探討直流電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究
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1.1直流電網(wǎng)的概念
在把直流傳輸線和直流側(cè)相互連起來(lái)，就會(huì)成為“一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”或“多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)”的形式，這樣就可以組成一個(gè)真正的直流電網(wǎng)，一個(gè)交流系統(tǒng)在經(jīng)過一個(gè)換流站時(shí)會(huì)與直流電網(wǎng)連接，換流站之中有這很多條直流線路在通過直流斷路器時(shí)連接，在出現(xiàn)故障的時(shí)候，可以使用斷路器來(lái)有選擇性進(jìn)行拆除線路和換流站。像所有的直流電網(wǎng)都擁有這以下的特點(diǎn)：1）換流站等數(shù)量可以減少，這就要在每一個(gè)交流電網(wǎng)連接點(diǎn)設(shè)置一處，這不光可以大幅建設(shè)成本，還可以減少整體的傳輸所需要的損耗；2）而所有的換流站可以單個(gè)地傳輸(發(fā)送或接收)功率，還可以在不影響其他換流站傳送狀態(tài)狀態(tài)下把自己的傳輸狀態(tài)由發(fā)送/接收變?yōu)榻邮?發(fā)送；3）擁有更多的冗余，就算是有這一個(gè)停運(yùn)了，其他的還依舊可靠。
1.2直流電網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段
在這種各直流電網(wǎng)是在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直流輸電和多端直流輸電基礎(chǔ)之中所發(fā)展起來(lái)的，這只是個(gè)簡(jiǎn)單的多端系統(tǒng)，可以看成帶N干分支的直流母線。這是一種最為簡(jiǎn)單的多端直流輸電系統(tǒng)，這個(gè)原來(lái)是沒有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)或冗余，這并不只是是一個(gè)的“電網(wǎng)”，所以該階段拓?fù)淅餂]有冗余。這些母線都是為交流母線，像傳統(tǒng)的輸電線路背連接在2個(gè)換流站中的直流線路所取代。這個(gè)階段最有用的問題是就是需要大量的換流站。一個(gè)普通的大電網(wǎng)，慣例支路的數(shù)量都是節(jié)點(diǎn)數(shù)量正題的1.5倍，所以要求換流站數(shù)為2×1.5×直流節(jié)點(diǎn)。如果使用第3種拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)，就要直流節(jié)點(diǎn)數(shù)和換流站數(shù)量相同。在換流站所在直流電網(wǎng)中是最貴的、靈敏度最高的、損耗最多的部件。在和階段2相比之中，不是每個(gè)直流線路的兩端都可以換流站，這只不過是通過換流站將直流電網(wǎng)與交流電網(wǎng)融合到了一起。在單個(gè)直流電網(wǎng)中，并不是每個(gè)都可以自由連接的，并不是只作為異步交流電網(wǎng)的設(shè)備連接。
1.3直流電網(wǎng)技術(shù)的挑戰(zhàn)先
在的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直流輸電技術(shù)及工程都是已經(jīng)比較成熟的了，不過在創(chuàng)建未來(lái)直流時(shí)電網(wǎng)會(huì)有著眾多的難題，本文下面幾個(gè)方面進(jìn)行突破。
（1）直流電網(wǎng)仿真技術(shù)。
直流電網(wǎng)同樣有著離線仿真和實(shí)施仿真。離線仿真技術(shù)是通過在計(jì)算機(jī)上為直流電網(wǎng)所建立數(shù)學(xué)模型，靠這個(gè)來(lái)通過數(shù)學(xué)方法進(jìn)行解決，在仿真研究時(shí)。想要對(duì)直流電網(wǎng)使用離線仿真，就必須建立電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型，在直流電網(wǎng)和交流電網(wǎng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、原理上存都有這本質(zhì)的不同，所以直流電網(wǎng)仿真的數(shù)學(xué)模型一定要重新的建立?，F(xiàn)在國(guó)際上的仿真研究的全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真是發(fā)展的趨勢(shì)，不過因?yàn)橹绷麟娋W(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，在潮流的部分還有協(xié)調(diào)控制也都相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，像直流電網(wǎng)所實(shí)施系統(tǒng)仿真，尤其是直流換相的特征和控制保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)仿真技術(shù)的要求都十分的高。
（2）直流電網(wǎng)控制技術(shù)。
如同電網(wǎng)頻率是交流系統(tǒng)中有功功率的平衡和重要指標(biāo)都相同，直流網(wǎng)絡(luò)中的平衡指標(biāo)便是就是直流電壓。但是二者不平衡的話，P1>P2，則UDC升高；P1<P2，則UDC降低。如下圖因?yàn)橹绷麟娋W(wǎng)是保護(hù)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間需要都非常的高，所以在歷史的交流系統(tǒng)保護(hù)，如過電流保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)還有距離保護(hù)等，都不適合用在直流的電網(wǎng)上。如，經(jīng)過電流保護(hù)就是指電流如果超過了一定的臨界時(shí)所進(jìn)行的保護(hù)動(dòng)作(如令斷路器跳閘)的一種十分簡(jiǎn)單措施和保護(hù)。
（3）直流電網(wǎng)廣域測(cè)量及故障檢測(cè)技術(shù)。
應(yīng)用于交流電網(wǎng)的廣域測(cè)量系統(tǒng)是由于基于全球自行定位的系統(tǒng)相量測(cè)量的裝置群還有其通信系統(tǒng)構(gòu)成的，動(dòng)態(tài)地測(cè)量和考慮電力系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)相的量和發(fā)電機(jī)功角，還可以廣泛地使用在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和其動(dòng)態(tài)的控制還有分析的更多領(lǐng)域。直流電網(wǎng)可以廣泛的協(xié)調(diào)和控制保護(hù)等狀態(tài)發(fā)的計(jì)、電壓穩(wěn)定性分析、故障檢測(cè)和處理等各個(gè)方面都要使用有利于直流系統(tǒng)的廣域等測(cè)量技術(shù)。
2結(jié)語(yǔ)
多端直流輸電是直流電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)階段，能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電和多落點(diǎn)受電，具有換流站數(shù)量大大減少、換流站可以單獨(dú)傳輸功率、可靈活切換傳輸狀態(tài)和高可靠性的優(yōu)勢(shì)。直流電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與交流電網(wǎng)的相應(yīng)技術(shù)存在一定的共同之處，是由于直流電網(wǎng)中的慣性環(huán)節(jié)較少，通過上文論述，對(duì)相關(guān)問題有了一些大概了解。
作者：楊陽(yáng) 單位：華北電力大學(xué)
