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摘要：本文分析了影响直流输电系统能力的因素，在MATLAB中搭建交直流系统模型，并通过仿真分析交直流系统相互作用特性的分析，研究影响直流输电系统输送能力的主要因素。仿真结果表明短路比越大，系统输电能力越强。关断角越大，消耗的无功也越大，换流站交流母线电压越低。
关键字：直流输电，输送能力，短路比
1引言
对于交流输电系统，限制其输送能力的主要因素是功角稳定和动态无功支持。直流输电系统，本身已不存在功角稳定问题，但直流输电系统的输送能力也是有限制的，其决定性因素是所连交流系统的强度。主要表现为两个方面：一是换流器接入点处交流系统的等效阻抗；二是交流系统的机械惯性即旋转惯量。自最早的直流输电工程起，对连接于弱交流系统的直流输电系统的输送能力和动态特性问题就进行过研究。本文将通过对交直流系统相互作用特性的分析，研究影响直流输电系统输送能力的主要因素。
2交直流系统相互作用的数学模型
对交直流系统相互作用机理的分析，采用图l所示的数学模型。图1中，交流系统采用戴维南等效电路，即用一定阻抗Z串联一固定电动势E来模拟。计算等效阻抗Z时，发电机用暂态电抗 表示。这个模型对应于扰动发生后100-300ms内。此时同发电机的励磁调节器和交流系统的其他电压控制装置还未来得及响应。
另外，图1中所有交流量只计及其基波分量。由于上述原因，图l所示系统模型一般适用于小扰动或准稳态过程的分析。由于逆变运行时，直流输电对交流系统强度的要求更为突出，因此在以下分析中．假定模型系统中的换流器为逆变器。
图1 交直流系统相互作用的简化模型
在图1所示的模型系统中，对等效阻抗E的另一种表达方式是用短路比的概念。短路比定义为换流站交流母线的短路容量 与额定直流功率P的比值，即 .
若在图1的模型系统中，直流系统的基准功率和基准电压分别取额定直流功率和额定直流电压，交流系统的基准值取法仍如上述方法，则整个模型系统的特性可用如下9个方程来描述：
上式中， 和 分别为换流变压器的容量和短路电压比
。
若不考虑变压器分接头的改变和补偿电容器的投切，则换流站设备参数可以认为是固定的。而受端交流系统一旦运行方式确定，则受端系统参数也是固定的。在运行状态变量中，等效电动势E也假定是固定的。这种情况下，运行状态变量共有11个，而约束方程是9个，因此只有2个状态变量是独立的。即一旦确定其中的任何2个变量，其余变量也随之而定。
图2 随 变化的曲线
从图2可以看出．对应于较小 值的 的曲线高于对应于较大 值的 — 曲线。因此，定义当 取 时的 — 曲线为最大功率曲线，并定义最大功率曲线上的最高点为最大可送功率点。
4结论
直流输电系统能力主要受换流器接入点处交流系统的等效阻抗短路比影响，短路比约大，交流系统越强，系统输电能力越强。连于弱系统的常规直流输电系统难以运行，可以采用装设同步调相机、静止无功补偿器等方法提高交流系统强度，或者采用柔性直流输电系统取代常规直流输电系统。
参考文献
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作者简介：
马杰，1985年-，女，硕士，工程师，主要研究方向为电力系统设计与规划。单位：国网河南省电力公司电力经济技术研究院。
张博，1985年-，男，硕士，工程师，主要研究方向为输电线路设计与规划。单位：国网河南省电力公司电力科学研究院
张璐，1986年-，女，本科，工程师，主要研究方向为电力系统运行与控制。单位：国网河南省电力公司南阳供电公司
论文作者:马杰1,张博2,张璐3
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/27
标签：系统论文; 电力论文; 能力论文; 河南省论文; 电压论文; 模型论文; 阻抗论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;