足城市电网中的多路供电需求。基于此，多端高压直流输电技术就开始被应用到了城市电网中。但是因为其结构比较复杂，具体应用中依然有很多问题存在，所以电力企业与相关技术人员应加强该技术及其应用研究，以此来确保该技术的合理应用。

一、多端高压直流输电及其主要接线形式

（一）多端高压直流输电技术概述

多端高压直流输电技术指的是将三个或更多的换流站连结在一起，组成一个输电系统。如果其中的某一换流站因故障而退出运行，其他的换流站之间依然可以进行功率交换，仅仅是转移了系统平衡工作，并不会影响整体系统的正常运行[1]。相比较传统的两端高压直流输电技术而言，该技术可达到多点供电的效果，进而有效满足当今城市的用电需求。

（二）多端高压直流输电的主要接线形式

多端直流高压输电系统的接线形式有很多种，主要可按照并联、串联以及串并联结合来进行划分，而并联又可以按照环网式并联以及反射式并联来进行划分。

在并联结构中，运行电流等级一定要相同，在换流站内的电流发生改变之后，功率将能够重新进行分配;串联结构中的运行电流等级也需要保持相同，但需要通过直流电压的分配来实现功率改变。在串并联相结合的结构中，运行的直流电流等级可以不同，以此来实现直流灵活性的进一步提升。在对多端高压直流输电线路进行连接的过程中，技术人员需要对其灵活性、安全性以及成本投入等多个方面的因素进行综合考虑，然后根据实际情况，结合实际需求来实现连接方式的合理选择。

对于传统的两端高压直流输电而言，并联电流会比串联电流更具经济性，且操作也更加简单，所以其应用范围也比较广。出于这一因素的考虑，当今的多端高压直流输电也大多采用并联形式。通过应用对比发现，相比较传统的两端高压直流输电技术而言，多端高压直流输电技术具有以下几个方面的技术优势：第一，该技术可以将大量的电力能源从基地传输给多个远方负荷中心。第二，可以将电源或者是负荷接入到其输电线路中间的分支中。第三，借助于直流输电线路，可以让几个孤立的交流系统达到非同期联络效果。

随着当今电子技术的良好发展，越来越多的新型直流高压输电技术也开始被引入到了城市电力工程中，再生发电也开始逐渐形成，这对于多端高压直流输电技术在城市电力工程中的应用和发展都十分有利。

二、多端高压直流输电技术的主要应用

（一）高压直流断路器的应用

在传统的两端高压直流输电技术应用中，因为晶闸管换流阀可将电流快速切断，所以通常会将其用作整流器来直接完成直流停运，不需要进行直流断路器的装设。但是在多端高压直流输电系统中，若依然应用这种方法，则需要将整个系统短时间停运，以便将其中的故障清除，然后再将系统重启。这样的情况势必对与之相连的交流系统造成较大冲击，且会对弱交流系统产生更加显著的影响，甚至会造成系统失稳现象。因此在此类输电系统中，可选择叠加振荡电流法或者是电流转移法形式的高压直流断路器。

叠加振荡电流法的主要原理是借助于电弧所具有的负阻特征，将一个逐渐增大振幅的振荡电流叠加到直流电流上，以此来实现电流零点的人工制造，让直流电流开断得以有效实现。凭借着结构简单、控制方便等的优势，此类直流断路器已经在多端高压直流输电工程领域中得到了广泛应用。但是如果电弧电流升高到了一定程度，其原来的负阻特征将会不再显著，振荡电流的振荡也将不再稳定，振荡所产生的幅值不一定能够达到零点幅值，这就让此类断路器在电流开断能力方面受到了一定程度的限制[2]。

电流转移法的主要原理是借助于预充电电容放电的形式生成一个方向与系统电流相反的电流，以此来实现电流零点的人工制造。通过这种方法，可以在短时间内完成较大的直流电流开断，但是因此类断路器控制起来比较复杂，所以其可靠性方面略弱一些。

由此可见，在多端高压直流输电技术的具体应用中，直流断路器的研究、制造与完善属于一项重点技术内容。

（二）多端直流基本控制模式分析

在对多端直流输电系统进行研究时，可完全按照两端高压直流输电系统的原理来进行研究。虽然两者在接线方式上存在明显的不同，但是其系统原理却具有相通性，只是在控制方式上存在差异。在并联形式的多端高压直流输电系统中，其控制方式主要可按四种来进行划分，其一是定电流控制;其二是电压限制控制;其三是最小关断角控制;其四是分散控制。而在此基础上还可以延伸出更多的控制模式，这就需要技术人员根据实际情况、结合实际需求来加以研究和应用。在串联形式的多端高压直流输电系统中，因为每一个换流站以及直流线路中通过的电流都相同，所以一般需要将一个换流站选作定电流控制方式，其他的所有换流器都来控制直流电压，或者是通过定触熄弧角、定触发角的形式来进行控制。

（三）多端直流控制系统问题

因为多端高压直流控制系统中的电流具有多样化特征，所以在具体应用中，各个直流电源需要做到协调配合，以此来实现系统中所有换流站的集中控制。所以在其控制系统中，相比较多端直流而言，对大局进行控制的系统装置会更加繁琐，且其控制也具有更大难度。总体来看，在并联形式的多端高压直流输电系统中，每一个换流站都需要具有足够的能力来实现相互协调;而在串联形式的多端高压直流输电系统中，每一个换流站中的直流电压只要保持在平衡状态即可[3]。因此，通过两者对比来看，在该输电技术的具体应用中，并联系统在协调控制方面具有更大的问题，为实现该输电技术的良好应用，就需要将其协调问题作为首要解决的问题。

（四）多端直流控制系统仿真技术分析

相比较传统的两端高压直流输电而言，多端高压直流输电具有更加复杂的整流、逆变以及协调控制模式，所以其仿真分析所面临的模型准确性问题也更加显著，尤其是在对直流换相特性以及控制保护系统进行仿真的过程中，其准确性更是难以保障。基于此，在具体的系统仿真过程中，技术人员可将当今先进的全数字实时仿真技术加以合理应用，以此来进行大功率器件电磁暂态过程的快速仿真模拟。通过这样的方式，便可实现整个系统的科学仿真，以此来及时发现系统中存在的问题，并根据实际情况来进行相应问题的合理解决。

结束语：

綜上所述，在当今城市用电需求的不断提升中，其直流高压输电模式也从原本的两端输电模式转变为了多端输电模式。但是因为这种输电模式更加复杂，所以其技术应用依然存在着一定的问题。这就需要电力企业与技术人员加强此项技术的应用研究，通过先进的科学技术来解决其中存在的问题。这样才可以有效确保多端高压直流输电技术在当今城市电力工程

中的应用优势，充分满足当今城市的用电需求，促进城市电力工程的良好发展。

参考文献：

[1]黎卫国，杨旭，张长虹，黄忠康，楚金伟，南振乐.多端直流输电工程直流高速开关直流燃弧特性试验分析[J].高压电器，2021（08）：17-22+31.

[2]胡宏，陈浩，丁浩寅，李晓栋，王国腾，徐政.特高压混合级联多端直流输电系统的协调控制策略研究[J].电力工程技术，2021（04）：42-51.

[3]梅勇，付超，李诗旸，张建新，徐光虎，朱泽翔，周剑，洪潮，谢惠藩，邱建.昆柳龙多端直流线路故障恢复及换流站在线退站的系统稳定特性分析[J].南方电网技术（）：1-8.