淺談直流輸電系統(tǒng)的基本調(diào)節(jié)方式及其特性

1、淺談直流輸電系統(tǒng)的基本調(diào)節(jié)方式及其特性     論文關(guān)鍵詞：控制調(diào)節(jié)方式 定功率模式 定電流模式 論文摘要：直流輸電系統(tǒng)的基本調(diào)節(jié)方式對整個直流輸電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)起決定性的作用，近幾年來一直被完善和更多的應(yīng)用。      1.1直流輸電系統(tǒng)可以從如下兩個方面調(diào)節(jié)輸送的直流電  和直流功率：   1)調(diào)節(jié)整流器的觸發(fā)滯后角或逆變器的觸發(fā)超前角 ，即調(diào)節(jié)加到換流閥控制極或柵極的觸發(fā)脈沖的相位，簡稱控制極調(diào)節(jié)。   2)調(diào)節(jié)換流器的交流電勢，一般靠改變換流

2、變壓器的分接頭來實現(xiàn)。  用控制極進行調(diào)節(jié)，不但調(diào)節(jié)范圍大，而且非常迅速，是直流輸電系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)手段。調(diào)節(jié)換流變壓器分接頭則速度緩慢且范圍有限，所以只作為控制極調(diào)節(jié)的補充。  1.2控制極調(diào)節(jié)方式  控制極調(diào)節(jié)通常采用兩種調(diào)節(jié)方式：整流側(cè)均采用定電流調(diào)節(jié)方式，逆變側(cè)常采用定關(guān)斷余裕角調(diào)節(jié)或定電壓(直流)調(diào)節(jié)方式之一。   1)定電流定關(guān)斷余裕角調(diào)節(jié)  一般在整流器上都裝有定電流調(diào)節(jié)裝置，自動地保持電流為定值。定電流調(diào)節(jié)不但可以改善直流輸電的運行性能。同時也可以限制過電流和防止換流器過載，所以它是直流輸電系統(tǒng)基本的調(diào)節(jié)方式。定電流調(diào)節(jié)

3、的基本原理是把系統(tǒng)實際電流和電流整定值進行比較，當(dāng)出現(xiàn)差別時，便改變整流器的觸發(fā)角，使差值消失或減少，以保持等于或接近于。圖3.2(a)表明它的工作原理和穩(wěn)態(tài)特性。設(shè)原運行點為A，整流器觸發(fā)角，直流電流為。若由于某種原因逆變側(cè)交流電壓從下降到，而整流器又無自動調(diào)節(jié)時，則新的運行點將移到B點，電流大于。當(dāng)裝有電流調(diào)節(jié)器時，則在它的作用下，。角迅速地增大到，使工作點從A移向B，最后穩(wěn)定在B點，電流便恢復(fù)到Ida。同理，逆變側(cè)的電壓升高或整流側(cè)的交流電壓波動時，也能保持等于?？梢娫陔娏髡{(diào)節(jié)器的作用下，運行點將在垂直線AB上移動。直線AB即整流器定電流調(diào)節(jié)器的伏安特性，稱為定電流特性。定電流特性有一定

4、的范圍，當(dāng)逆變側(cè)交流電壓上升或整流側(cè)交流電壓下降超過某一定值時，即使電流調(diào)節(jié)器將角減少到上限值，電流也不能恢復(fù)正常，因而整流器被限制在=特性上運行。這時系統(tǒng)運行在定特性和定特性的交點上(C點)，這時即使成穩(wěn)定運行，也容易引起電流大幅度波動，為了保證逆變器的安全運行，減少發(fā)生換相失敗的幾率，要求逆變器的關(guān)斷越前角不小于關(guān)斷余裕角 (包括可控硅正向阻斷能力恢復(fù)時間所對應(yīng)的角度和一定的安全裕度)。另外，為了盡可能提高逆變器的功率因數(shù)，又希望它在較小的角狀態(tài)下運行。因此逆變器一般都設(shè)有定關(guān)斷余裕角的調(diào)節(jié)裝置，使其運行在定特性上。為了克服上述缺點，在逆變側(cè)也裝有電流調(diào)節(jié)器，其電流整定值比整流側(cè)

5、的小一個電流裕額，即為。在正常時，系統(tǒng)運行在整流側(cè)定電流特性與逆變側(cè)定特性的交點。當(dāng)逆變側(cè)交流電壓上升或整流側(cè)交流電壓下降較多，致使整流側(cè)轉(zhuǎn)入定運行時，逆變側(cè)即轉(zhuǎn)入定電流運行，系統(tǒng)的運行點分別移到B或C點。運行在這些點都是穩(wěn)定的，僅運行電流略有減小。設(shè)置電流裕額是為了避免兩側(cè)定電流特性重迭而引起運行點漂移不定。一般取 = (0.1 1.15) ，以保證計及兩側(cè)電流測量誤差后，兩條定電流特性不至于重疊。 2)定電流和定電壓(直流)調(diào)節(jié)方式  在這種方式中整流器仍按定電流調(diào)節(jié)，逆變器則按直流線路末端(或始端)電壓保持一定的方式調(diào)節(jié)。定電壓調(diào)節(jié)的原理

6、和定電流調(diào)節(jié)相似，僅反饋量或被調(diào)節(jié)量改為相應(yīng)的直流電壓。為了防止換相失敗，逆變器仍需裝設(shè)調(diào)節(jié)器，不過它只有在時才進行調(diào)節(jié)，因此又稱為限制器。這種調(diào)節(jié)方式適用于受端交流系統(tǒng)等值(短路)阻抗較大(弱系統(tǒng))的場合，它有利于提高換流站交流電壓的穩(wěn)定性。定電壓調(diào)節(jié)的另一優(yōu)點是，在輕負(fù)載(直流電流小于額定值)運行時，由于逆變器的角比滿載運行時大，對防止換相失敗更為有利。定電壓調(diào)節(jié)方式的缺點是：在額定條件運行時為了保證直流電壓有一定的調(diào)節(jié)范圍，逆變器的角略大于，也就是系統(tǒng)運行點要在定特性之下，此時逆變器的額定功率因數(shù)和直流電壓要比定關(guān)斷余裕角調(diào)節(jié)方式的要低一些，亦即消耗的無功功率較多，換流器的利用率較低。不

7、過，如果在角偏離值不大的范圍內(nèi)，把限制器的響應(yīng)速度做得比定電壓調(diào)節(jié)的慢一些，則滿負(fù)載時逆變器也可運行于 的狀態(tài)。       1.3.1定功率模式  定功率控制模式是直流輸工程的主要控制方式。根據(jù)這一控制方式，控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)將指定的功率測控點的直流功率，保持在主控站運行人員整定的功率定值上。一般把直流功率測控點設(shè)在整流站直流線路的出口。   通常，對直流輸電輸送功率的控制是通過改變直流電流調(diào)節(jié)器的電流整定值來實現(xiàn)的。對于一個單極直流輸電系統(tǒng)，將單極功率定值除以直流電壓之和，便得到了直流電流調(diào)節(jié)器的電流定值。

8、這種控制方式可以充分發(fā)揮直流電流調(diào)節(jié)回路的快速響應(yīng)特性。另外，為了防止在暫態(tài)過程中，電流定值因直流電壓可能產(chǎn)生劇烈變化而大幅度波動，需要對直流電壓信號進行濾波處理。  直流功率定值及功率從一個定值向另一個定值的變化率由運行人員給定。另外，也可將其它功率調(diào)制信號疊加在功率定值上，以實現(xiàn)需要的功率調(diào)制功能。   功率控制應(yīng)當(dāng)保證在雙極對稱運行情況下，流過每一直流極導(dǎo)體的電流相等，盡量減少接地極電流。同理，對于單極非大地回線方式運行的系統(tǒng)，流過每一直流極導(dǎo)體的電流也應(yīng)該相等。當(dāng)采用大地回線方式或雙極運行時，由于受到條件的限制或其它原因不可能使極線電流達到平衡，才容許接地

9、電流增大。如果直流系統(tǒng)某一極的輸電能力下降，導(dǎo)致實際的直流傳輸功率減小，那么雙極功率控制應(yīng)當(dāng)增大另一極電流，自動而快速地把直流傳輸功率恢復(fù)到盡可能接近功率定值水平，另一極的電流可以增大到該極的固有過負(fù)荷水平，或短時過負(fù)荷水平。當(dāng)流過極線的電流超過設(shè)備的連續(xù)過負(fù)荷能力時，功率控制應(yīng)當(dāng)向系統(tǒng)運行人員發(fā)出報警信號，并在使用規(guī)定的過負(fù)荷能力之后，自動地把直流功率降低到安全水平。當(dāng)一極閉鎖或清除直流線路故障時，雙極功率控制應(yīng)將故障極損失的功率盡可能轉(zhuǎn)移到健全極。  1.3.2定電流模式  所謂定電流控制模式，就是保持直流極線電流為整定值。由于通常定電流控制環(huán)路的響應(yīng)比定功率控制環(huán)路快，因而直流系統(tǒng)在遭受劇烈擾動時，可以考慮把控制方式從定功率控制切換到定電流控制，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。   在定功率控制模式情況下，若兩換流站通信回路發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)則從定功率控制自動轉(zhuǎn)換