柔性紧凑型输电模式及其实现技术
柔性紧凑型输电模式及其实现技术
柴旭峥1,2,梁曦东1,曾 嵘1,刘世宇1
(1.清华大学电机系电力系统国家重点实验室,北京100084;
2.河南电力调度通信中心,郑州450052)
摘 要:针对远距离大容量输电的需要和输电线路走廊占地及电磁环境的压力,提出了将紧凑型架空输电线路技术和柔性交流输电技术有机结合的柔性紧凑型输电系统。在介绍3种输电模式技术并初步仿真计算和比较其输送能力后,分析了实现这种输电模式将面对的综合性问题。研究结果表明,这种输电模式将有较强的远距离输送能力,同时具有紧凑型输电线路节约土地资源和改善电磁环境的特点,在我国“西电东送”的发展背景下,值得在超高压和特高压的输电等级上进一步研究实施。
关键词:电力系统;交流输电;柔性紧凑型输电系统;远距离大容量输电;线路走廊;电磁环境中图分类号:TM722文献标志码:A 文章编号:100326520(2007)1120155205
基金资助项目:国家重点基础研究专项经费项目(2004
CB217906)。
Project Supported by Special Fund of t he National Priority Basic Research of China (2004CB217906).
Flexible Compact T ransmission Mode and Its R ealization T echnologies
CHA I Xu 2zheng 1,2,L IAN G Xi 2dong 1,ZEN G Rong 1,L IU Shi 2yu 1
(1.State Key Lab of Power Systems ,Depart ment of Elect rical Engineering ,Tsinghua U niversity ,Beijing 100084,China ;2.Henan Elect ric Power Dispatching Center ,Zhengzhou 450052,China )
Abstract :The stress f rom the right 2of 2way of lines and electromagnetic environment ,the long 2distance ,large 2capac 2ity ,saving 2corridor and well 2electromagnetic 2environment power transmission mode is actually required in China.This paper proposes the concept of flexible compact transmission system ,which would combine technical advantages of compact transmission line and flexible AC transmission system.It is promising to solve these problems syntheti 2cally with flexible compact transmission system mode.Its technical contents are introduced ,and preliminary simula 2tions and calculations in transmission capacity of flexible compact transmission system are performed ,and the com 2plex problems are discussed.The preliminary research shows that flexible compact transmission system will have large transmission capacity for long 2distance power transmission ,and obvious efficiency of saving corridor and mel 2iorating electromagnetic environment because of characteristics of compact transmission lines.On the background of electric power system development strategy "transmission of electric power f rom the western to the eastern region"in China ,the flexible compact power transmission systems are worthy of being researched and performed in EHV AC and U HV AC power transmission system.
K ey w ords :power system ;AC power transmission ;flexible compact transmission system ;long 2distance and large 2capacity power transmission ;right 2of 2way of lines ;electromagnetic environment
0 引 言
随着我国经济的高速发展,能源资源与电力负荷分布之间的不平衡日益明显,“西电东送”已成为我国电力工业发展的基本格局和发展战略。我国幅员辽阔,将西北的煤电送往华东、西南的水电送往广东都需要跨越较长的输电距离,故“西电东送”对输电系统提出了远距离、大容量输电的具体要求。
大容量远距离输电仍需选择直流或交流输电方式。超高压和特高压直流输电技术具有较强的远距
离输电能力,且具有线路造价低、节省线路走廊、不
存在系统稳定问题等经济、技术优势,但也存在换流设备造价昂贵、不利于电能的灵活分配、缺乏直流开关(灭弧困难)等经济、技术上的劣势[1,2],故应综合输送距离和输送容量的具体选择采用。我国正在进行特高压交流输电技术的研究和实施,电压等级的升高可较大幅度增加交流线路的远距离输送能力,但对于远距离的交流输电,稳定性水平是限制输送能力的主要因素[3],特高压的远距离输送能力随输电距离的增加将大大降低。随着我国大批交流输电线路的建设和特高压输电的实施,节约输电走廊占地意义重大。输电线路良好的电磁环境不仅可改善对生态的影响[4],而且将直接影响特高压输电系统建设投资的经济性[5]。
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2007年 11月
高 电 压 技 术
High Voltage Engineering
Vol.33No.11
Nov. 2007
国外一些典型的远距离输电工程中大多采用了提高输电能力的技术和措施,如串补及可控串补技术、紧凑型输电技术、动态无功补偿技术和大截面导线技术等[3]。在我国“西电东送”的背景下,采用发展中的新型输电技术解决我国的具体实际问题,探索能够实现远距离、大容量输电且节省走廊占地、电磁环境友好的输电模式具有现实意义。
本文在分析紧凑型架空输电线路技术和柔性交流输电技术各自技术优势的基础上,结合我国对这两种技术的实际应用情况,提出了柔性紧凑型输电系统的输电模式。
1 柔性紧凑型输电系统的概念
1.1 紧凑型架空输电线路技术
紧凑型架空输电线路技术(简称紧凑型输电技术)是指在满足安全性约束条件下,通过缩小导线的相间距离,增加相导线分裂根数和相导线等效半径,实现优化相导线的结构和布置,从而减小线路波阻抗,大幅度提高自然输送功率,有效压缩输电线路走廊宽度的新型输电技术[6]。以我国自行设计和建设的昌平—房山500kV紧凑型输电线路为例,其自然功率1309.6MW,较常规线路提高3414%,地面场强>4kV/m的走廊宽度较同电压等级的常规线路压缩66%,从常规线路的约48m压缩到只需约16 m[6]。自1999211昌平—房山线运行以来,我国已有上千km的500kV紧凑型线路在安全稳定运行,其中包括政平-宜兴的500kV同塔双回紧凑型输电线路。图1是我国典型的500kV紧凑型输电线路昌平—房山线和500kV常规输电线路昌平—安定二回线的塔型和导线布置[7,8]。由图可见,我国的紧凑型输电线路和常规输电线路在塔型和导线排列上的差异。
随着经济高速发展对我国输电线路提升输送能力、节约走廊占地、改善线路电磁环境的要求,紧凑型输电线路在这些方面的优势已被研究人员所重视,有关专家已对将要实施的1000kV特高压工程提出了环境友好、输送能力强的特高压紧凑型线路方案[4]。
1.2 柔性交流输电技术
柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission Systems,FAC TS)是装有电力电子型或其它静止型控制器以加强可控性和增加功率传输能力的交流输电系统[9]。FAC TS概念下涵盖的技术包括统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,U P2 FC)、可控移相器(Thyristor Cont rolled Phase Shifter,TCPS)、可控串补(Thyristor Cont
rolled
图1 500kV紧凑型(左)和常规型(右)线路布置图
Fig.1 Conf iguration dimensions for500kV compact (left)and conventional(right)transmission line Series C apacitor,TCSC)、静止无功补偿器(Static V ar Compensator,S VC)及静止无功发生器(Static V ar G enerator,S VG)等诸多内容[9,10]。世界范围内应用最为广泛的FAC TS技术主要有TCSC、SVC 和SV G,中国已初步具有这些技术的设计制造能力并开展了相应的工业应用[10,11]。
交流输电线路在远距离输电时,稳定性条件约束下的输送能力将随距离的增加不断减小,中等输电距离已无法达到自然功率。当采用常规超高压输电系统欲实现远距离大容量输电的目的时,将面临线路电气距离长、两端功角差大、大扰动时暂态稳定裕度小、易失步等限制静态和暂态稳定条件下输送能力的问题,无法实现大容量远距离输电。串联补偿技术通常被用于远距离输电的线路,补偿线路的电感,缩短线路的电气距离,从而提高线路稳定性限制条件下的输送能力。TCSC可根据控制策略在暂态过程中调节电容对线路电感的补偿度,大大增强对输电系统暂态稳定的控制能力,从而明显提高暂态稳定条件下的输送能力。TCSC是串联补偿技术的一个发展方向,中国已经采用占大比例的固定串联补偿电容器(Fixed Series Capacitor,FSC)和小比例的TCSC组成的装置,以及全TCSC装置来提高输电系统暂态稳定条件下的输送能力[11]。许多工业应用中采用大比例FSC结合小比例TCSC的形式,有时将该模式通称为TCSC。
对于远距离输电的超高压交流输电线路,尽可能保证无功电力的就地平衡是保持交流电力系统电压水平的需要,更是保证电力系统稳定运行、用户供电质量和减小电网传输电能损失的需要。对于远距离线路输送大容量和输送容量波动较大的情况,合理配置SVC和SV G对保证远距离输电线路的电压稳定意义重大。对于特高压输电线路和紧凑型输电线路,在大容量输电时为了更好协调系统过电压防
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护和无功平衡的需要,采用可控电抗器将是最佳的选择,采用电力电子器件控制的可控电抗器是一种FAC TS设备。
1.3 柔性紧凑型输电系统
柔性紧凑型输电系统是以某一较长输电距离上输送一定量的较大容量为目标,采用对紧凑型输电线路上综合配置FACTS装置的方法,实现一个安全稳定运行的输电系统。对于中国“西电东送”,在约1000km输电距离上,具有≥1.5倍常规线路输送自然功率的输送能力较合适。采用我国现有的紧凑型输电线路将相当于对常规线路进行了约27%的串联补偿(紧凑型输电线路的正序电抗为0.2015Ω/km,而常规线路的正序电抗为0.2755Ω/km [7]),在此基础上进一步合理配置FSC和TCSC来保证静态稳定和暂态稳定条件下的输送能力。同时为了保证系统电压稳定和无功平衡,需要合理配置SVC或SV G。柔性紧凑型输电系统是在紧凑型输电线路高自然功率特性的基础上,利用优化配置FAC TS设备来提高线路稳定性条件下输送能力,实现远距离大容量输电。尽管可控电抗器、U PFC 和TCPS等FACTS装置还没有大规模的工业应用,但随着电力电子技术的发展,这些FACTS装置的成熟应用将对柔性紧凑型输电系统的应用和发展起到重要作用。
本文将柔性紧凑型输电作为一种输电模式,主要考虑以了下因素:
1)如果紧凑型输电线路高自然功率的特性与利用FAC TS技术提高稳定性条件下的输送能很好地结合,则在单位走廊的输送能力、对不可再生资源的利用效率等方面将有很大优势。对于我国现阶段用于远距离输电的超高压和特高压输电是一种高能力、高效率的输电模式。
2)因紧凑型输电线路电气参数的特点,将使柔性紧凑型输电系统在综合柔性化的实施、电磁暂态特性及过电压防护策略、继电保护和故障定位方法等方面具有不同于常规输电线路配置FACTS装置的自身特性。一些特殊性的问题在具体实施中需要研究解决,故有必要提出柔性紧凑型输电的概念。
2 输送能力的初步仿真计算
为了分析比较柔性紧凑型输电系统的远距离输送能力,初步计算静态和暂态稳定条件下的输送能力。FAC TS装置在我国工程应用中主要是TCSC 和SVC(SV G),故在静态稳定条件下,主要考虑了串联补偿紧凑型长线路的输送能力;暂态稳定条件下,考虑了TCSC和SVC
在暂态稳定控制策略条件
图2 超高压输电线路静态稳定条件下输送能力比较
Fig.2 Comparison of pow er transmission capability of EHV Lines under steady stability conditions
下的柔性紧凑型输电系统的输送能力。
2.1 静态稳定条件下的输送能力
当线路送端等效机端电压幅值为U s,受端等效机端电压幅值为U r,U s和U r之间的相位差角为δ,输电线路和线路连接机端的总电抗为X L,输电线路输送的功率为[12]:P=U s U r sinδ/X L。
实际输电线路为了保证静态稳定通常运行在一定静态稳定裕度范围内,美国EPRI输电线路设计手册[12]认为保证30%的静态稳定裕度是合理的,对应δ=44°。
应用文[13]的计算方法,考虑超高压远距离输电多为点对网的模式,取送端系统短路电流15kA,受端系统短路电流50kA,计算得到的常规500kV 输电线路、500kV紧凑型输电线路、串补度为50%的常规和紧凑型输电线路及750kV常规输电线路在30%静态稳定裕度下输送能力曲线(见图2,其中l为输电距离)。
由图2可见,在本文所取短路容量参数的情况下,750kV常规输电线路与串补度50%的500kV 紧凑型线路静态稳定条件下的输送能力在600～1000km大致相当。
2.2 暂态稳定条件下的输送能力
为了考察柔性紧凑型输电系统对输电线路暂态稳定条件下输送能力的提高效果,本文选取了典型点对网输电系统—中国电科院7节点系统[14]的电源点和受端系统参数,将电源点和受端系统的距离设置为1000km,中间有2个开关站将线路分为3段。
当研究装设串补装置时输电系统的暂态稳定输送能力时,分别考虑装设50%串补度的FSC和装设50%串补度的TCSC的情况,装置平均安装于3段线路上(见图3)。
采用中国版B PA软件(3.0版),针对几种超高压输电模式暂态稳定约束下的输送能力进行仿真实
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验。设定暂态稳定的故障条件为送端机端母线线路侧三相短路故障,011s后切除故障线路。当线路装设TCSC时,故障切除后,仅与故障线路段并联线路段上的TCSC根据暂态稳定控制策略(bang2bang 控制)进入强补状态[15,16],强补状态下容抗为正常运行时的2倍,强补时间为25个周波;受仿真软件对TCSC控制策略设定的限制,不是与故障线路并联线路上的TCSC则在故障线路断开后无法进入强补状态,如果相邻线路的TCSC也参与保证输电系统暂态稳定的相关控制,系统暂态稳定条件下的输送能力将有更大提高,或是在某一输送能力要求下,可大大减小TCSC的安装比例。在仿真中曾考虑母线B12500和B42500上装设SVC并按B PA软件设定的SVC控制策略进行投入,但对提高系统暂态稳定水平的效果并不明显。仿真得到的不同输电系统暂态稳定条件下的输送能力见表1。初步仿真结果表明,柔性紧凑型输电系统的输电模式使暂态稳定条件下的输送能力有较大幅度提高。
仿真中500kV柔性紧凑型输电系统暂态稳定情况下(发电机送出容量1459MW)的发电机相角θ变化曲线见图4,可见柔性紧凑型输电系统因采取合理的暂态稳定控制,使输电系统具有较好的暂态稳定特性。
3 柔性紧凑型输电系统面对的综合性问题
柔性紧凑型输电系统是结合紧凑型输电和FAC TS两者技术优势的输电模式,但在具体实施时必须根据各自的特点,考虑两种技术间的相互制约因素,系统性地解决好一系列综合性问题:
1)紧凑型线路的综合柔性化问题。柔性紧凑型输电系统在实际应用中,需要以具体的输电距离和输送容量为目标函数,对紧凑型输电线路给出最优的综合柔性化方案。在保证输电系统安全性和稳定性指标的前提下,考虑经济性指标的约束,给出最优化的FAC TS设备综合配置策略和控制策略。紧凑型线路的电气参数特性决定了柔性紧凑型输电系统在无功平衡和配置FSC、TCSC后的SSR问题等方面,需要给予重视。
2)柔性紧凑型输电系统的电磁暂态特性及保护策略。紧凑型输电线路的线路参数与常规线路有较大差异,其电磁暂态特性也具有自身特点。如紧凑型输电线路相间电容平均值是常规型三相水平排列输电线路的2.29倍,这将使紧凑型线路的潜供电流和恢复电压水平远高于常规线路,也带来了中性点小电抗选取和保护的困难。在配置了改变线路参数的TCSC等设备后,
线路的电磁暂态特性更加复
图3 点对网输电仿真系统
Fig.3 Simulation system of point2to2net
transmission
图4 柔性紧凑型输电系统暂态稳定情况下的功角曲线
Fig.4 Pow er angle curve of the compact flexible pow er
transmission system in transient stability simulation
表1 不同输电系统暂态稳定条件下的输送能力T ab.1 T ransient stability transfer capacity of different
pow er transmission system
输电模式暂态稳定送出容量/(MW?回-1) 500kV常规线路660
500kV紧凑型线路849
50%FSC+500kV常规线路965
50%FSC+500kV紧凑型线路1180
50%TCSC+500kV常规线路1205
50%TCSC+500kV紧凑型线路1459
杂。从保证系统整体安全运行的角度考虑,研究柔性紧凑型输电系统的电磁暂态特性,给出线路的过电压保护和绝缘配合规则及FAC TS设备的保护策略是需要面对的综合性问题。
3)柔性紧凑型输电系统的继电保护和故障定位问题。紧凑型输电线路电气参数的一些特性将对输电线路常用继电保护产生影响,对于远距离输电的紧凑型线路更需要详细考虑这些影响,进行合理的继电保护配置。在紧凑型长线路上装设FACTS设备后,存在局部参数依据控制策略灵活变化的情况,也会对线路的继电保护和故障定位造成一定影响。综合以上两方面,柔性紧凑型输电将面对较为复杂的继电保护问题。
4 结 语
在我国对远距离、大容量、节省走廊占地、电磁环境友好的输电技术具有实际需求的背景下,本文提出了柔性紧凑型输电系统的输电模式。在对柔性紧凑型输电系统的技术内容和综合优势分析的基础上,对其输送能力进行了初步的仿真计算和探讨,结果显示了这种输电模式将具有较高的输电能力和较
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好的综合效果。初步的研究分析表明,柔性紧凑型输电系统是一种具有发展前景的输电模式,值得在交流超高压和特高压的输电等级上进一步研究。
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柴旭峥
P H. D.CHAI Xu2zheng
柴旭峥 1978—,男,博士,研究方向为输
电技术,现从事电力系统运行与
控制方面研究和实践工作。E2
mail:chaixuzheng@t singhua.
https://www.360docs.net/doc/f0208014.html,
梁曦东 1962—,男,教授,博导,从事电
力系统外绝缘和输电线路的研
究工作。
曾 嵘 1971—,男,副教授,从事交直流
输电、过电压与绝缘配合、接地
技术、嵌入式系统及其在配电自
动化系统应用等领域的研究工
作。
刘世宇 1981—,男,博士生,研究方向为
FACTS技术。
收稿日期 2006207231 编辑 严 梦
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柔性直流输电
柔性直流输电 一、概述 （一）柔性直流输电的定义 高压直流（HVDC）输电技术始于1920年代，到目前为止，经历了3次技术上的革新，其主要推动力是组成换流器的基本元件发生了革命性的重大突破。 第一代直流输电技术采用的换流元件是汞弧阀，所用的换流 第二代直流输电技术采用的换流元件是晶闸管，所用的换流器拓扑仍然是6脉动Graetz桥，因而其换流理论与第一代直流输电技术相同，其应用年代是1970年代初直到今后一段时间。
通常我们将基于Graetz桥式换流器的第一代和第二代直流输电技术称为传统直流输电技术，其运行原理是电网换相换流理论。因此我们也将传统直流输电所采用的Graetz桥式换流器称为“电网换相换流器”，英文是“Line Commutated Converter”，缩写是“LCC”。这里必须明确一个概念，有人将电流源换流器（CSC）与电网换相换流器（LCC）混淆起来，这是不对的。LCC属于CSC，但CSC的范围要比LCC宽广得多，基于IGBT 构成的CSC目前也是业界研究的一个热点。 1990年，基于电压源换流器的直流输电概念首先由加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi等提出。在此基础上，ABB公司于1997年3月在瑞典中部的Hellsjon和Grangesberg之间进行了首次工业性试验（3 MW，±10kV），标志着第三代直流输电技术的诞生。这种以可关断器件和脉冲宽度调制（PWM）技术为基础的第三代直流输电技术，国际权威学术组织国际大电网会议（CIGRE）和美国电气和电子工程师协会（IEEE），将其正式命名为“VSC-HVDC”，即“电压源换流器型直流输电”。2006年5月，由中国电力科学研究院组织国内权威专家在北京召开
柔性直流输电系统换流器技术规范()
ICS 中国南方电网有限责任公司企业标准 Q/CSG XXXXX—2015 柔性直流输电换流器技术规范 Technical specification of converters for high-voltage direct current (HVDC) transmission using voltage sourced converters (VSC) （征求意见稿） XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施 中国南方电网有限责任公司发布
目次 前言............................................................................... III 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 3.1 额定直流电流 rated direct current (1) 3.2最大直流电流maximum direct current (2) 3.3 短时过载（过负荷）直流电流short time overload direct current (2) 3.4 额定直流电压rated direct voltage (2) 3.5 额定直流功率rated direct power (2) 4 文字符号和缩略语 (2) 4.1 文字符号 (2) 4.2 缩略语 (2) 5 使用条件 (2) 5.1 一般使用条件的规定 (3) 5.2 特殊使用条件的规定 (3) 6 技术参数和性能要求 (3) 6.1 总则 (3) 6.2 换流器电气结构 (4) 6.3 阀设计 (5) 6.4 机械性能 (6) 6.5 电气性能 (7) 6.6 冗余度 (7) 6.7 阀损耗的确定 (8) 6.8 阀冷却系统 (8) 6.9 防火防爆设计 (8) 6.10 阀控制保护设计 (8) 7 试验 (9) 7.1 试验总则 (9) 7.2 型式试验 (9) 7.3 例行试验 (11) 7.4 长期老化试验 (11) 7.5 现场试验 (12) 8 其它要求 (12) 8.1 质量及使用寿命 (12) 8.2 尺寸和重量 (12) 8.3 铭牌 (12) 8.4 包装和运输 (12)
浅谈紧凑型输电线路架线施工技术 孙淼
浅谈紧凑型输电线路架线施工技术孙淼 摘要：紧凑型输电线路架线施工工艺是高压输电的发展趋势，该施工工艺产生 于20世纪80年代末的新型直流输电技术，具有传统输电技术所没有的优势。文 章以当前广泛应用的500kV输电线路施工工艺为例，结合500kV输电线路的技术 特点，根据同塔双回紧凑型输电线路的优点、施工中的要点、线路的架设方式等 进行了阐述。 关键词：紧凑型输电线路；架线施工工艺；高压输电；500kV输电线路 引言 紧凑型输电工艺是在社会经济与科技高速发展的双重作用下发展起来的，这 种输电工艺将输电线路和杆塔结构进行优化调整和设计，通过增加分导线技术， 将导线进行优化排列，使得输电线周围的电场达到均衡，最终达到减小线路间距、提高功率的输电工艺设计作用。这项技术的应用给电力事业带来了突飞猛进的发展。紧凑型输电技术目前已经广泛应用到国家电网的输电线路工程中，以较低的 波阻抗、高电容和大功率输送等优点受到电力公司的青睐。 1 500kV紧凑型输电技术的特点 何谓紧凑型输电线路，就是指对输电导线进行先进的排列方式，将三相导线 采用等边倒三角结构排列，具有缩短相间距、缩减波阻抗、提高输电功率、增大 电容、减少线路设计的占地面积等特点。常用的紧凑型输电线路主要运用于 500kV输电线路，它较常规线路具有更多功能和经济优势，如高于常规线路自然 功率输出的1/3，节省了线路走廊的横向距离，使导线附近的电场均衡，实现了 带电操作的技术优势。 （1）导线的优化排列。它将导线的三相同置于杆塔内；（2）将导线进行倒 三角等距离排列，缩短相间距，其距离可达6.7m；（3）增加了相导线的数量， 将相导线由4根增加到6根，按照边长为375mm正六边形排列，外接圆半径为375mm。这种几何结构的安装工艺方便了以后对线路的维修和安装；（4）杆塔 已采用大吨位的合成绝缘子，这种技术已经很成熟，其中V字形的绝缘子串将三 相导线中的夹角进行区分。上两相的夹角是90°左右，下相夹角为l40°左右，将 三相分开悬挂、相互间无联系。若相间档距较大时（超过800米），可以在中间 安装绝缘间隔棒（在受到9级风力的考验后仍然安全），以保证相导线的安全运行，阻止电力事故；（5）通过带电操作的允许。500kV紧凑型线路处于带电作业时，其过电压水平小于1.72p.u，完全满足高压带电作业的安全性能。 2 500kV紧凑型线路架设中的注意要点 500kV紧凑型输电线路在结构上与常规500kV线路有很大不同。在施工时要 注意这些不同点，并采取针对性地措施，保障施工质量和进度。500kV紧凑型线 路架设施工中需要注意的地方包括：紧凑型输电线路每相导线分裂数目和排列方 式与常规导线不同，不能使用常规导线施工的张力放线方法和机具，需要重新进 行相关内容的研究设计；紧凑型输电线路导线弧垂的精度要求常规线路要求高， 施工时需要特别注意；500kV紧凑型输电线路六分裂的导线结构和直线塔V型合 成绝缘子串的方式使得安装工艺及安装器具需要重新设计；由于直线塔没有在横 担上设置施工用挂孔，使得直线塔导线安装难度更大；由于紧凑型线路采用与常 规不同的六分裂导线，其出线安装工艺需要重新设计，所使用的线间隔棒和硅橡 胶合成相间间隔棒属于新型材料，其性能和工艺需要进一步研究；该紧凑型线路 的特种塔的三相跳线均设有跳线横担，绕跳采用线悬垂串的方法，使得施工难度
柔性直流输电系统的改进型相对控制策略
柔性直流输电系统的改进型相对控制策略 摘要：电压源换流器(VSC)中交流滤波器可滤除交流网络侧谐波，交流侧换流电 抗器或换流变压器有助于交流网络和VSC的能量交换，直流侧电容器可减小换流 桥切换时的冲击电流，同时也可滤除直流网络侧谐波。 关键词：柔性直流输电；控制策略；应用 前言 在柔性直流输电系统(VSC－HVDC)中电压源换流器采用全控型可关断器件，可实现对交流无源网络供电，同时对有功功率、无功功率进行控制。笔者采用外环 电压控制和内环电流控制，外环电压控制中送端VSC系统采用相对控制策略，通 过分别控制输出电压相对发电机端电压的相位角和幅值，进而控制其与送端系统 交换的有功功率和无功功率。受端VSC系统采用定交流电压和定直流电压控制方法，通过调制比和移相角信号产生器件的驱动脉冲，内环控制采用空间矢量控制 策略，PI控制器实现对d、q轴电流的解耦控制，运用PSCAD/EMTDC暂态仿真软 件建立相应的内外环控制模型，验证所设计控制方案的有效性和可靠性。 1柔性直流输电技术的概述 1.1柔性直流输电技术概念 柔性直流输电技术是由加拿大的科学家开发出来的。这是一种由电压源换流器、自关断器和脉宽调制器所共同构成的直流输电技术。作为一种新型的输电技术，该技术不仅可以向无源网络进行供电，还不会在供电的过程中出现换相失败 的现象。在实际使用的过程中，换相站之间不会直接依赖于多端直流系统进行运作。柔性直流输电技术属于一类新型的直流输电技术。虽然在结构上和高压输电 技术相类似。但是整体结构仍然是由换流站和直流输电线路构成的。 1.2柔性直流输电的特点 柔性直流输电是由高压直流输电改造而来的。应该说在技术性和经济性方面 都有很大的改善。具体来说，柔性直流输电技术内部的特点可以表现为如下几个 方面： （1）在运用柔性直流输电技术的过程中，如果能够有效地采用模块化设计的技术，其生产和安装调试的周期都会最大限度地缩短。与换流站有关的设备都能 够在安装和使用的过程中完成各项试验。 （2）柔性直流输电技术内部的VSC换流器是以无源逆变的方式存在的。在使用的过程中可以向容量较小的系统或者不含旋转机电的系统内部进行供电。 （3）柔性直流输电技术在使用的过程中都伴随有有功潮流和无功潮流 （4）整个柔性直流输电系统可以有效地实现自动调节。换流器不需要经常实现通信联络。这也就在很大程度上减少了投资、运行和维护的费用。 （5）整个柔性直流输电技术内部的VSC换流器可以有效地减弱产生的谐波，并减少大家对功率的要求。一般情况下，只需要在交流母线上先安装一组高质量 的滤波器，就可以有效地满足谐波的要求。目前，多数无功补偿装置内部的容量 也不断地减少。即便不装换流变压器，内部的开关也可以更好地被简化。 2柔性直流输电技术的战略意义 目前，柔性直流输电技术在智能电网中一直都发挥着重要的作用。一般来说，柔性直流输电技术可以有效地助力于城市电网的增容改造和交流系统内的互联措施。目前，多数柔性直流输电技术也在大规模风电场建设的过程中发挥出了较好 的技术优势。如果大面积地选择柔性直流输电技术，将会在很大程度上改变电网
柔性直流输电
一、概述 （一）柔性直流输电的定义 高压直流（HVDC）输电技术始于1920年代，到目前为止，经历了3次技术上的革新，其主要推动力是组成换流器的基本元件发生了革命性的重大突破。 第一代直流输电技术采用的换流元件是汞弧阀，所用的换流器拓扑是6脉动Graetz桥，其主要应用年代是1970年代以前。 器拓扑仍然是6脉动Graetz桥，因而其换流理论与第一代直流输电技术相同，其应用年代是1970年代初直到今后一段时间。
输电技术称为传统直流输电技术，其运行原理是电网换相换流理论。因此我们也将传统直流输电所采用的Graetz桥式换流器称为“电网换相换流器”，英文是“Line Commutated Converter”，缩写是“LCC”。这里必须明确一个概念，有人将电流源换流器（CSC）与电网换相换流器（LCC）混淆起来，这是不对的。LCC属于CSC，但CSC的范围要比LCC宽广得多，基于IGBT构成的CSC目前也是业界研究的一个热点。 1990年，基于电压源换流器的直流输电概念首先由加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi等提出。在此基础上，ABB公司于1997年3月在瑞典中部的Hellsjon和Grangesberg之间进行了首次工业性试验（3 MW，±10kV），标志着第三代直流输电技术的诞生。这种以可关断器件和脉冲宽度调制（PWM）技术为基础的第三代直流输电技术，国际权威学术组织国际大电网会议（CIGRE）和美国电气和电子工程师协会（IEEE），将其正式命名为“VSC-HVDC”，即“电压源换流器型直流输电”。2006年5月，由中国电力科学研究院组织国内权威专家在北京召开“轻型直流输电系统关键技术研究框架研讨会”，会上，与会专家一致建议国内将基于电压源换流器技术的直流输电（第三代直流输电技术）统一命名为“柔性直流输电”。 （二）柔性直流与传统直流的优缺点对比 不管是两电平、三电平或MMC换流器，由于都属于电压源换流器，其基波频率下的外特性是完全一致的。
柔性直流输电与高压直流输电的优缺点
柔性直流输电 一、常规直流输电技术 1. 常规直流输电系统换流站的主要设备。常规直流输电系统换流站的主要设备一般包括：三相桥式电路、整流变压器、交流滤波器、直流平波电抗器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用电系统)等。 2. 常规直流输电技术的优点。 1）直流输送容量大，输送的电压高，最高已达到800kV，输送的电流大，最大电流已达到4 500A；所用单个晶闸管的耐受电压高，电流大。 2）光触发晶闸管直流输电，抗干扰性好。大电网之间通过直流输电互联（背靠背方式），换流阀损耗较小，输电运行的稳定性和可靠性高。 3）常规直流输电技术可将环流器进行闭锁，以消除直流侧电流故障。 3. 常规直流电路技术的缺点。常规直流输电由于采用大功率晶闸管，主要有如下缺点。 1）只能工作在有源逆变状态，不能接入无源系统。 2）对交流系统的强度较为敏感，一旦交流系统发生干扰，容易换相失败。 3）无功消耗大。输出电压、输出电流谐波含量高，需要安装滤波装置来消除谐波。 二、柔性直流输电技术
1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大），不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 三、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比
柔性直流输电技术
柔性直流输电 一、柔性直流输电技术 1. 柔性直流输电系统换流站的主要设备。柔性直流输电系统换流站的主要设备一般包括：电压源换流器、相电抗器、联结变压器、交流滤波器和控制保护以及辅助系统(水冷系统、站用系统)等。 2. 柔性直流输电技术的优点。柔性直流输电是在常规直流输电的基础上发展起来的，因此传统的直流输电技术具有的优点，柔性输电大都具有。此外，柔性输电还具有一些自身的优点。 1）潮流反转方便快捷，现有交流系统的输电能力强，交流电网的功角稳定性高。保持电压恒定，可调节有功潮流；保持有功不变，可调节无功功率。 2）事故后可快速恢复供电和黑启动，可以向无源电网供电，受端系统可以是无源网络，不需要滤波器开关。功率变化时，滤波器不需要提供无功功率。 3）设计具有紧凑化、模块化的特点，易于移动、安装、调试和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点。 4）采用双极运行，不需要接地极，没有注入地下的电流。 3. 柔性直流输电技术的缺点。系统损耗大（开关损耗较大），不能控制直流侧故障时的故障电流。在直流侧发生故障的情况下，由于柔性直流输电系统中的换流器中存在不可控的二极管通路，因此柔性直流输电系统不能闭锁直流侧短路故障时的故障电流，在故障发生后只能通过断开交流侧断路器来切除故障。可以使用的最佳解决方式是通过使用直流电缆来提高系统的可靠性和可用率。 二、常规直流输电技术和柔性直流输电技术的对比 1. 换流器阀所用器件的对比。 1）常规直流输电采用大功率晶闸管，由于晶闸管是非可控关断器件，这使得在常规直流输电系统中只能控制晶闸管换流阀的开通而不能控制其关断，其关断必须借助于交流母线电压的过零，使阀电流减小至阀的维持电流以下才行。 2）柔性直流输电一般采用IGBT阀，由于IGBT是一种可自关断的全控器件，即可以根据门极的控制脉冲将器件开通或关断，不需要换相电流的参与。 2. 换流阀的对比。 1）常规直流输电系统中换流阀所用的器件是大功率晶闸管和饱和电抗器，
我国紧凑型输电线路的现状和展望
文章编号:100926825(2007)3420177202 我国紧凑型输电线路的现状和展望 收稿日期:2007207212 作者简介:李晓琴(19832),女,南京信息工程大学硕士研究生,江苏南京 210044 朱庚富(19652),男,教授级高级工程师,国电环境保护研究院,江苏南京 210031 李晓琴 朱庚富 摘 要:介绍了紧凑型输电技术的国内外应用现状,并通过对我国紧凑型输电方式特点的具体阐述,重点分析了我国紧 凑型输电线路的电磁环境,探讨了其在我国广阔的发展前景,以推广紧凑型输电线路的应用。关键词:紧凑型,线路走廊,电磁环境中图分类号:TU994文献标识码:A 随着全球环保意识的加强及节约能源的需要,对发电、输变 电产品在大容量、高效低耗、低污染等方面,提出越来越高的要求。提高线路单位走廊输送容量,降低工程造价,减少运行维护费用,保护自然环境等已成为电力基础网络建设与社会环境共同和谐发展的方向。紧凑型输电线路正是在这一大环境要求下提出的,这也是促进社会经济与电力和谐发展、技术进步、环境保护意识和节约土地资源意识增强的必然趋势[1]。 1 国内外紧凑型输电应用现状 紧凑型输电在国内外应用广泛[224]。最早对线路进行紧凑化研究的是美国,美国BPA (西北部地区电力管理局)在20世纪80年代初已建成投运单、双回路500kV 紧凑型线路近1000km 。但最早将完全意义上的紧凑型输电线路理论投入应用的是巴西,其在1980年开始研究,1986年投运第一条500kV 紧凑型输电线路,至今已建成投运500kV 紧凑型输电线路2000km 以上。 目前,国际上掌握该项技术的有巴西、美国、俄罗斯等少数几个国家。但因国情不同,其着重点也不相同,其中俄罗斯偏重于自然功率的提高,巴西、美国则偏重于缩小走廊宽度,而我国在这方面的研究倾向于两方面兼顾。 我国于1989年开始着手研究这一先进输电技术,将其列为国家“八五”重点科技攻关项目进行试验研究,于1994年,1999年在华北建成国内第一条220kV (河北安定—廊坊),500kV (昌平—房山)紧凑型输电线路。安定—廊坊线路总长30km ,输送功率300MW ,运行稳定。昌平—房山线路总长83km ,并网运行后经受了10级大风及大雾、雨雪等自然条件的考验,运行情况良好。其后于2002年在西北建成国内第一条330kV 成县—天水紧凑型输电线路(高海拔、重冰区),全长115km ,也达到了预期效果。2004年4月26日建成投运500kV 政平—宜兴同塔双回紧凑型输电线路。山东2005年投运的500kV 郓城—泰山线路146km ,也采用紧凑型。另有许多新建工程都在开工建设中,可以预见在国家电网公司大力推动下,今后在全国电网建设中会有更多紧凑型输电线路工程出现。 2 紧凑型输电方式特点 紧凑型输电技术是通过对导线的优化排列,将三相导线置于同一塔窗内,三相导线间无接地构件,达到提高自然输送功率,减少线路走廊宽度,提高单位走廊输电容量的新型架空送电技术。 2.1 减少线路走廊宽度 对110kV 线路,线间距离可以从3m 减少到1.5m ;220kV 线路线间距离可从6m ～6.5m 减少到2.5m ～3.0m ;500kV 线路线间距离则可减少到6.5m ～7.0m 。投运的500kV 昌平—房山紧凑型线路节省了线路走廊宽度17.9m ;330kV 成县—天水紧凑型输电线路边线距离由常规的13m ～22m 减少到5.2m ,压缩线路走廊宽度7.8m ～16.8m 。 尺寸,改善了原电极附近土壤层的导电性,从而降低了接地电阻,同时还改善了电极附近地表的电位分布,有内压作用。国内同行业的运行经验证明,对接地电阻要求达到0.5Ω～1Ω甚至达到0.1Ω时,采用降阻剂是行之有效的措施。 6 结语 城区变电站除了考虑以上几项设计外,还要考虑在进行设备布置的同时,保证运行安全和方便操作巡视,便于检修和安装。对于不同形式的配电装置,都要妥善考虑检修和安装条件。110kV 室配电装置的设备一般是就地检修,在安装或大修时,主要是在间隔内搭临时脚手架,有条件时设置移动式升降机。为了便于设备的起吊,需要在楼板引线孔洞的两侧适当位置设置吊环,以满足各种设备的吊装要求。 城市室内变电站具有占地面积少、布置紧凑、设备集中、运行维护方便、抗污染条件好等优点。因此,城区变电站向室内化、小型化方向发展是必然趋势,更有待于今后去努力开发,不断完善设计。 On the design of urban transformer substation TIAN Yi XU Jun 2lan YOU Yao 2li Abstract :The following paper discusses the technical problems in the design of transformer substation in urban area from the miniaturization design of switch gear ,anti 2noise design of interior main transformer ,ventilation design ,fire protection design ,and small 2area grounding de 2vices ,in order to design safe ,rational and economic urban transformer substation ,and satisfy the requirement of fire protection and environ 2mental protection. K ey w ords :urban transformer substation ,ventilation design ,transformer ,resistivity ? 771? 第33卷第34期2007年12月 山西建 筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.33No.34Dec. 2007
柔性直流输电技术概述
柔性直流输电技术概述 1柔性直流输电技术简介 柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路（通常为直流电缆）构成。与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC)，其最大的特点在于采用了可关断器件（通常为IGBT）和高频调制技术。详细地说，就是要通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。这样，通过对两端换流站的控制，就可以实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。 2. 技术特点 柔性直流输电技术是采用可关断电压源型换流器和PWM技术进行直流输电，相当于在电网接入了一个阀门和电源，可以有效控制其通过的电能，隔离电网故障的扩散，还能根据电网需求，快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量，从而优化电网潮流分布、增强电网稳定性、提升电网的智能化和可控性。它很适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等领域。柔性直流输电除具有传统直流输电的技术优点外，还具备有功无功单独控制、可以黑启动对系统强度要求低、响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点，目前，大容量高电压柔性直流输电技术已具备工程应用条件，并且具有以下优点： （1）系统具有2个控制自由度，可同时调节有功功率和无功功率，当交流系统故障时，可提供有功功率的紧急支援，又可提供无功功率紧急支援，既能提高系统功角稳定性，还能提高系统电压稳定性； （2）系统在潮流反转时，直流电流方向反转而直流电压极性不变，这个特点有利于构
柔性直流输电
南京工程学院 远距离输电技术概论 班级：输电112 学号： 206110618 姓名：钱中华 2014年12月10日
目录 0.引言 (3) 1.研究与应用现状 (3) 2.原理 (4) 3.特点 (5) 4.关键技术 (6) 5.发展趋势 (7) 6.小结 (9)
柔性直流输电技术 0.引言 随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻，国家将大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。然而，随着风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点，使得采用交流输电技术或传统的直流输电技术联网显得很不经济。同时海上钻探平台、孤立小岛等无源负荷，目前采用昂贵的本地发电装置，既不经济，又污染环境。另外，城市用电负荷的快速增加，需要不断扩充电网的容量，但鉴于城市人口膨胀和城区合理规划，一方面要求利用有限的线路走廊输送更多的电能，另一方面要求大量的配电网转入地下。因此，迫切需要采用更加灵活、经济、环保的输电方式解决以上问题。 柔性直流输电技术即电压源换流器输电技术(VSC HVDC)采用可关断电力电子器件和PWM 技术，是一种新型直流输电技术，它能弥补传统直流输电的部分缺陷，其发展十分迅速。为了进一步推动柔性直流输电技术在我国的研究和应用，本文结合ABB 公司几个典型应用工程， 详细介绍了柔性直流输电的系统结构、基本工作原理和与传统直流输电相比的技术优势，并就我国的实际情况讨论了柔性直流输电在我国多个领域，尤其是风电场的应用前景。 1.研究与应用现状 自1954 年世界上第一个直流输电工程（瑞典本土至GotIand 岛的20MW、100kV 海底直流电缆输电）投入商业化运行至今，直流输电系统的换流元件经历了从汞弧阀到晶闸管阀的变革。然而由于晶闸管阀关断不可控，目前广泛应用的基于PCC的传统直流输电技术有以下固有缺陷：1只能工作在有源逆变状态，且受端系统必须有足够大的短路容量，否则容易发生换相失败；2换流器产生的谐波次数低、谐波干扰大；3换流器需吸收大量的无功功率，需要大量的滤波和无功补偿装置；4换流站占地面积大、投资大。因此，基于PCC的常规直流输电技术主要用于远距离大容量输电、海底电缆输电和交流电网的互联等领域。 其先研究主要发展有一下几项基本技术： 1.高压大容量电压源变流器技术 模块化多电平变流器可以有效降低交流电压变化率，其拓扑结构如图 1 所示。桥臂中的每个子模块可以独立控制，每相上、下两个桥臂的电压和等于直流母线电压。交流电压通过控制每相中两个桥臂的子模块旁路比例来叠加实现，桥臂中的子模块越多，交流电压的谐波越小。与两电平变流器相比，由于不需要每一相上的所有器件在较高频率下同时动作，模块化多电平大大降低了器件的开关损耗。
多端柔性直流输电(VSC—HVD)系统直流电压下垂控制
多端柔性直流输电(VSC—HVD)系统直流 电压下垂控制 学院： 姓名： 学号： 组员： 指导老师： 日期：
摘要： 多端柔性直流输电系统(voltage sourcedconverter based multi-terminal high voltage direct current transmission，VSC-MTDC)与传统的电网换相换流器构成的多端直流输电系统相比，具有控制灵活、能够与短路容量较小的弱交流系统甚至无源交流系统相连、扩建容易等诸多优点直流电压的稳定直接影响到直流潮流的稳定，因此直流电压控制是多端柔性直流输电系统稳定运行的重要因素之一。下垂控制策略具有无需通讯、可靠性较高等优点，但存在直流电压质量较差、功率分配不独立、参数设计困难等问题。本文首先介绍了多端柔性直流输电系统控制方法的分类比较，然后重点介绍了下垂控制数学模型，分析MTDC 系统中下垂控制参数对直流电压与电流(功率)的影响机理，研究满足MTDC 系统功率平衡和直流电压稳定的V-I(V-P)下垂特性曲线。 关键词：VSC-MTDC 下垂控制模块化多电平换流器
一、引言 基于电压源换流器（Voltage Source Converter，VSC）的高压直流输电（High Voltage Direct Current，HVDC）技术（HVDC based on VSC，VSC-HVDC，也称柔性直流输电技术）系统以其灵活性、经济性和可靠性，在新能源并网、城市直流配电网、孤岛供电等领域有着广泛的应用前景。MTDC 系统接线方式分为串联、并联和混联等，目前主要采用并联式[1]。并联接线的MTDC 系统中所有VSC 工作于相同直流母线电压下，因此直流电压控制是系统稳定运行的关键，类似于交流系统中的频率控制。 多端柔性直流输电系统级直流电压控制策略可以分为三大类，分别是单点直流电压控制策略、多点直流电压控制策略以及直流电压斜率控制策略。单点直流电压控制策略将一个换流站作为直流电压控制站，其余换流站负责控制其他的变量，例如交流功率、交流频率、交流电压等，系统中仅有一个换流站对直流电压进行控制，如果这个换流站失去了直流电压的控制能力，整个柔性直流输电系统的潮流将失稳，因此单点直流电压控制策略的适用性较差。多点直流电压控制策略是使直流输电系统中的多个换流站具备直流电压控制能力。按照是否需要换流站间通信设备进行分类，多点直流电压控制策略又可分为主从控制策略和直流电压偏差控制策略。主从控制策略是一种需要换流站间通信的控制策略，这种控制方式利用换流站间的通信系统实现了直流电压的稳定，具有控制特性好、直流电压质量高等优点，但系统可靠性依赖于换流器控制器与系统控制器之间的高速通讯，这严重制约了多端直流输电尤其是长距离输电系统可靠性的提高。直流电压偏差控制策略是一种无需站问通信的控制策略，这种控制策略的实质是在定直流电压站故障退出运行后，后备定直流电压站能够检测到直流电压的较大偏移并转入定直流电压运行模式，保证了直流电压的稳定性；同时其设计简单、可靠性强。 下垂控制策略为多点控制，控制器通过测量本地直流母线电压对功率分配进行调节，因而不依赖于换流站间的高速通讯，系统可靠性较高。 二、多端柔性直流输电系统的直流电压控制策略 2.1柔性直流输电系统概述 总体上来看，目前的多端直流输电系统接线方式主要有串联型、并联型和混联型 3 种类型。由于并联型多端系统具有调节范围宽、扩建灵活、易于控制和可靠性高等突出优点，成为研究的热点和应用的重点。本文设计的直流电压混合控制策略主要是针对并联型多端系统。多端柔性直流输电系统控制是一个庞大复杂且相互耦合的多输入、多输出系统，为满足系统控制的快速性和高可靠性，一
500kV紧凑型输电线路技术应用
500kV紧凑型输电线路技术应用 发表时间：2018-05-14T16:20:57.693Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：杨杜英[导读] 摘要：随着我国国民经济的持续增长和电力系统整体水平的不断提升，在我国输电领域中500kV紧凑型输电线路的应用和技术研究都有了持续的发展和进步。 （云南送变电工程有限公司云南昆明 650000）摘要：随着我国国民经济的持续增长和电力系统整体水平的不断提升，在我国输电领域中500kV紧凑型输电线路的应用和技术研究都有了持续的发展和进步。我国电力系统工作人员在对这一输电技术进行研究和应用时应当对其特性有着更加清晰的了解，从而在此基础上对其进行更加有效的应用并且促进我国电力系统和国民经济的持续进步。 关键词：紧凑型输电技术；研究；推广应用 一、500kV紧凑型输电技术的特点与优势 1.1500kV紧凑型输电技术的特点囊括以下4点。 （1）更加有效地改变了我国传统输电线路较为落后且效率较为低下结构形式，同时能够更好地将三相导线置于相应的塔窗内。 （2）相比我国传统输电线路更好地压缩了电路的相间距离，并且三相导线之间采取了等边倒三角的排列方式，在这一排列方式下相导线之间的几何距离通常为6.7m-7.1m。 （3）更加有效地增加了输电线路的相导线分裂根数，并且能够以更加精致的方式对输电线路的相导线进行排列与布置，确保输电线路的相导线的外接圆直径精确约为680mm，并且确保其边长约为375mm，从而有效地减少了相应的误差，便于输电线路进行安装与接下来的布置。 （4）在直线塔的夹角选择上通常将其夹角固定在90度左右，并且在此基础上更好地确保了其垂直挡的间距。 1.2 500kV紧凑型输电技术的优势 （1）自然输送功率高 相同电压等级的紧凑型线路比普通线路波阻抗低，因此其自然输送能力强，通常能达到普通线路的1.3～1.4倍，即同样的输送功率，在普通线路属于重载、满载的情况下，紧凑型线路仍属于正常负载，需要建设两条普通线路才能满足输送能力的，可能仅需建设一条紧凑型线路就可满足要求。 （2）线路的走廊宽度小 紧凑型线路三相导线在同一塔窗内等距离排列，最大限度的压缩了相间距离，同样其几何均距也得到压缩，三相导线宽度较少，线路的走廊随之减少，从而节省线路的总体占地面积，减少砍伐树木和拆迁房屋的数量，在土地资源日益匮乏，输电线路与沿线民众矛盾日益突出的背景下，将大大节省建设投资。 （3）紧凑型线路无需换位 由于三相参数不对称，普通线路长度超过100km后，必须通过换位塔对导线进行换位，而紧凑型线路从理论上来说三相对称，其参数是完全解耦的，无需进行换位。这也节省施工的费用、降低了施工的难度。 二、关于紧凑化技术的研究 研究的目的是：使线路导线所占走廊的空间及宽度最小，使铁塔的体积及质量最小，从而节省线路的总体占地面积。 首先，三相导线置于同一塔窗内，相间只有空气间隙而没有接地构件，从而在根本上压缩了相间距离。三相导线在空间上按等边倒三角形布置，使任意两相之间的距离都压缩到同一长度，从而使得三相导线的几何均距（GMD）就等于相间距离。这是三相导线最紧凑的布置形式。 其次，三相导线全部采用V形绝缘子串悬挂，使导线在塔窗中的位置固定，不因风力或电动力而摆动。考虑到安全，3个V形串各自独立，2个上相V型串夹角均约90o，下相V形串夹角约140o。但对于某些垂直档距较大的铁塔，下相导线垂直荷载较大，夹角为140o的V形绝缘子即使采用300kN大吨位的绝缘子，其张力仍然不能满足要求。采取再增加一个垂直绝缘子串，专门用来承担导线的垂直荷载。此时夹角140o的V形串只起到防止导线摆动的作用。这种新型的绝缘子申组装悬挂方式国内外都未有过。由于垂直串中间的连接金具处于三相导线间，金具上产生的悬浮电位对塔窗内电场分布的影响，尤其是对相间操作冲击绝缘强度的影响问题是超高压线路中从未遇到过的。 第三，在大档距中间位置的水平两相之间加装相间绝缘间隔棒。这是我国特有的一项紧凑化技术。昌房紧凑型线路的相间距离为6.7m，远小于常规线路，比设计规程的要求也小得多，在塔窗处V形绝缘子串固定了位置，而在档距中间情形会如何?这里有2个问题要考虑：①发生短路故障时，在短路电流电动力的作用下，水平两相导线不得发生碰线而造成导线的损伤；②水平两相导线在大风的作用下，产生不同步摇摆而互相接近时，不得发生相间闪络事故。在进行三相导线短路电动力计算时，将导线作为悬链线，然后逐段积分求得合力。研究结果是：在50kA，0.1S，0.1。三相短路电流作用下，档距小于700m时，水平两相导线间不会发生碰线，700m及以上时需安装一只相间绝缘间隔棒。以此类推，45kA对应850m档距，40kA对应1000m档距，35kA对应1300m档距。进一步分析可知，50kA只是变电站母线的短路水平，变电站附近的数档范围内，档距一般都小于700m，随着短路点远离变电站，短路电流也逐渐降低，电动力的作用也随之减小。经计算，昌房线全线无需因短路电动力而装设相间间隔棒。 关于风力作用下导线发生不同步摇摆问题，运用非线性有限元动力方法计算，结果为：设计风速为30m/s和32m/s两种气象区，档距分别超过830m和800m时，则需要在档距中央安装水平方向的相间间隔棒，在任何非水平方向上的上下两相导线间均无需装设间隔棒。根据昌房线的实际情况，全线共安装了11只水平方向相间绝缘间隔棒。有效地防止了因风力而发生的相间闪络事故。 三、500kV紧凑型输电线路的经济效益和社会效益 500kV紧凑型输电线路在其20余年的发展过程中给国家带来的很大的经济效益和社会效益，这首先体现在其较高的经济性能和建设性价比上，即500kV紧凑型输电线路的建设与应用能够给国家能源系统和输电系统带来更多的便利和更多的经济效益，仅仅在1990-2000的十年间，500kV紧凑型输电线路的的应用就给我国整个电力系统带来了超过10%的整体进步。与此同时，在社会效益上，由于500kV紧凑型输电线路得到了不断的推广与应用，我国更多的城市和乡村得到了更好的供电和更加优质的电力服务，这对于我国社会的整体发展和持续进步都有着不可估量的重要意义。
浅议柔性直流输电技术与发展
浅议柔性直流输电技术与发展 摘要：柔性直流输电技术对于提高交流系统的动态稳定性、增加系统的动态无 功储备、改善交流系统电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷所带来的问题， 具有较强的技术优势，也是智能电网建设中解决大容量、间歇式新能源发电并网 的重要技术手段。本文简要介绍了柔性直流输电原理，总结了柔性直流输电技术 的特点、应用范围、现在的发展状况以及其未来的发展前景。 关键词：柔性直流；输电技术；发展 柔性直流输电技术对于提高交流系统的动态稳定性、增加系统的动态无功储备、改善交流系统电能质量，解决非线性负荷、冲击性负荷所带来的问题，具有 较强的技术优势，也是智能电网建设中解决大容量、间歇式新能源发电并网的重 要技术手段。 目前世界上仅ABB公司拥有商业运行的工程。虽然西门子、AREVA等跨国公 司一直没有间断在该领域的技术研究，但迄今为止在世界范围内运行的工程仍被ABB一家公司所垄断。 一、柔性直流输电技术的原理 柔性直流输电采用电压源型换流器和PWM技术。由调制波与三角载波比较 产生的触发脉冲，使VSC上下桥臂的开关管高频开通和关断，则桥臂中点电压uc 在两个固定电压+Ud和—Ud之间快速切换，uc再经过电抗器滤波后则为网侧的 交流电压us。 进一步分析可知，在假设换流电抗器无损耗且忽略谐波分量时，换流器和交 流电网之间传输的有功功率为P，无功功率为Q。有功功率的传输主要取决于δ，无功功率的传输主要取决于UC。因此通过对δ的控制就可以控制直流电流的方 向及输送有功功率的大小，通过控制UC就可以控制VSC发出或者吸收的无功功率。从系统角度来看，VSC可以看成是一个无转动惯量的电动机或发电机，几乎 可以瞬时实现有功功率和无功功率的独立调节，实现四象限运行。 二、柔性直流输电技术的特点 柔性直流输电技术是当今世界电力电子技术应用领域的制高点，是基于可关 断电力电子器件IGBT（绝缘栅双极晶体管）组成的电压源换流器所构成的新一代 直流输电术。 该技术可以在进行精确有功功率控制的同时对无功功率进行控制，可为交流 系统提供电压支撑，控制更加灵活。柔性直流换流站可工作在无源换流的方式下，不需要外加的换相电压，可用于弱系统或无源系统供电。此外，柔性直流输电技 术基本不需要滤波和无功补偿装置，其换流站占地面积较同等容量的常规直流换 流站要小。 柔性直流输电是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，其采用最先 进的电压源型换流器和全控器件，是常规直流输电技术的换代升级。与传统的直 流输电不同，是一种采用基于电压源换流器、可控关断器件和脉宽调制（PWM 技术）的新一代直流输电技术。 它可以瞬间实现有功和无功的独立解耦控制，能向无源网络供电，具有良好 的电网故障后的快速恢复控制能力，可以作为系统恢复电源。在传输能量的同时，还能灵活地调节与之相连的交流系统电压。具有可控性较好、运行方式灵活、适 用场合多等显著优点。从用途上看，它可以很好地适应于可再生能源并网、分布 式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等领域。
智能电网的基础(一) 柔性交流输电系统
柔性交流输电系统(FACTS)：Flexible Alternative Current Transmission Systems，建立在电力电子或其它静止型控制器基础之上的、能提高可控性和增大电力传输能力的交流输电系统。 现代电力系统遇到的很多问题都需要柔性交流输电设备来解决。 1)输电线路输送容量瓶颈问题 电力系统稳定性限制决定的传输容量极限小于其他因素，所以，电力系统稳定性的本质是功率平衡，需要通过快速的潮流调节来提高系统稳定性。 2)大型火电厂远距离送电面临的SSR问题(次同步谐振) 远距离(300公里及以上)、中高串补度(35%及以上)的大容量厂对网输电系统，即存在多模态SSR问题，威胁电网和机组的稳定运行，需采取必要措施有效化解SSR风险，确保机网安全。
3)互联电网动态稳定问题 区域联网，阻尼减弱，引发甚低频或超低频区域间振荡。 4)等大负荷中心区的暂态电压稳定问题 京沪穗等大型负荷中心已建成500KV强受电网，抗功角稳定能力强，一般可经受环内N-2检验，但是抗暂态电压稳定的条件不断恶化。 空调比例增加，负荷变化随机性加大，事故时的调节特性变坏。 手动投切的电容比例过大，恶化严重故障时的电压支撑能力。 各中心负荷区现有的动态无功补偿设备很少，较之发达国家相去甚远。 5)电能质量问题
我国配电系统普遍存在电能质量问题。 二、柔性交流输电系统的作用原理 1)提高传输容量，提高现有网络利用率 FACTS装置的一个巨大用途：提高系统稳定性，提高远距离输电的容量。相当于可以少建输电线路，提高目前已有线路和设备的使用效率。 2)稳态与暂态的控制 FACTS对潮流进行控制，提高网络利用率;FACTS使网络联系更紧密，更强壮，减少损耗。
基于VSC的柔性直流输电技术研究
基于VSC的柔性直流输电技术研究 本文介绍了基于VSC的柔性直流型输出电力系统的基本结构、基本工作原理和技术特点，并使用ATP-EMTP软件仿真建立其模型，得出其正常工作时的谐波及其不同故障情况下的运行特点。最后总结了柔性直流型输电系统需重点研究的几个基础理论问题及其发展前景。 1 引言 随着能源日益紧张和环境污染日益严重，目前中国在极力开发和利用可再生的清洁型能源。由于风能、太阳能等可再生能源利用规模的日益增大，其分散性、小规模性、离供电中心较远等问题，使得采用传统的交流输送电力系统或传统的直流输电系统显得不是很经济。 相关电子技术的迅猛发展以及控制技术的突飞猛进使得采用直流型输电力系统即可解决上述问题。采用基于可关断型电压源换流装置和PWM技术进行直流电输送，适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市区域电网供电等诸多领域。 根据实际情况，特别是西电东送、全国电网联网迫在眉睫的情况下，研发直流型输电系统，建设新一代直流型输电联网系统，将会促进大规模电网合并，并逐步完善城市供电和孤岛供电等技术。 2 柔性直流输电的系统结构和基本原理 与传统自然换相技术的直流型输电系统不同，VSC-HVDC(Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current)是一种以电压源换流器、可控关断装置和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型的直流型输电技术。该技术能在短时间内实现有功率和无功率的独立解耦控制，能够自主地向无源电网供电，极易于构成多端直流型电力系统，能极大的增加供电系统的稳定性，提高电力系统的输电能力。下面将介绍VSC-HVDC 的系统基本结构和基本的工作原理。 2.1 系统结构 图1为柔性直流型输出电力系统的基本原理框图，两端的换流站全部采用VSC基本结构，由换流站、换流变压设备、换流电抗设备、直流电容和交流滤波电路等部分组成。