摘要：以直流输电系统作为辅助方式，可大大提高交流供电的稳定性。本文将分析直流输电过程的控制方式，并分析定电流控制和定功率控制对电网稳定性的影响，目的是在当前直流控制方式兴起的基础上强化直流控制效果，促进电网稳定运行。
关键词：直流输电；直流控制；电网稳定性
目前我国部分地区开始试应用直流输电系统进行交流输电电网的辅助控制，并通过实践发现直流输电中配置特定的电流控制器和相应的调制方式，可以提高交流输电系统的稳定性，既保证了交流输电系统的优点，又对其部分性能进行了优化。因此研究直流控制方式及其对电网稳定性的影响对我国电力规划发展非常重要。
1.直流控制
1.1控制方式
改变直流输电系统基础参数进行交流输电系统响应的主要方式包括两种，一种是定电流控制，这种控制方式需要直流输电系统保持恒定的电流，从而使得交流输电系统呈现周期性功率变化，另一种方式是定功率控制，这种方式可以精准、高效地调节直流输电系统的功率，使得输电功率保持恒定，但该控制方式主要是通过电流信号反馈信息进行响应调节，与定电流控制有相通之处。如下图1所示，在定电流控制方式中，Udr指的是直流输电系统中整流侧的空载电压，Udi 指的是直流输电系统中逆变侧的空载电压，整个直流电路形成直流电流I，输电线路产生一定的直流电阻R。
关系式中，换相电感 Lr和 Li、直流电路等效电阻 R在直流电路设计完成后为固定参数，无法进行调节控制，因此只能进行其他参数的改变来进行直流控制。主要控制参数改变方式如下：
（1）以改变控制极的方式调节直流电路中换流器脉冲响应的相位变化以改变整流侧脉冲滞后角α或逆变侧脉冲越前角β；
（2）通过改变换流器的部分装置调节换相电压 Er或 Ei
第一种控制方式采用灵活的控制极进行响应调节，不仅实现控制的时间短，而且响应效率较高；第二种方式与第一种方式相比实现控制消耗的时间较长，并且实际调节时受限因素较多，难以达到良好的控制效果，主要是因为这种方式的运用需要变更变压器部件的机械位置，因此实际控制方式中应以第一种方式为主，第二种方式进行辅助控制，能够起到良好的控制效果。
定功率控制方式需要以整流侧定电流控制方式为基础，首先使用外加电压进行直流电路干预，通过定参数调节测定直流电压 Ud，结合固定参数计算求出功率整定值 Pd0，然后将将其与Ud的比值记作电流整定值 Id0，通过电流整定值与定向改变电路参数所响应出的电流信号 Id作差，根据差值改变整流侧脉冲滞后角，使电流控制器产生响应，改变电流大小，从而使直流电路功率在相互响应的状态下保持不变。
由此看出，定功率控制方式是在定电流控制方式的基础上进行附加部件的调节，促使外加电流和直流电路中的实际电流形成相互影响，并产生反馈信号，根据电流反馈信号进行直流电路中相应参数的控制调节，从而维持整个直流电路功率与叠加电流的相对恒定，在此基础上实现直流电路对其两端交流电路的控制。
1.2极控
极控中心是实现整个直流输电系统基本控制的关键，如下图2所示，极控中心借助选择器实现对整流侧和逆变侧的基础控制功能，CCC指的是定电流控制，CPC指的是定功率控制，两种控制方式在不同直流电路控制参数下会形成不同的电流整定值，利用选择器可将整流侧电流整定值归置为其中一种电流较小的控制方式，避免直流电路运行过程中电压突变造成电流突变，产生电路冲击威胁。在逆变侧中，除了采用CCC控制方式外，还结合CV、CEA两种控制方式，后两种控制方式分别是指定电压控制和定熄弧角控制，与整流侧不同，逆变侧利用控制器选择不同控制方式下产生电流整定值最大的控制方式，目的是结合最大电流整定值与实际电流信号差值进行电流控制器的变更，促使逆变侧脉冲越前角发生响应，从而起到调节直流输电电压的效果。综合来看，当直流电路处于稳定运行状态时，整流侧负责直流电路电流的调节，逆变侧则负责直流电路电压的调节。
图2极控主要功能
一般运行时，逆变侧只能通过改变电压来进行电路控制，无法定向改变直流电路电流，仅仅对整流侧的定电流控制起辅助作用，但整流侧和逆变侧同时受到两段交流电路影响造成整流侧电压突降、逆变侧电压突增时，整流侧脉冲滞后角发生响应降低，甚至达到最小值 5°。此时逆变侧被迫使用定电流控制方式，以电流变化响应电压变化，保证逆变侧直流电路功率相对稳定。
逆变侧的电流变化可能会引起整流侧的电流交变，造成直流电压运行不稳定，促使逆变侧固定参数电流整定值 Id0i比整流侧固定参数电流整定值 Id0r之间产生较大的差距。因此需要对整流侧进行主动电压调节，例如将整流侧脉冲滞后角α进行定位控制，以避免整个直流电路中产生过电压的威胁。如果直流输电系统采用定功率控制方式，可以启用低压限电流功能适当降低低压限，避免逆变站受交流输电电路的影响产生电压突降现象，提升整个直流电路的电流，需要注意的是提升直流电路电流的同时不能过快，避免电流突增发热过多损坏内部元件。
2.直流控制方式在电网中的应用
2.1电流控制器的运用
通常通过电流控制器进行两种控制方式的辅助调节，电流控制器主要有两种，第一种电流控制器以 PI控制器为载体，其构成部件较为简化明了，但用于电路控制效果却很好，不仅响应速度快，而且能够对电路特定参数起到良好的调节效果。第二种电流控制器以PID控制器为载体，采用微分处理方式进行数据处理，有效降低电流信号误差。两种电流控制器对电网运行控制效果如下图4所示∶
图4不同电流控制器的控制曲线
由图中走势判断分析，第一种以PI控制器为载体的电流控制器对电网稳定性控制效果较好，实际应用中，可以控制直流电路的参数，进行动态调节控制，使得直流控制系统更加稳定有效。
2.2直流调制对电网的影响
直流调制是定功率控制方式中的辅助控制部分，一般来讲，定功率控制方式需要以定电流控制方式为基础，在特殊情况下，如果将定功率控制作为主要控制方式，则需要借助直流调制帮助定功率控制实现控制效果，直流调制对电网运行有一定的干预效果，其对电网稳定性的影响如下图5所示∶
图5直流调制对电网稳定性的影响
由图中可以看出，直流调制能够帮助直流电网系统抵抗两端交流电网产生的无规律性变化，增加整个电网运行的阻尼作用，从而使电网运行稳定性效果得到强化。
结束语
通过直流控制方式的研究可以总结出，定功率控制需要借助其他控制方式或设备才能实现直流输电电路的完整控制，而定电流控制中直流输电电路容易受交流电路变化影响，因此实际电网运行中，可以将两种控制方式结合，并辅以电流控制器和直流调制模式进行综合控制，能够明显提高直流电路的运行控制效果，从而使得直流电路产生对交流电网的阻尼响应，达到动态输电控制效果，提高整体输电电网的稳定性。
参考文献：
[1]滕予非，张鹏，井实，史华勃，严磊，张宏图.考虑RAML环节的特高压直流整流侧动态响应特性及其对送端交流电网稳定性影响[J].电力系统保护与控制，2018，46（03）：75-82.
论文作者:杨楠,张志坚,董晋阳,王卫,董楠
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：电流论文; 方式论文; 电路论文; 电网论文; 功率论文; 控制器论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第25期论文;