摘要：特高压直流大容量送电使交直流相互作用程度加剧。直流输电对逆变端交流电网扰动及其对整流端电网的影响已不容忽视。由于种种因素影响，大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复，进而影响混联电网受扰稳定特性。因此，提高直流机电暂态仿真精准性，提升交直流混联电网特性认知能力，以及优化直流控制参数缓解扰动冲击，是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征，并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明，正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义；验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。
关键词：直流；整流站；动态无功轨迹；优化措施；
我国煤炭、水能以及风光新能源等资源主要分布在西北和西南地区；负荷中心主要分布在京津冀、华中东四省以及长三角和珠三角等中东部地区。能源供给与需求之间逆向分布的禀赋特征，决定了发展适应大容量远距离高效送电的直流输电技术，是能源大范围优化配置的必然选择。“十二五”末，我国直流输电容量达 1.6亿kW，居世界首位。特高压直流作为适应大容量远距离输电的优势技术和实现跨大区资源优化配置的重要手段，将在中国广泛应用，以满足能源基地集约化开发对大容量电力外送的要求以及负荷中心用电快速增长对大容量区外受电的需求。
1.整流站概括
1.1 整流站定义
整流是一种物理现象，指的是在相同的驱动力推动下正向和逆向的电流幅值大小不同。在电力电子方面：将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这种变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二极管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。
1.2 异常整流
异常整流内向的整流作用。即指在膜上通电的时候，内向的电流易于流动，由此而造成的超极化的大小比同一强度的外向电流所造成的去极化要小的情况。也就是由于膜对K+的通透性随方向而改变所引起的现象，首先是在蛙的肌肉中发现，用这种材料第一次明确地观察到由于外液中K+浓度的增加，膜的静止电位降到零附近的事实。另外对蝲蛄肌肉也观察到了一般的休止电位。特别是在心肌上得到了进一步的发展，用这一材料根据去极化的改变。膜的K+通透性反而减少，这在维持动作电位的峰值上是有用的。它和延迟整流发生的方向相反，而且对膜电流变化的响应在时间上也迟，但也有在同一膜中两种整流作用并存的情况。由于与恒场（constantfield）理论预想的整流作用方向相反，所以称为异常整流。
2 直流概括
方向、大小保持不变的电流称为直流电流，通称直流。即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流。直流输电具有送电容量大、换流器无功消耗多、交直流耦合作用强等特点，受扰后混联电网动态行为特性复杂。因此，交直流混联电网安全稳定分析及控制一直是电力系统工程界与学术界关注的热点。
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3 动态无功优化配置的3个准则
3.1 节点电压稳定的重要度指标
重要度指标是指考虑电网拓扑结构影响时，维持各节点电压稳定的重要程度。电力系统是由大量的节点和节点之间的连线(边)组成的复杂网络。节点作为网络的核心元素，其连接方式影响着网络的拓扑结构、信息能量流通的效率和成本。而电力系统规模庞大，无法监视和调整每一个节点的电压，通常只能关注一些重要节点。由于电压等级较高的节点在电网中起着输送和分配大容量功率的作用，这些节点一旦发生电压失稳故障，对电网的冲击将很大。以中枢节点为例，一旦其因电压失稳退出运行后，可能造成网络结构的大破坏，进而引起潮流转移或连锁性事故扰动，最终导致系统电压崩溃。需重点监测和保护这些节点电压。
3.2 基于偏差量的电压薄弱度指标
灵敏度法具有物理概念简单明确、判据严格准确的优点。负荷节点的有功和无功随负荷特性变化,但在短时间内变化不明显。因此，当负荷节点的负荷水平变化较小时，即使系统遭受大扰动或运行方式发生突变，负荷节点的无功的差分量变化也较小。相对应地，负荷节点的电压幅值却随系统扰动变化明显，且引起系统电压失稳的主要原因是系统无法维持无功功率的动态平衡和缺乏合适的电压支持。因此，利用发电机节点的无功功率以及负荷节点的电压幅值判断系统的电压稳定性更为合适。
3.3 改进TSI
轨迹灵敏度可从侧面反映节点电压随无功功率实时变化的程度，适用于暂态稳定的分析与控制中。
4 多准则动态无功优化配置方法
由于电网的本质特性对其性能有深刻的影响，电网的拓扑结构和功率特性决定了系统中存在关系电压稳定性的重要节点。这些节点因电压稳定问题退出运行后将造成系统结构的大破坏，进而引起潮流转移或连锁性事故，使系统维持正常运行的能力大幅降低，造成更大规模的电压稳定问题。尽管维持这些节点的电压稳定较其他节点更为重要，但其实际运行电压可能处于相对稳定的状态。另一方面，电压薄弱度指标只能反映该节点的运行状态，不能反映在该节点安装动态无功偿装置对全系统暂态电压稳定水平的提升效果。因此，可采用多准则的方法兼顾不同影响因素，选择最优安装点。极限切除时间表示切除故障的极限允许时间，可反映系统的暂态电压稳定水平。不同动态无功配置方案对于关键故障的极限切除时间会有不同程度的提高。因此，本文通过比较不同配置方式对多个关键故障极限切除时间的提升效果，确定最佳配置位置，并以满足暂态电压稳定标准的最小容量作为兼顾技术性能与经济性的最优容量，进而确定最优配置方案。
总结：随着电力系统负荷日益增加和电压等级的逐渐提高，电力系统对无功补偿设备的要求也越来越高。为了满足电力系统发展的需求，研制了多种新型的无功补偿调节装置来适应电力系统的变化。直流系统运行方式调整或者遭受扰动，都会引起直流系统无功动态响应。其中，直流换相失败情况下的直流系统无功响应快、变化幅度大，对交流系统的无功平衡最为不利。
参考文献
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[2]陈虎,张英敏,贺洋,等.多馈入直流输电系统功率稳定性分析[J].电网技术,2011,35(6):50-54.
[3]张文亮,于永清,李光范,等.特高压直流技术研究[J].中国电机工程学报,2007,27(22):1-7．
论文作者:郭宝锤
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/12
标签：电压论文; 节点论文; 系统论文; 电网论文; 负荷论文; 稳定论文; 电流论文; 《基层建设》2017年第13期论文;