摘要：目前虽然大多数国家都是选择交流输电技术进行电能传输，但是交流电输电技术在传输过程中会造成大量的电能损失。但是高压直流输电技术能够有效避免这个问题，使得直流输电技术又得到了人们的关注，在未来一定会得到广泛地应用，因此本文在此技术上就多端直流水电技术及其应用前景做了一定的探索，从而更好促进我国电力行业的发展。
关键词：多端高压直流输电技术；应用前景；电力行业
背景
多端高压直流输电（VSC-MTDC）技术采用了电力电子的可控器件以及PWM调控技术，使得它比传统的输电方式更具有优势。同时多端柔性直流输电（VSC-MTDC）技术是在高压直流传输的技术的基础上发展起来的，采用了全控器件，同时有着方便、灵活的优势，很快在业界得到了广泛的应用，对于促进输电效率和输电质量提供了技术保障，比传统的交流输电方式在能源转化率做了最一步提高，本文在此基础上重点研究了多端高压直流输电技术及其应用技术的应用问题，从而更好促进高压直流输电技术的发展。
1.多端直流输电的关键技术
1.1高压直流断路器
带有晶闸管换流阀的整流器具有快速切断电流的能力。在2端直流输电系统中，直流关断可以由整流器来完成，在电力系统则不需要安装相应的直流断路器。但是对于多端直流输电系统情况就会变得十分复杂，如果采用传统的保护模式，在检查或者排除故障时需要停止整个多端直流系统来开展相应的检查和清除工作，在故障排出后在重启整个直流系统，但是这样的方式会对交流系统连接的弱交流系统造成严重的干扰，同时对于电力系统的稳定运行也会造成很大的干扰，使得电力系统存在很大的安全隐患。因此，有必要安装一个高压直流断路器，能够有效切除系统中出现的故障，将故障从整个系统隔离开来，这样不会影响其他电力线路的正常运行，这将大大缩短故障后的电力系统恢复正常所用的时间，同时也不需要停止整个多端输电系统的运行。然而，由于直流电流没有自然的过零点，需要强制过零点。另外还需要考虑燃弧时间和系统过电压的情况。因此，但是要注意的是，在电力系统中，切断直流电流比切断交流电流困难得多。高压直流断路器成为一种多端直流输电技术其中重要的一个环节，对于解决这个问题提供了可靠的方案，但是发展过程中还需要很长的路要走。
1.2多端直流系统仿真分析技术
由于多端直流系统中存在多个整流器或逆变器，其结构较为复杂，整流与逆变器的协调与协调控制更为复杂。因此，与2端直流系统仿真分析相似，多端直流系统仿真分析也面临着直流模型的精度问题，尤其是直流换向特性和控制保护系统的精确仿真问题。全数字实时仿真是当今世界仿真研究的发展趋势。对于换流阀等大功率电力电子器件的快速电磁瞬变过程仿真，数字仿真的精度有待进一步提高。
1.3电压裕度控制的实现
电压裕度控制的实现过程是可以是通过模拟直流电压控制和有源功率控制的切换过程。当恒定的直流电压与控制PI控制器的输出固定有功功率控制器相等时完成切换过程，这时候控制方式是相互排斥的关系。同时这种切换是可以通过一个电压裕度控制去实现的，因为控制器发生控制指令是在直流电压超过电压裕度值一段时间后才进行的，所以在电压裕度值的两侧设置滞回比较器的两个开关点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当过渡点达到时，K值通过一个斜率较大的线性函数在0（固定有功功率）和1（固定直流电压）之间切换，以避免直接开关引起的抖动。
电压裕度控制包括3PI控制器（两个固定直流电压控制器和一个有源功率控制器）。转换过程主要涉及到两个阶段，当有源功率PI控制器为有源时，将集成其他PI控制器。达到了极限值。为了完成开关，积分步骤从极限值到反向变化，直到它等于主动PI控制器的输出。这种过慢的开关过程会导致直流电压波动过大。可以通过快速电压裕度控制采用双曲函数实现快速切换来完成。
2多端高压直流输电技术控制策略概述
2.1多端高压直流输电技术控制分类
在电力行业，根据VSC之间的通信方式不同，可以将VSC-MTDC控制策略概括地分为两类：第一类基于通信类型的控制系统，第二类基于无通信类型的控制类型。基于通信类型的控制方案一般采用的是主从控制的方式，具体的设计思路是将所有的换流站划分为主站和从站的方式，其中主站的主要作用是用来当作平衡点，在控制系统中需要维持直流电压的稳定以及系统中有功功率的平衡。但是当系统出现故障时，主站无法正常工作时，这时候需要从机代替从机来接受通信系统发送的通信信号，来控制系统的稳定性，同时改变系统地控制方式。
无通信的控制策略主要包括了两种控制策略，第一种控制策略是电压裕度控制（直流电压偏差控制），第二类控制策略是直流电压下垂控制。电压裕度控制是在主从控制的基础上进一步扩展得到的，它是采用多点直流电压控制的控制策略，也就是在多终端柔性直流输电系统中至少拥有两个VSC，从而增强系统的直流电压的控制能力。当系统工作发生故障时或者系统的运行负载得到饱和是，这时候系统能够迅速切换工作模式，将端子切换到其他的控制模式，同时系统的另一个变流器站能够自动转化到直流电压控制模式。图1为电压裕度的外回路控制器的结构。
2.2直流电压下垂控制
直流电压下垂控制也是一种被广泛使用的无通信的控制策略，它是主要应用于电力波动十分频繁的柔性直流输电系统。但是在实际工作过程中，它仍然存在着很多固有的缺陷。在使用直流电压下垂控制策略很难精确控制系统的功率，同时该系统中的操作点也不固定，直流电压下垂的斜率很大。
另外系统地功率分布特征相对较好，功率几乎不会发生较大的波动，这样就会导致电压很容易发生偏移，导致系统的电压质量变差，如果直流电压超过系统地容限时，很容易造成系统发生瘫痪。另一方面，如果直流电压下垂的斜率很小的话，这时候直流电压波动相对较少，电力质量变好，但是系统的功率分配能力就会降低。
3.结语
综上所述，直流输电技术在未来有着良好的发展前景，同时多端直流输电系统以其独特的优势一定会在未来得到广泛的应用。本文主要分析了几种常用柔性多端直流输电技术，希望对于相关工作者有一定的启示作用。
参考文献：
[1]特高压直流输电技术获得国家科学技术进步奖特等奖[J].变压器.2018（02）
[2]特高压直流输电技术研发取得新突破[J].国网技术学院学报.2017（02）
[3]多端直流系统接线和控制方式对暂态稳定性的影响[J].于汀，胡林献，姜志勇.电网技术.2010（02）
论文作者:李金成
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/24
标签：电压论文; 系统论文; 多端论文; 技术论文; 高压论文; 功率论文; 控制器论文; 《基层建设》2019年第11期论文;