直流輸電系統基本調節論文

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1.1直流輸電系統可以從如下兩個方面調節輸送的直流電

和直流功率：

1)調節整流器的觸發滯后角或逆變器的觸發超前角，即調節加到換流閥控制極或柵極的觸發脈沖的相位，簡稱控制極調節。

2)調節換流器的交流電勢，一般靠改變換流變壓器的分接頭來實現。

用控制極進行調節，不但調節范圍大，而且非常迅速，是直流輸電系統的主要調節手段。調節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節的補充。

1.2控制極調節方式

控制極調節通常采用兩種調節方式：整流側均采用定電流調節方式，逆變側常采用定關斷余裕角調節或定電壓(直流)調節方式之一。

1)定電流定關斷余裕角調節

一般在整流器上都裝有定電流調節裝置，自動地保持電流為定值。定電流調節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基本的調節方式。定電流調節的基本原理是把系統實際電流和電流整定值進行比較，當出現差別時，便改變整流器的觸發角，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態特性。設原運行點為A，整流器觸發角，直流電流為。若由于某種原因逆變側交流電壓從下降到，而整流器又無自動調節時，則新的運行點將移到B''''點，電流大于。當裝有電流調節器時，則在它的作用下，。角迅速地增大到，使工作點從A移向B，最后穩定在B點，電流便恢復到Ida。同理，逆變側的電壓升高或整流側的交流電壓波動時，也能保持等于。可見在電流調節器的作用下，運行點將在垂直線AB上移動。直線AB即整流器定電流調節器的伏安特性，稱為定電流特性。定電流特性有一定的范圍，當逆變側交流電壓上升或整流側交流電壓下降超過某一定值時，即使電流調節器將角減少到上限值，電流也不能恢復正常，因而整流器被限制在=特性上運行。這時系統運行在定特性和定特性的交點上(C點)，這時即使成穩定運行，也容易引起電流大幅度波動，為了保證逆變器的安全運行，減少發生換相失敗的幾率，要求逆變器的關斷越前角不小于關斷余裕角(包括可控硅正向阻斷能力恢復時間所對應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，又希望它在較小的角狀態下運行。因此逆變器一般都設有定關斷余裕角的調節裝置，使其運行在定特性上。為了克服上述缺點，在逆變側也裝有電流調節器，其電流整定值比整流側的小一個電流裕額，即為。在正常時，系統運行在整流側定電流特性與逆變側定特性的交點。當逆變側交流電壓上升或整流側交流電壓下降較多，致使整流側轉入定運行時，逆變側即轉入定電流運行，系統的運行點分別移到B或C點。運行在這些點都是穩定的，僅運行電流略有減小。設置電流裕額是為了避免兩側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)調節方式

在這種方式中整流器仍按定電流調節，逆變器則按直流線路末端(或始端)電壓保持一定的方式調節。定電壓調節的原理和定電流調節相似，僅反饋量或被調節量改為相應的直流電壓。為了防止換相失敗，逆變器仍需裝設調節器，不過它只有在時才進行調節，因此又稱為限制器。這種調節方式適用于受端交流系統等值(短路)阻抗較大(弱系統)的場合，它有利于提高換流站交流電壓的穩定性。定電壓調節的另一優點是，在輕負載(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。定電壓調節方式的缺點是：在額定條件運行時為了保證直流電壓有一定的調節范圍，逆變器的角略大于，也就是系統運行點要在定特性之下，此時逆變器的額定功率因數和直流電壓要比定關斷余裕角調節方式的要低一些，亦即消耗的無功功率較多，換流器的利用率較低。不過，如果在角偏離值不大的范圍內，把限制器的響應速度做得比定電壓調節的慢一些，則滿負載時逆變器也可運行于~的狀態。

1.3.1定功率模式

定功率控制模式是直流輸電工程的主要控制方式。根據這一控制方式，控制系統應當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節器的電流整定值來實現的。對于一個單極直流輸電系統，將單極功率定值除以直流電壓之和，便得到了直流電流調節器的電流定值。這種控制方式可以充分發揮直流電流調節回路的快速響應特性。另外，為了防止在暫態過程中，電流定值因直流電壓可能產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，也可將其它功率調制信號疊加在功率定值上，以實現需要的功率調制功能。

功率控制應當保證在雙極對稱運行情況下，流過每一直流極導體的電流相等，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，流過每一直流極導體的電流也應該相等。當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，才容許接地電流增大。如果直流系統某一極的輸電能力下降，導致實際的直流傳輸功率減小，那么雙極功率控制應當增大另一極電流，自動而快速地把直流傳輸功率恢復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荷水平，或短時過負荷水平。當流過極線的電流超過設備的連續過負荷能力時，功率控制應當向系統運行人員發出報警信號，并在使用規定的過負荷能力之后，自動地把直流功率降低到安全水平。當一極閉鎖或清除直流線路故障時，雙極功率控制應將故障極損失的功率盡可能轉移到健全極。

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路的響應比定功率控制環路快，因而直流系統在遭受劇烈擾動時，可以考慮把控制方式從定功率控制切換到定電流控制，以提高系統穩定性。

在定功率控制模式情況下，若兩換流站間通信回路發生故障時，控制系統則從定功率控制自動轉換到定電流控制，此時逆變站應自動保持電流裕度。這兩種控制方式之間的切換應當是平穩的。當兩換流站間通信故障時間較長，但站間還可以通過電話聯系的情況下，控制系統應仍能允許直流系統繼續運行，這種控制方式叫做應急電流控制方式。由于站間通信是以極為基礎設置的，因而應急電流控制也應各極分別設置。