直流输电工程的外特性分析刘立根

直流输电工程的外特性分析刘立根

刘立根

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司内蒙古通辽028000）

摘要：对特高压直流输电工程的系统设计和工程设计所涉及的一些技术问题进行研究学习，结合扎鲁特—青州±800kV特高压工程分析特高压直流输电工程的各种外特性曲线，探讨外特性曲线的设计过程。以期能够在以后的工作中更好的理解和运用高压直流输电原理处理相关故障。

关键词：特高压直流输电；系统设计；外特性曲线

ABSTRACT：SometechnicalproblemsconcernedinsystemdesignandengineeringdesignofUHVDCtransmissionprojectarecomprehensivelyresearched.combiningwithfirmZHALUTE—QINGZHOU±800kvUHVDCengineeringanalysisforUHVDCtransmissionprojectofallkindsofexternalcharacteristiccurve,externalcharacteristicofthedesignprocessarediscussed.Hopesinthelaterworktobetterunderstandanddealwiththefaultbyusingtheprincipleofthehigh-voltagedirectcurrenttransmission.

KeyWords:UHVDCtransmission;systemdesign;externalcharacteristiccurve;

1、引言

目前世界范围内已经规划的特高压直流输电工程约有50个，总容量达320GW，市场规模超过数千亿元，发展前景良好。同时，由于近年来国内资源紧张、环境污染、气候变化等发展难题日益凸显，为保障更安全、更经济、更清洁、可持续的电力供应，国家电网公司积极应对相关问题，大力推动特高压电网建设。而内蒙古作为我国重要的煤电、风电基地，对于解决东部沿海地区电力短缺问题，建设大电网、构建大市场，在全国范围内优化资源配置有着举足轻重的地位。由此扎鲁特-青州±800千伏特高压直流输电工程应运而生，该工程额定输送功率10000MW，额定直流电压±800kV，额定电流6250A，线路总长度为1234km。起点为内蒙古自治区通辽市扎鲁特旗境内的扎鲁特换流站，止于山东省潍坊市境内的青州换流站。扎青工程的建设对于促进蒙电外送、将自治区能源优势转化为经济发展优势，具有重要意义。

2、系统设计

2.1控制系统设计

扎青工程对于推动我国坚强电网的建设具有重要作用，特高压直流输电具有输送容量大、输电距离远，电压高，可用于电力系统非同步联网的特点，恰恰因为这些优良的输电特性对特高压直流输电的可靠运行提出了更高的要求。为了确保扎青直流系统的稳定运行，对其控制保护系统的设计要求甚高。直流控制保护系统作为直流输电系统的中枢，它控制着交/直流功率转换和直流功率输送的整个过程，实时的对直流系统进行监视，并快速可靠的应对交/直流系统的扰动和故障，保证直流输电系统的安全稳定运行。为了正确设计工程的控制保护系统，必须以直流输电原理为基础，从直流系统成套设计的高度，紧密结合工程实际，科学的进行控制保护系统的设计。而在直流控制设计中必须考虑的三个基本控制策略是：直流输电系统外特性、分接开关控制、交流滤波器/电容器组投切控制。其中直流输电系统外特性应是放在首位，优先考虑的设计。本文以直流输电原理为基础，结合北京联调实验数据，针对直流输电工程的外特性进行逐步详细深入的分析。

2.2直流输电系统外特性设计

直流输电系统外特性，即直流输电系统Ud/Id控制特性。通常情况下一个工程其最基本的外特性均应设计有：整流侧采用定电流控制和最小触发角αmin控制两部分,逆变侧则采用定电压、定关断角γ及定电流控制。正常情况下,整流侧通过快速调节触发角控制直流电流,逆变侧通过调节触发角控制直流电压。逆变侧也配备电流控制,以便当直流电压由整流侧决定时,保持稳定的直流输送功率。当整流侧交流母线电压下降到一定程度时,转为定最小触发角αmin运行,逆变侧采用定电流调节。当逆变侧交流母线电压下降到一定程度时,为防止换相失败,逆变侧采用定最小关断角γmin=5°调节,而整流侧仍采用定电流调节。当逆变侧交流系统严重故障时,为防止连续换相失败,逆变侧迅速转为低压限流控制方式,同时整流侧也相应地转为低压限流控制方式。根据工程实际直流输电系统Ud/Id控制特性还可设置有：逆变侧正斜率控制及电流裕度补偿等。下面将结合直流输电基本原理，从六脉动换流器入手，进行直流输电系统外特性的逐步分析。

2.3直流输电系统外特性设计分析

2.3.1直流输电基本原理

以直流侧为参考点，将一个由6脉动换流器组成的两端单极直流输电系统进行等效变换，可以将直流侧的两端均等效为一个直流电压源，其整流侧电压可表示为

图10扎鲁特极1低端阀控外特性曲线

3、结论

通过对外特性设计的层层分析，探讨特高压直流输电控制特性的基本内容，结合扎青工程网联调试实验内容，学习分析扎青工程的外特性控制策略：整流侧定直流电流和最小触发角限制控制；逆变侧则设置有定电压、正斜率控制、定熄弧角、定电流等控制策略。同时为了更好的完成系统的控制，辅以低压限流、电流裕度补偿等其他的控制策略，共同完成直流输电系统的控制。

4、参考文献

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[5]梁旭明,张平,常勇.高压直流输电技术现状及发展前景[J].电网技术,2012,(04):1-9.

作者简介：

刘立根（1994.12-），男（汉族），邯郸市，2016年7月参加工作，毕业于石家庄学院电气自动化专业，本科学历，研究方向：继电保护，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。