1、广东南方职业学院毕业论文广东南方职业学院毕业论文题目名称直流输电技术的发展及其在我国电网中的作用系（部）工程系专业班级11级电力工程管理学生姓名指导教师时间2013年10月至2014年6月广东南方职业学院毕业论文目录毕业论文设计任务书I开题报告II毕业论文（设计）审阅与评审成绩IV毕业论文设计答辩记录及成绩评定III第一章绪论111课题来源及研究的目的和意义112国内外在该方向的研究现状及分析113直流输电概述2131国外直流输电技术的发展历史2132直流输电技术的发展314本章小结4第二章直流输电521直流输电运行特性及其与交流输电的比较5211直流输电的优点5212直流输电的缺点522直流
2、输电的主要应用623直流输电类型624直流输电线路的基本类型625直流输电系统的可靠性的具体指标626直流输电控制系统分层结构7261直流控制系统的主要特征7262直流控制系统的等级727本章小结8第三章高压直流输电及特高压直流输电931高压直流输电系统的原件932HVDC运行特性及其与交流输电的比较933高压直流输电谐波的危害934换流器特征谐波10341特征谐波分析的假设条件10342换流器交流测特征谐波10343换流器直流测特征谐波1035高压直流联络线的分类1036特高压直流输电的主要技术特点1137对于特高压直流输电线路导线型式的选择1138本章小结12广东南方职业学院毕业论文第四章
3、柔性直流输电1341柔性直流输电技术的特点1342柔性直流输电技术的优势1343柔性直流输电技术开发的作用和意义1444柔性直流输电典型应用领域1445柔性直流输电国内外发展现状1446国外对柔性直流输电的规划1447柔性直流输电对可再生能源发展的意义1548柔性直流输电不同等级的经济比较1549本章小结16总结16参考文献17致谢18附录119附录224附录325附录426附录528广东南方职业学院毕业论文I毕业论文设计任务书系工程系专业电力工程管理班级11级电力工程管理学生姓名指导教师/职称1毕业论文设计题目直流输电技术的发展及其在我国电网中的作用2毕业论文设计起止时间2013年10月至2
4、014年6月3毕业论文设计所需资料（指导教师选定部分）（1）提高额定电压等级和额定输送容量。（2）提高直流输电的可靠性和可用率。（3）由于直流输电线路较长，故障率较高。（4）高压直流输电工程在运行过程中，任何形式的换流器在换流的同时都会在直流侧产生谐波。（5）要认真研究柔性直流输电运行系统的问题。4毕业论文设计应完成的主要内容（1）直流输电（2）高压直流输电及特高压直流输电（3）柔性直流输电5毕业论文设计的目标及具体要求本毕业论文要求学生在老师指导下完成开题报告、文献综述、毕业论文等工作，论文应提供电子档文件且符合广东南方职业学院关于毕业论文的相关要求。毕业论文的进度安排在实际过程中起指导作用
5、，学生要严格要求自己，充分发挥自己的积极主动性，要在规定时间独立完成毕业论文所规定的任务。任务书批准日期年月日系主任签字任务书下达日期年月日指导教师签字完成任务日期年月日学生（签名）广东南方职业学院毕业论文II开题报告一、选题的目的及意义我国电网面临空前发展的局面。由于直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，因此在运、在建及规划建设中的直流输电工程已经和即将在西电东送、南北互供中承担主要送电任务，在未来全国联网中发挥重要作用。做好直流输电的研究、规划和建设是今后一段时间我国电网发展的重要任务。二、课题研究现状直流输电与交流输电相比，其优点和特点明显输送容量大；输送功率的大小和方向可
6、以快速控制和调节；直流输电系统的投入不会增加原有电力系统的短路电流容量，也不受系统稳定极限的限制；直流架空线路的走廊宽度约为交流线路的一半，可以充分利用线路走廊的资源；直流电缆线路没有交流电缆线路中电容电流的困扰，没有磁感应损耗和介质损耗，基本上只有芯线电阻损耗，绝缘电压相对较低；直流输电工程的一个极发生故障时另一个极能继续运行，且可充分发挥其过负荷能力，即可以不减少或少减少输送功率损失；直流本身带有调制功能，可以根据系统的要求作出反应，可以对机电振荡产生阻尼，可以阻尼低频振荡，从而提高电力系统暂态稳定水平；能够通过换流站的无功功率控制调节系统的交流电压；大电网之间通过直流输电互联（如背靠背方
7、式），两个电网之间不会互相干扰和影响，且可迅速进行功率支援等。直流输电技术适合远距离、大容量送电，可以送电到2000KM以外，一项直流工程送电能力可超过300万KW；适合电力系统之间的网络互联及巨型水电、火电基地电力外送等。这些，都是我国电网今后发展中所需要的。三、国内外技术现状及发展趋势我国电网随着国民经济和电力工业的高速发展，正面临着空前的发展局面。到2003年底，全国发电装机容量达384亿KW、发电量达191亿KW/H。发电总装机容量和年发电量仅次于美国，均列世界第二位。我国电网结构除台湾外已经形成东北、华北、西北、华东（含福建）、华中（含川渝）和南方等6个跨省区电网和山东、海南、新疆、
8、西藏4个独立省网。除西北电网以330KV为主网架外，其他跨省电网和广东南方职业学院毕业论文山东电网都已建成500KV主网架。香港、澳门电网分别以400KV和110KV和广东电网从而和南方电网相联；华中和华东电网通过葛上直流输电工程已实现了互联；东北和华北、华北和华中电网通过交流500KV实现了互联；华中和南方电网通过三广直流输电工程实现了互联；西北和华中电网将在2005年通过灵宝直流背靠背工程实现互联；海南与广东的联网计划将在2006年实现。目前，全国联网的局面正在快速推进中，2006年前后可基本实现除新疆、西藏、台湾以外的全国联网。由于我国的能源资源主要集中在西部，而主要负荷却在中东部。根据
9、资源分布和负荷的特点，决定了在一个时期内，西电东送是我国电网发展的重要战略。未来我国电网的总体发展战略是西电东送、南北互供、全国联网。四、主要研究内容、研究方法及思路（1）提高额定电压等级和额定输送容量。目前，高压输电工程的电压等级除伊泰普工程外，多为500KV，对于送电1000KM左右，送电容量不超过300万KW的直流工程来说这个电压等级基本合适。但当送电容量超过300万KW，送电距离接近或超过1500KM时，则有必要将电压等级提高到600KV或以上，输送容量提高到400万KW（2）提高直流输电的可靠性和可用率。直流输电工程在投运初期往往可靠性偏低、单极故障率偏高，甚至会出现双极故障，往往需
10、要经过12年才能稳定到保证指标。像广东电网中有七八回直流输电馈入，即使按设计故障率指标计算，单极故障每年每极为5次，一年就将有7080次单极故障，甚至更多，这将给电网带来太频繁的（3）由于直流输电线路较长，故障率较高。因此，发展精确可靠的故障测距技术，对于保障电力系统的安全运行、提高系统的可靠性和经济性具有重要意义。做好直流输电的研究、规划和建设是今后一段时间我国电网发展的重要任务。（4）高压直流输电工程在运行过程中，任何形式的换流器在换流的同时都会在直流侧产生谐波。谐波电流会造成直流侧所有设备的附加发热，同时也会对直流线路和接地极线路走廊附近的电话线路明线产生干扰。所以要了解谐波的危害并研究
11、能保证直流滤波器在正常运行、故障期间及故障后的安全的问题。（5）要认真研究柔性直流输电运行系统的问题。现在，随着海上风电、太阳能等可再生清洁能源的开发及无源负荷的供电需求，柔性直流输电以其灵活、经济、环保等广东南方职业学院毕业论文诸多优点得到了越来越广泛的应用，因此，我们必须认真研究这种电网结构的安全稳定运行方案，以提高交系统的运行水平。（6）2013年，由于需求增长仍较缓慢，跨国电力电量交换规模很小，加之发电装机增长较快，水电出力和电煤供求状况较好，全国电力供需总体平衡，迎峰度夏、度冬期间局部地区存在少量电力缺口。分区域来看的话，华北电力供需偏紧，华东、华中、南方电力供需平衡，东北、西北电力
12、供应富裕。所以也要了解一定的国外的电力概况。五、工作的主要阶段、进度与时间安排2013101020131015完成资料的收集和分类2013101620131021完成开题报告2013102220131027完成总体方案设计2013102820131112择写直流、高压直流和柔性直流输电的大概方向2013111320131213完成论文的全部重点和注意内容201312142014115完成论文初稿20141162014126修改并完成毕业论文2014127201422整理论文格式广东南方职业学院毕业论文2014232014531准备答辩201461201466毕业设计答辩六、阅读的主要参考文献1
13、、胡毳；800KV直流换流站电气一次设计及研究D；昆明理工大学2008年2、新型换流变压器在直流输电系统中运行特性的研究陈清玉（TRANTHANHNGOC）湖南大学2012年3、中国特高压电网发展战略规划研究杜至刚山东大学2008年4、全控直流输电新型拓扑方案探索性研究张翌晖华中科技大学2011年5、我国特高压电网建设及发展前景司梦；司圣法商丘师范学院学报2013年6、交流变压器直流偏磁对直流系统传输功率的影响张功望；欧林；王渝红；杨东斌；左坤；孙海涛华东电力2013年7、多端高压直流输电技术及应用前景电网技术2010年第09期8、两电平电压源换流器的损耗计算方法J刘军娜；赵成勇；李广凯；电力
14、系统及其自动化学报；2011年03期9、苏峰基于PSCAD的高压直流输电控制系统建模的研究D；华北电力大学（北京）；2009年10、董鑫高压直流输电线路行波保护的研究D；东北电力大学；2008年广东南方职业学院毕业论文七、指导教师意见全文结构基本合理科学，逻辑思路清晰，观点表达准确，语言流畅，论证方法较合理，参考的文献资料符合主题要求，从主题到内容符合专业要求，部分与本分之间衔接的比较紧密，但个别引文没有标著出来，真正属于自己创新的内容还不是很多，个别概念比较模糊，总体上达到毕业论文要求。八、指导系主任评意见指导教师签字检查日期广东南方职业学院毕业论文III毕业论文（设计）审阅与评审成绩学生姓
15、名班级（专业）11级电力工程管理系部工程系答辩时间2014年6月20日论文（设计）题目直流输电技术的发展及其在我国电网中的作用指导教师评语及成绩选题社会热点问题，逻辑结构严谨。观点表达清楚，论述全面。语言平实简洁，通俗易懂。在论证过程中也能较好地将专业知识原理与现实问题结合起来。但论据还不够。总体上符合毕业论文要求。成绩86指导教师签名年月日系评审（答辩）小组意见及成绩成绩评审小组老师签名年月日系答辩委员会审核意见综合成绩主任（签名）年月日广东南方职业学院毕业论文毕业论文设计答辩记录及成绩评定学生姓名专业班级毕业论文设计题目答辩时间年月日时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长成员二、答辩记录摘
16、要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）_分答辩小组组长签名秘书签名年月日四、系答辩委员会主任签名系部盖章年月日广东南方职业学院毕业论文V直流输电技术的发展及其在我国电网中的作用学生，工程系指导老师，广东南方职业学院摘要面对经济社会的快速发展，用户对用电需求、电能质量及供电可靠性等方面的要求不断提高，而我国数十年来由于城市规划与电力规划工作的分离，形成了与负荷发展要求不相适应的配电网结构，所以我国电网面临空前发展的局面。由于直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，所以基于直流的配电网具有比现有交流配电网更好的性能，可以快速独立地控制有
17、功、无功，隔离交流电网故障传播，改善传统配电网易产生的谐波传染、电压间断、波形闪变等电能质量问题，因此做好直流输电的研究、规划和建设是今后一段时间我国电网发展的重要任务。本论文围绕直流输电技术的发展及其在我国电网中的作用，提高对直流输电相关技术的了解，以直流输电、高压直流输电、柔性直流输电展开论文，说明直流输电在今后发展的重要性。关键词电能质量、电力规划、配电网、直流输电、交流电网广东南方职业学院毕业论文HVDCTECHNOLOGYDEVELOPMENTANDITSROLEINCHINASPOWERGRIDSTUDENTLINYIN,ENGINEERINGINSTRUCTORTANGPILON
18、G,GUANGDONGNANFANGVOCATIONALCOLLEGEABSTRACTINTHEFACEOFTHERAPIDDEVELOPMENTOFECONOMYANDSOCIETY,ANDTHEUSERDEMANDFORELECTRICITY,POWERQUALITY,ANDTHEREQUIREMENTOFINCREASINGTHEPOWERSUPPLYRELIABILITY,ANDFORDECADESDUETOURBANPLANNINGINOURCOUNTRYANDTHESEPARATIONOFTHEPOWERPLANNING,FORMEDTHEDEVELOPMENTREQUESTDOE
19、SNOTADAPTTOTHELOADOFDISTRIBUTIONNETWORKSTRUCTURE,SOTHESITUATIONOFPOWERGRIDINCHINAISFACINGUNPRECEDENTEDDEVELOPMENTBECAUSEHVDCTRANSMISSIONDISTANCE,LARGETRANSMISSIONCAPACITY,FLEXIBLECONTROL,ETC,SOBASEDONDCPOWERDISTRIBUTIONNETWORKHASBETTERPERFORMANCETHANTHEEXISTINGDISTRIBUTIONNETWORKCOMMUNICATION,CANQUI
20、CKLYINDEPENDENTCONTROLOFACTIVEANDREACTIVEPOWER,POWERGRIDFAULTISOLATIONCOMMUNICATION,TOIMPROVETHETRADITIONALDISTRIBUTIONNETEASETOPRODUCEACONTINUOUSTRANSMISSIONOFHARMONIC,VOLTAGE,POWERQUALITYPROBLEMSSUCHASWAVEFORMFLICKER,SOTODORESEARCH,PLANNINGANDCONSTRUCTIONOFDCPOWERTRANSMISSIONISANIMPORTANTTASKOFPOW
21、ERGRIDDEVELOPMENTINCHINAINTHEFUTUREAPERIODOFTIMETHISPAPERAROUNDTHEDEVELOPMENTOFHVDCTECHNOLOGYANDITSROLEINTHEPOWERGRIDINOURCOUNTRY,IMPROVETHEUNDERSTANDINGOFTHEDCTRANSMISSIONTECHNOLOGY,WITHFLEXIBLEHVDC,LIGHTDCTRANSMISSION,HIGHVOLTAGEDIRECTCURRENTTRANSMISSIONONPAPER,ILLUSTRATETHEIMPORTANCEOFDCTRANSMISS
22、IONDEVELOPMENTINTHEFUTUREKEYWORDSTHEPOWERQUALITY,ELECTRICPOWERPLANNING,POWERDISTRIBUTIONNETWORK,DCPOWERTRANSMISSION,ACPOWERGRID广东南方职业学院毕业论文第1页共41页第一章绪论11课题来源及研究的目的和意义电力电子技术诞生近半个世纪以来，使电气工程、电子技术、自动化技术等领域发生了深刻的变化，同时也给人们的生活带来了巨大的影响。其中高压直流输电是电力电子技术应用最为重要、最为传统，也是发展最为活跃的领域之一。目前，电力电子技术仍以迅猛的速度发展着，新的电力电子器件层出不
23、穷，新的技术不断涌现，其应用范围也不断扩展。不论在全世界还是在我国，电力电子技术都已造就了一个很大的产业群，如果再考虑到与电力电子技术相关的上游产业和下游产业，这个产业群就更加庞大了。因此发展直流输电技术成为眼下的迫切需要。而将电流自然换相技术与柔性直流技术相结合构成多端直流输电技术更是未来直流输电技术的发展方向。在2013年19月，南方五省区全社会用电量6593亿千瓦时，同比增长58，比全国19月全社会用电量增速72低14个百分点；其中广东3626亿千瓦时，增长37；广西904亿千瓦时，增长70；云南1045亿千瓦时，增长115；贵州805亿千瓦时，增长72；海南173亿千瓦时，增长94。也
24、说明随着生活水平的提高、社会的进步，用电需求量也随之提高。12国内外在该方向的研究现状及分析我国电网随着国民经济和电力工业的高速发展，正面临着空前的发展局面。到2003年底，全国发电装机容量达384亿KW、发电量达191亿KWH。发电总装机容量和年发电量仅次于美国，均列世界第二位。我国电网结构除台湾外已经形成东北、华北、西北、华东（含福建）、华中（含川渝）和南方等6个跨省区电网和山东、海南、新疆、西藏4个独立省网。今年3月31日中国南方电网公司宣布，世界第一个800KV直流输电工程云南广东特高压直流输电工程简称“云广工程”，在孤岛运行调试500万KV试验取得成功。这是世界首次开展800KV电压
25、等级孤岛运行满负荷试验，标志着中国电力工业技术与管理达到新的水平。孤岛运行方式是在直流系统的送端与若干电厂形成相对独立的“孤岛”系统，即与大电网采用交流系统不联网、直接通过直流系统将电力送往受端的方式。采用孤岛广东南方职业学院毕业论文第2页共41页运行方式能有效减少直流系统故障对主网的影响，提高电网的安全稳定水平。此次云广直流孤岛运行的成功是南方电网公司开展了近2年多的现场调试取得的结果，直流功率从100万KV至500KV共进行了6个阶段试验，虽然调试验证了孤岛运行的技术特征和可能存在的问题，但完善了相应的技术措施。因此随着电力电子技术的发展，大功率可控硅制造技术的进步、价格下降、可靠性提高，
26、换流站可用率的提高，直流输电技术的日益成熟，直流输电在电力系统中必然得到更多的应用。13直流输电概述直流输电指以直流电流传输电能，直流输电系统主要由换流站整流站和逆变站、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成。其中换流器是直流输电系统的核心，它完成交流和直流之间的变换，即ACDCDCAC。131国外直流输电技术的发展历史按照交、直流转换换流设备的发展过程，直流输电发展可分为一下几个阶段汞弧换流阀阶段1954年之前实验性阶段初始阶段特点1直流输电工程的参数比较低；2换流装置几乎都是采用低参数的汞弧阀；3发展速度较慢。直流输电技术在初始阶
27、段共有三个代表工程德国，瑞典，原苏联晶闸管换流阀阶段19541972发展阶段特点1汞弧阀参数有很大的提高；2直流输电具有多方面的目的水下，互联，远距离，大容量3技术提高很多。新型半导体换流设备的应用1972现在大力发展阶段特点1采用可控硅阀；2几乎全都是超高压；广东南方职业学院毕业论文第3页共41页3单回线路的输电能力比前阶段有了很大增加；4发展速度快。132直流输电技术的发展1、应用领域作为交流输电有力的补充（长距离大容量输电；联网；特殊条件下的输电）2、技术上的发展1设计标准化、系列化每一高压直流输电工程都是根据其介入系统的具体要求量身定做的，包括其额定直流功率、额定直流电压、性能要求等重
28、要参数都是按照接入系统的具体要求，优化选取的，还远没有交流设备那样标准化、系列化。规范化有利于设备设计、制造，降低设备成本、降低工程造价，促进直流输电发展。2换流阀应用更高参数的晶闸管，减少阀元件数；应用新型器件光直接触发日本三菱、德国西门子；电容换相技术CCC瑞典ABB改善换流站无功特性，减少无功消耗；强迫换相技术柔性直流输电技术减少换流站无功消耗，防止换相失败；户外式结构提高可靠性，降低成本。3滤波器连续性调谐改善性能；有源型减少占地；4直流控制保护硬件集成度进一步提高，提高系统可靠性；软件编程图示化、人机界面更友好；在线监测，自检功能提高、远方诊断；主机实时操作系统。5多端直流输电（更灵
29、活、经济）应用控制技术广东南方职业学院毕业论文第4页共41页如意大利本土科西嘉撒丁岛；拉地松尼可来桑迪旁开发直流断路器，形成直流网络。6特高压直流技术800KV、1000KV。直流输电发展到今天，在一次和二次设备层面均有了长足进步，其发展方向是在保证系统运行可靠的情况下不断提高运行电压、增大输送功率、降低系统损耗、发挥其快速可控性以提高电力系统的稳定性。一次设备发展的关键是制造和运输限制条件下提高设备的绝缘耐压水平，提高通流能力，研究合理的主电路拓扑，提高直流输电系统动态性能。二次设备发展技术趋势是不断提高设备可靠性，提高控制性能指标，提高协调控制能力。通过功能的合理集成、有序分布方便人机交互
30、，不断提高直流输电运行的集约化水平。14本章小结回顾直流输电工程的发展历史，我们能够清晰的看到技术是怎样一步步进步并且转换为生产力的，反过来生产实践的强劲需求又推动了技术的发展，两者互相促进，才导致了人类社会今天的发达和繁荣。今后直流输电工程一定会更加先进，为人类创造出更多发物质财富。广东南方职业学院毕业论文第5页共41页第二章直流输电21直流输电运行特性及其与交流输电的比较211直流输电的优点当输送相同功率时，直流线路造价低，架空线路杆塔结构较简单，线路走廊窄，同绝缘水平的电缆直流输电可以运行于较高的电压；直流输电的功率和能量损耗小；对通信干扰小；线路稳态运行时没有电容电流，没有电抗压降,沿
31、线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿；直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运行，因此可用以实现不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系；直流输电线本身不存在交流输电固有的稳定问题，输送距离和功率也不受电力系统同步运行稳定性的限制；由直流输电线互相联系的交流系统各自的短路容量不会因互联而显著增大；直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易并且迅速，可以实现各种调节、控制。如果交、直流并列运行，有助于提高交流系统的稳定性和改善整个系统的运行特性。212直流输电的缺点直流输电的发展也受到一些因素的限制。首先，直流输电的换流站比交流系统的变电所复杂、造价高、运行管理要求高；其次，换流装置（整流和逆
32、变）运行中需要大量的无功补偿，正常运行时可达直流输送功率的4060；换流装置在运行中在交流侧和直流侧均会产生谐波，要装设滤波器；直流输电以大地或海水作回路时，会引起沿途金属构件的腐蚀，需要防护措施。要发展多端直流输电，需研制高压直流断路器。广东南方职业学院毕业论文第6页共41页22直流输电的主要应用远距离大功率输电；联系不同频率或相同频率而非同步运行的交流系统；作网络互联和区域系统之间的联络线（便于控制、又不增大短路容量）；以海底电缆作跨越海峡送电或用地下电缆向用电密度高的大城市供电；在电力系统中采用交、直流输电线的并列运行，利用直流输电线的快速调节，控制、改善电力系统的运行性能。23直流输电
33、类型1、两端直流输电长距离大容量输电；2、多端直流输电增加灵活性，高压大容量直流开关问题；3、背靠背直流输电异步联网、非同步联网；4、柔性直流输电全控器件GTO，IGBT，容量问题。24直流输电线路的基本类型就其基本结构而言，直流输电线路可分为架空线路、电缆线路以及架空电缆混合线路三种类型。直流架空线路因其结构简单、线路造价低、走廊利用率高、运行损耗小、维护便利以及满足大容量、长距离输电要求的特点，在电网建设中得到越来越多运用。因此直流输电线路通常采用直流架空线路，只有在架空线线路受到限制的场合才考虑采用电缆线路。25直流输电系统的可靠性的具体指标直流输电系统的可靠性指标总计超过10项，这里只
34、介绍停运次数、降额等效停运小时、能量可用率、能量利用率四项主要可靠性指标。停运次数包括由于系统或设备故障引起的强迫停运次数。对于常用的双极直流输电系统，可分为单极停运，以及由于同一原因引起的两个极同时停运的双极停运。对于每个极有多个独立换流器的直流输电系统，停运次数还可以统计到换流器停运。广东南方职业学院毕业论文第7页共41页不同的停运代表对系统不同水平的扰动。降额等效停运小时直流输电系统由于全部或者部分停运或某些功能受损，使得输送能力低于额定功率称为降额运行。降额等效停运小时是将降额运行持续时间乘以一个系数，该系数为降额运行输送损失的容量与系统最大连续可输送电容量之比。能量可用率衡量由于换流
35、站设备和输电线路（含电缆）强迫和计划停运造成能量传输量限制的程度，数学上定义为统计时间内直流输电系统各种状态下可传输容量乘以对应持续时间的总和与最大允许连续传输容量乘以统计时间的百分比。能量利用率指统计时间内直流输电系统所输送的能量与额定输送容量乘以统计时间之比。26直流输电控制系统分层结构261直流控制系统的主要特征各层次在结构上分开,层次等级高的控制功能层次等级高的控制功能可以作用于其所属的低等级层次，且作用方向是单向的，即低等级层次不能作用于高等级层次；层次等级相同的各控制功能及其相应的硬、软件在结构上尽量分开，以减小相互影响；直接面向被控设备的控制功能设置在最低层次等级，控制系统中有关
36、的执行环节也属于这一层次等级，它们一般就近设置在被控设备近旁；系统的主要控制功能尽可能地分散到较低的层次等级，以提高系统可用率；当高层次控制发生故障时，各下层次控制能按照故障前的指令继续工作，并保留尽可能多的控制功能。复杂的控制系统采用分层结构，可以提高运行的可靠性，使任一控制环节故障所造成的影响和危害程度最小，同时还可提高运行操作和维护的方便性和灵活性。262直流控制系统的等级现代直流输电控制系统一般设有五个层次等级，从高层次等级至低层次等级分别为系统控制级、双极控制级、极控制级、换流器控制级、单独控制级和换流阀控制级。当每极只有一个换流单元时，为简化结构，极控制和换流器控制可以合并为一个广
37、东南方职业学院毕业论文第8页共41页级；当只有一回双极线路时，通常系统控制和双极控制合并为一级。在直流系统各换流站中，需指定其中的一个为主控制站，其他为从控制站。系统控制级和双极控制级设置在主控制站中，它通过通信系统发出控制指令，协调各换流站的运行。27本章小结随着科学技术学科的新发展为直流输电技术的应用开拓着广阔的前景，从直流输电运行特性与交流输电的比较到直流输电控制系统的分层结构可以知道，直流输电技术在日益成熟，今后直流输电在电力系统中必然会得到更多的应用。广东南方职业学院毕业论文第9页共41页第三章高压直流输电及特高压直流输电31高压直流输电系统的原件整流桥和叛变桥直流平波电抗器交、直流
38、滤波器无功功率补偿装置接地电极直流输电线交流断路器32HVDC运行特性及其与交流输电的比较1、输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/31/2；2、在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗；3、直流输电时，期两侧交流系统不需要同步运行，而交流输电必须同步运行；4、直流输电发生故障的损失比交流输电小；5、在直流输电线路中，当一极发生故障时，只需停运故障极，另一极仍可输送不少于一半功率的电能。但在交流输电线路中，任何一相发生永久性故障，就必须全线停电；6、特高压交流输电工程线路走廊宽度为90120M，可输送功率为6GW，而特高压直流输电工程输送功率
39、为64GW，其线路走廊宽度为7684M，可节约土地资源1630。33高压直流输电谐波的危害1、使电机、电容器等设备由于附加损耗增加而过热，缩短寿命；2、产生谐波放大甚至谐振，危及设备安全；3、引起电机机械振动；4、对电信设备产生干扰；5、使控制保护设备误动作；6、降低测量精度。广东南方职业学院毕业论文第10页共41页34换流器特征谐波特征谐波在假设条件下，换流器交流测的各相电流和直流侧的整流电压中所包含的谐波。即换流器交流测特征谐波和换流器直流侧特征谐波。341特征谐波分析的假设条件1、交流电源为对称的正弦波；2、交流输电系统及换流变压器主抗对称；3、不计交流系统中各元件的电阻及换流变压器的激
40、磁导纳；4、平波电抗器的电感为无穷大；5、晶闸管具有理想的开关特征；6、等间隔触发。342换流器交流测特征谐波影响谐波电流数值的因素1、换相角随着的增加，每次谐波有多个极值点，但总趋势为下降。2、触发角增加，各次谐波数值减小，但影响小。3、谐波次数HH增加，各次谐波数值减小。343换流器直流测特征谐波影响谐波电压数值的因素1、换相角随着的增加，每次谐波有多个极值点，但总趋势为上升。2、触发角增加，各次谐波数值增大。3、谐波次数HH增加，各次谐波数值减小。35高压直流联络线的分类1、单极HVDC联络线只有一极导线或者两极导线中只有一极导线上有电流在输送广东南方职业学院毕业论文第11页共41页电能
41、，单极系统可以采用正极性或者负极性，换流站出线端对地为正则为正极，为负则为负极。通常采用负极，因为电磁干扰和可听噪声因素。单极系统不同形式接线因其回线方式不同有大地回线、金属回线、双导线并联大地回线等3种方式。2、双极HVDC联络线采用两根导线，一正一负，每一端有两个额定电压的换流器串联在直流侧。正常运行时，两极电流相等，无接地电流，两极可独立运行。双极系统因中性点的接地方式不同有三种类型1双极中性点两端接地；2双极中性点一端接地；双极金属中线。3、同级HVDC联络线同级联络线导线数不少于两根，所有导线为同极性。36特高压直流输电的主要技术特点与特高压交流输电技术相比，UHVDC的主要技术特点
42、为（1）UHVDC系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力输送至负荷中心；（2）UHVDC控制方式灵活、快速，可以减少或避免大量过网潮流，按照送、受两端运行方式变化而改变潮流；（3）UHVDC的电压高、输送容量大、线路走廊窄，适合大功率、远距离输电；（4）在交直流混合输电的情况下，利用直流有功功率调制可以有效抑制与其并列的交流线路的功率振荡，包括区域性低频振荡，提高交流系统的动态稳定性；（5）当发生直流系统闭锁时，UHVDC两端交流系统将承受很大的功率冲击。37对于特高压直流输电线路导线型式的选择在特高压直流输电工程中，线路导线型式的选择除了要满足远距离安全传输电能外，还必须满足环境
43、保护的要求。其中，线路电磁环境限值的要求成为导线选择的最主要因素。同时，从经济上讲，线路导线型式的选择还直接关系到工程建设投资及运行成本。因此特高压直流导线截面和分裂型式的研究，除了要满足经济电流密度和长期允许载流量的要求外，还要在综合考虑电磁环境限值以及建设投资、运行损耗的情况下，通过对不同结构方式、不同海拔高度下导线表面场强和起晕电压的计算研究，以及对电场强度、离子流密度、可听噪声和无线电干扰进行分析，从而确定最终的导广东南方职业学院毕业论文第12页共41页线分裂型式和子导线截面。对于800千伏特高压直流工程，为了满足环境影响限值要求，尤其是可听噪声。38本章小结本章主要针对直流电的基本构
44、成和特征谐波展开讨论，并对特高压直流输电的技术和如何选择线路的导线型式进行加深的了解。近年来国家电网和南方电网公司逐步发展特高压输电技术，加快特高压电网建设，提升大范围优化配置能量资源的能力。广东南方职业学院毕业论文第13页共41页第四章柔性直流输电41柔性直流输电技术的特点柔性直流输电是以全控型电力电子器件、电压源换流器和新型调制技术为突出标志的新一代直流输电技术，具有无需无功补偿和电网支撑换相、占地面积和环境影响小等特点。从技术上来说，柔性直流输电是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，其采用最先进的电压源型换流器和全控器件，是常规直流输电技术的换代升级。相比于交流输电和常规直流输电，
45、在传输能量的同时，还能灵活地调节与之相连的交流系统电压。具有可控性较好、运行方式灵活、适用场合多等显著优点。柔性直流输电系统适用于可再生能源发电并网、孤岛和城市供电等方面，特别是在风力发电并网方面，柔性直流输电系统的综合优势最为明显。柔性直流输电技术在提高电力系统稳定性，增加系统动态无功支撑，改善电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷和三相不平衡等产生的问题，保障敏感设备供电等方面也都具有较强的技术优势。42柔性直流输电技术的优势与传统直流输电相比，柔性直流输电的优势主要体现在孤岛供电、有功功率与无功功率控制等方面。如在孤岛供电中，常规直流要求在岛上具备发电机组之类的电源点，而柔性直流只需设备启
46、动的电源。将有功功率和无功功率比作淋浴房中的热水管和冷水管，常规直流只能控制热水管，而柔性直流可以灵活调解冷水和热水的流向、水量、比例等。与交流输电相比，柔性直流输电的优势主要体现在长距离输电、新能源消纳、成本控制等方面。如在长距离电缆输电中，交流电缆越长，电能损耗越高，输送的有效电能越少，就像烧好的开水沿着管子往外送，管子越长，水温越低，末端用户就可能用不上热水；柔性直流这相当于一根保温管，直到末端用户，水温都是恒定的。更为重要的是，柔性直流输电可传输来自多个站点的风能、太阳能等清洁能源，通过大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心，为新能源并网、大广东南方职业学院毕业论文第14
47、页共41页城市供电等领域提供；一种有效的解决方案。43柔性直流输电技术开发的作用和意义柔性直流输电是构建智能化电网的重要装备，对于坚强智能电网的建设和电网的经济、安全、可靠运行，有着显著的促进作用，是改变大电网发展格局的战略选择。44柔性直流输电典型应用领域风电场并网；多端直流互联；太阳能发电并网；海上钻井平台/孤岛供电；特大城市供电；电网互联45柔性直流输电国内外发展现状柔性直流输电技术是当今世界上电力电子应用技术的制高点；目前国际上还只有ABB一家公司有商业运行的柔性直流输电工程；我国在柔性直流输电技术研究方面的起步相对较晚，与国际先进水平相比具有一定的差距；但由于柔性直流输电本身具有的巨
48、大优势，国内多个科研机构和高校都积极开展了柔性直流输电的相关研究工作，取得了显著的成果。2011年7月25日，我国自主研发的首个柔性直流输电上海南汇风电场工程正式投入运行，该工程额定电压为30KV，额定电流为300A，采用模块化多电平换流器拓扑。46国外对柔性直流输电的规划美、英、德3国都规划在2020年前建设50条左右的柔性直流输电线路。随着可断器件、直流电网制造水平的不断提高，柔性直流输电将会成为直流电网中最主要的输电方式。据有关数据显示，随着新能源的快速发展，柔性直流输电技术的市场需求将更加强劲，未来10年内，世界范围内的柔性直流输电市场规模将在1000亿元以上。然广东南方职业学院毕业论
49、文第15页共41页而，柔性直流输电还将面临如何实现高电压、大功率、架空线路使用、混合结构直流输电等方面的挑战。47柔性直流输电对可再生能源发展的意义从柔性直流输电技术本身来说，它能够给风电场提供良好的动态无功支撑，避免风电场的无功补偿设备投资，同时提供优异的并网性能，防止风电场的电压波动对交流系统的影响，并同时改善风电场对系统波动的抗干扰能力。由于能够提供电压支撑作用，它还能大幅度提升风电场在交流系统发生故障情况下的低电压穿越能力，另外，由于柔性直流输电不受距离限制，因此也是国外大型远距离海上风电场并网的唯一选择。基于以上显著优势，柔性直流输电目前已成为国际上公认的风电场并网的最佳技术方案。目前柔性直流输电换流站的单位成本大约为常规直流输电的15倍左右，但是随着技术的改进以及工程的大量应用，其造价也在逐渐降低。尤其是当传输距离较长时，使用柔性直流输电方案与交流输电相比其技术经济性就更为优越。因此在我国风电场尤其是海上风电场大规模开发利用越来越多的情况下，柔性直流输电技术的大规模推广应用，对于满足我国清洁高效的能源利用的需要，有着显著的意义。48柔性直流
