【现货速发】特高压多端混合直流控制保护技术

第1章概述

常规高压直流输电又称为电网换相换流器高压直流输电（LCC-HVDC），采用晶闸管作为换流阀换流器件。与此相对应，电压源换流器高压直流输电（VSC-HVDC）采用全控型器件作为换流阀换流器件。混合直流输电系统结合了二者的优势，具有广泛的应用前景。同时，为满足受端不同区域的用电需求，可采用多端直流输电技术，通过受端多落点串联拓扑结构，实现向多地区同时送电的需求。本章在分析常规直流、柔性直流、混合直流和多端直流原理的基础上，系统性总结国内外多端混合直流工程应用与发展。

1.1常规直流基本工作原理

1.1.1换流站数学模型

直流输电系统通过以换流器控制为核心的直流系统控制实现各种不同运行方式下直流输电系统的启/停、功率传输、故障控制等各种功能。其拓扑主要包括换流器、换流变、交直流滤波器、平波电抗器、直流线路、控制保护装置等，如图1-1所示。

直流工程中应用中，通常采用两个6脉动换流器串联形成一端的单极换流器。两个6脉动换流器共12个触发脉冲每个触发脉冲间隔为30°，12个桥臂在一个周波内的按序轮流导通一次，完成12脉动换流器的换相和换流过程。12脉动换流器原理接线图如图1-2所示。

包括特高压直流输电工程在内的直流输电工程项目，均以12脉动换流器为基本换流单元。单12脉动换流单元组成极时，整流、逆变侧极直流电压分别为6脉动换流器直流端电压的2倍。由于12脉动换流器直流电压齿状波形相互错位30°，直流电压呈12脉动，较6脉动换流器直流电压谐波分量减小，不再含有k为正整数时的6（2k-1）次谐波，如6、18、30等次谐波。12脉动换流器流入交流系统的电流更接近正弦波，其谐波分量较6脉动换流器减少了k为奇数时的（6k士1）次谐波，如5、7、17、19、29、31等次谐波。

直流输电系统Ua/Ia控制特性，即通常所称的直流输电系统外特性，任何一个工程，其基本的外特性均设计为：整流侧定直流电流和最小触发角限制控制：逆变侧则可根据系统情况而具有不同的基本控制特性，在发生小扰动时可采用定关断角控制、定直流电压控制、正斜率控制等，但当整流侧工作在最小触发角限制而失去定电流控制能力时，逆变侧均设计有定电流控制。两侧控制器均设有低压限流控制环节。

整流换流器在某一固定触发角运行时，由于换相阻抗产生压降，其直流端电压随着直流电流的增大而下降，逆变换流器在某一固定熄弧角运行时，其端电压直流电压也随着直流电流增大而下降，如图1-3中触发角5°、15°的曲线、关断角13°、17°的曲线，斜线的斜率为“-dy”。当逆变侧以一固定的超前角（3）运行时，电流增大导致换相角增大，如果超前角不变意味关断角减小，其直流电压将随着直流电流增大而升高，其外特性曲线将呈现正斜率特性，其斜率为“dy”，如图1-3中逆变侧A点前后的线段所示。