刘伟 任华 郑江勇 陈旭 赵永昱
（巴州供电有限责任公司 库尔勒市 841000）
摘要：随着大容量、有远距离特高压直流输电的建设，以及对于能源的迫切需求，大规模风电场和光伏电站经直流外送系统接入方案及其稳定性成为国内外的研究热点。目前，国内外许多专家对大规模风电经直流输电系统外送方案做了很多研究，本文在此基础上，通过PSASP(电力系统综合稳定程序)搭建了风光火打捆特高压直流外送系统的网架结构，并仿真分析了特高压直流输电的输送极限。为更好的提高电网的输送能力提出借鉴和理论参考依据。
关键字：风电场；特高压直流输电；输电能力
Abstract：As the large capacity, long distance for the construction of the HVDC transmission, as well as the urgent demand for energy, l large-scale wind farms and solar power plants by direct delivery system access scheme and its stability has become a hot research at home and abroad. At present, many experts at home and abroad for large-scale wind power by external DC power transmission system to send the program to do a lot of research on the basis of this article, On this basis, through PSASP (integrated power system stability program) to build a wind, light, fire bundling HVDC grid structure delivery systems, And the simulation analysis of the UHV DC power transmission limit. To better improve power grid transmission capacity of the proposed theory of reference and reference.
keywords: Wind farm; Uhv dc transmission; Transmission capacity
引言
±800kV特高压直流输电工程的投入运行，使得某地区电网成为交流直流互联系统，电网的网架结构变的复杂化、多样化，涌现出了大量新的稳定问题。由于±800kV特高压直流输电工程需要传送大量的功率，已经超过交流外送通道的输送功率。由于交流外送通道输送功率的能力有限，当直流输送通道发生故障时，送端主网将会有大量的功率无法送出，而受端电网将会损失大量的电源，导致送受端电网出现严重的失稳问题。外加大规模风电、光伏等新能源作为特高压直流的配套电源并入新疆电网，一旦出现故障，将会导致大量的风机、光伏电站脱网。因此，研究特高压直流输电能力并提高交直流系统的稳定性是目前亟需解决的问题。
1 特高压直流输电系统模型建立
（1）发电机模型
图1 直流系统基本控制特性示意图
Fig.1 The basic characteristics of the control system schematic DC
如图1所示是特高压直流输电系统的基本控制方式示意图，图(a)中直线AB为定触发角控制、BG为定直流电流控制、EM为定最小触发角控制，以上是整流器配备的控制方式。直线CN、DN分别是定电压控制和定熄弧角控制，配合定电流控制(直线MF)构成逆变器的控制方式。
当直流系统以稳定状态运行时，工作在N点，即稳态运行点。稳态运行点N处的控制方式为：整流侧是定电流控制方式，逆变侧是定电压控制或定熄弧角控制方式；当整流侧电压降低、逆变器电压升高时，整流侧自动转变为定最小触发角控制方式，逆变侧则自动转变为定电流控制，则稳态运行点变为M点。整流侧的定电流控制值必须要大于逆变侧定电流控制值，这样可以避免两侧的电流调节器同时工作时引起系统运行不稳定，这就是我们所说的电流裕度特性。直流系统在稳态运行时或者受到瞬时扰动时，必须保持一定得电流裕度，否则直流系统就会崩溃。实际运行中大部分的直流系统的电流裕度值得设置为额定直流电流的10%，也就是0.1p.u.。如果电流裕度值取值太大时，当系统发生自动转变控制方式时，会使得直流的输送功率减少；如果电流裕度值取得太小时，当直流系统遇到微小的扰动时，有可能会造成直流输电系统的不稳定。
图1(b)为实际的直流系统控制特性，也称为电流裕度的平滑转换特性。当受端交流系统的短路容量较小时，整流侧的定触发角控制特性(直线AB)的斜率将会小于逆变侧的定熄弧角控制特性(直线AB)的斜率，此时，整流侧和逆变侧的电流调节值将会在两个定电流值之间来回波动，导致系统没有一个稳定的运行点。因此，在实际的运行控制系统中都配置了电流平滑转换特性，当直流系统的电流在两侧换流站电流整定值之间时，我们可以按电流差值增加熄弧角的值，从而使逆变侧的控制方式变为直线MN，即
式中k—常数，应该适当地选取k值。
2特高压直流输电能力分析
2.1特高压直流概况
本文研究的是±800kV直流输电工程是双极直流系统，系统包括2个完整单极，每个完整单极由2个12脉
动换流单元串联组成。换流变压器采用单相双绕组型式，平波电抗器采用干式、每站每极在极线、中性线上分别布置3个、单个电感值为50mH的线圈。换流阀为户内悬吊式空气绝缘水冷却可控硅阀。每极装设1组四调谐直流滤波器。为了有效消除直流系统产生的无线电干扰，在换流器的直流侧高压端出口处配置RI阻波电感；交流侧换流变压器进串引线上配置RI滤波电容器。
(2)直流配套无功补偿
哈密换流站共布置16 组交流滤波器，总无功补偿容量3880Mvar，其中4组BP11/13型交流滤波器，单组容量 230Mvar，4组 BP24/36 型交流滤波器，单组容量 230Mvar，3组 HP3 型交流滤波器，单组容量 230Mvar，5 组并联电容器，单组容量 270Mvar。
2.2输送极限分析
在不同配套火电电源情况下，为保证特高压直流单极闭锁情况下，系统电压稳定，不采取任何安控措施，特高压直流输电能力如表1所示。
3 结论
图3 直流配套无功补偿装置拓扑结构图
Fig.3 DC supporting reactive power compensation device topology
本文通过PSASP仿真程序建立了发电机模型以及特高压直流输电的系统模型并建立了其控制系统模型，使其并入某地区主网，通过仿真特高压直流单机闭锁情况下其输电能力极限以及外送功率极限，得出：当配套电源0机投入运行时的受限故障以及配套电源8机运行时的受限故障。为特高压直流输电的稳定运行提供参考依据。
表1特高压直流输电能力计算结果
Tab.1 UHV DC transmission capacity calculations
参考文献
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作者简介
刘伟(1982),男，本科，研究方向为电力工程与管理，
Ｅ-mail:181108243@qq.com;
任华（1986），男，硕士研究生，研究方向为电力系统稳定与控制，E-mail：rh2011kaoyan@163.com；
郑江勇（1969），男，本科，研究方向电气工程及其自动化E-mail：1362494997@QQ.com;
陈旭（1987），男，本科，研究方向电气工程及其自动化E-mail：xjkschenxu@163.com;
赵永昱（1982），男，本科，研究方向电气工程及其自动化E-mail：27956329@QQ.com;
论文作者:刘伟,任华,郑江勇,陈旭,赵永昱
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
标签：电流论文; 系统论文; 特高压论文; 电网论文; 能力论文; 方式论文; 滤波器论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;