直流输电系统控制原理
高压直流输电的基本控制原理PPT(65张)
(1)单极联络线
直流输电系统中换流站出线端对地电位为正的称为正、
极，对地电位为负的称为负极。在单级系统中，一般采用
正极接地，相当于输电系统中只有一个负极，称为单级系
统的负极运行。
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I
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图6-2 单级HVDC联络线
采用负极运行的优点是：直流架空线路受雷击的概率以 及电晕引起的无线电干扰都比正极运行时少。单级系统 的构成方式可分为大地(海水)回流和金属导线回流。
3.
2004年底，三峡—常州、三峡—广东、贵州—广东
±500kV、3000A、3000MW的高压直流输电工程投运，
标志着我国的高压直流输电技术已跨入世界先进行列。
随着电力电子技术的进步和高压直流输电设备价格的下
降，将使压直流输电的优势更加明显，在未来的电力系
统中将会更具竞争力。
6.1.2 高压直流输电的特点
高压直流输电自20世纪50年代兴起至今，全世界有80 多项高压直流输电系统投入运行 。
巴西伊泰普直流 输电工程
南非英加—沙巴 直流输电工程
架空线路最高电压(±600kV) 和最大输送容量(6300MW)
最长架空直流线路传送距离(1700km) )
英法海峡直 流输电工程
电缆线路的最大输送容量2000MW)
2. 1987年，我国投产了第一项高压直流输电工程浙江大陆—— 舟山群岛的跨海输电(50MW，100kV)工程，填补了我国高 压直流输电工程的空白，为今后发展和建设高压直流输电工 程提供了宝贵的建设和运行经验。
3. 1989年葛洲坝—上海高压直流输电工程的投入运行，标志我 国高压直流输电工程已迈入世界先进行列。该直流系统采用 500kV双极联络线，额定容量为1200MW，输电距离为 1045km，它的建成把华东、华中这两个装机容量超过14GW 的大电网连接起来，形成了我国第一个大电网联合系统，使 长江葛洲坝水电站的电能源源不断送往上海。
直流系统的工作原理
直流系统的工作原理
直流系统是一种电力传输和分配系统，其工作原理是将电能以直流电的形式从发电站传输到终端用户，通过电流的单一方向流动实现能量的交付和使用。
直流系统的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 发电：直流电源可以是直接的化学能转化为电能的电池，也可以是经过变流装置将交流电转换为直流电的逆变器。
2. 电能传输：直流电从发电站通过输电线路传输到终端用户。
直流输电线路较交流输电线路损耗更小，因为直流电不会产生电流功率损耗和电磁感应损耗。
3. 电能分配：在直流系统中，将电能分配到不同的用户或负载上，可以通过开关或控制装置来控制电能的分配和开闭。
4. 长距离传输：直流系统在长距离传输中具有优势。
因为直流电的输电损耗较小，不会产生输电损耗的无功功率，并且能够减少输电线路的电磁辐射和串扰，提高传输效率。
5. 调节和控制：直流系统可以通过调节直流电压的大小来控制电能的传输和分配。
具有较高的可调节性和灵活性，可以适应不同负载需求和系统运行状态。
总的来说，直流系统的工作原理是通过将电能以直流电的形式
传输和分配，实现能量的交付和使用。
它具有较低的输电损耗，较高的传输效率和调节灵活性，在特定应用中具有一定的优势。
HVDC控制原理与特性
HVDC控制原理与特性HVDC（High Voltage Direct Current）即高压直流输电技术，是一种通过直流电流传输能量和电力的技术。
与传统的交流输电技术相比，HVDC具有更低的电能损失和更远的输送距离，适用于大规模跨区域输电和远离电源的地区。
首先，整流站控制涉及电压控制。
整流站将交流电转换为直流电，需要保持直流电压的稳定性。
电压控制主要通过功角控制和直流电压调速实现。
功角控制是通过调节逆变桥的换流角度来控制整流站的有功功率输出。
直流电压调速是通过调节直流电压的大小来实现。
整流站还需要进行直流电流控制，以控制直流电流的大小和方向。
直流电流控制主要通过调节插入桥的导通角度和导通时间实现。
接下来，逆变站控制涉及电压控制和调节信号控制。
逆变站将直流电转换为交流电，需要保持逆变站输出的交流电压的稳定性。
逆变站的电压控制主要通过频率和幅值控制实现。
频率控制是通过调节整流换流器和逆变换流器的换流频率来控制输出交流电的频率。
幅值控制是通过调节逆变换流器的换流角度来控制输出交流电的幅值。
逆变站还需要进行调节信号控制，以完成系统的保护和自动控制功能。
HVDC技术具有以下几个主要特点：1.低电能损失：HVDC输电系统的电能损耗相对较低，主要是由于直流电流在输送过程中没有电感和电容的影响，电能传输效率更高。
2.远距离输电：HVDC技术适用于大规模的跨区域输电，可以实现更远的输送距离，减少电能传输的损失。
3.稳定性好：HVDC系统具有较好的稳定性和可靠性。
由于直流电流不受电网故障的影响，所以HVDC系统具有较好的抗干扰能力和容错能力。
4.无电磁场影响：相比交流输电，HVDC系统具有较小的电磁辐射和影响，对环境和人体健康的影响较小。
5.灵活性高：HVDC系统具有较高的灵活性和可调节性，可以实现双向输电、调节功率和电压等功能。
总之，HVDC技术是一种高效、稳定和可靠的电力输电技术。
随着电力需求的增长和可再生能源的开发利用，HVDC技术将在未来得到更广泛的应用和推广。
柔性直流输电基本控制原理
暂态稳定性分析是评估柔性直流输电系统在故障或其他大的扰动情况下的性能的重要手段。通过模拟 系统在各种故障情况下的响应，可以了解系统的暂态行为和稳定性，为控制策略的制定提供依据。
运行稳定性分析
总结词
运行稳定性分析是研究系统在正常运行 条件下的动态性能，通过仿真和实验等 方法，分析系统的运行稳定性和控制性 能。
促进可再生能源的接入
柔性直流输电能够更好地接入可再生能源，有助于实现能源 的可持续发展。
02
柔性直流输电系统概述
柔性直流输电系统的基本结构
换流阀
换流阀是柔性直流输电系统的核心部件，负责 实现直流电的转换和传输从一端传 输到另一端。
滤波器
滤波器用于滤除谐波和噪声，保证传输电能的 纯净。
柔性直流输电基本控制原理
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目 录
• 引言 • 柔性直流输电系统概述 • 柔性直流输电系统的控制策略 • 柔性直流输电系统的稳定性分析 • 柔性直流输电系统的保护与控制
一体化 • 柔性直流输电系统的应用与发展
趋势
01 引言
背景介绍
传统直流输电的局限性
传统直流输电在电压源换流器（VSC） 控制策略上存在局限，难以满足现代 电力系统的需求。
3
保护和控制设备之间的通信应具有高可靠性和实 时性，以确保快速响应和准确控制。
保护与控制一体化的优点与挑战
优点
保护和控制一体化可以提高系统的快速响应 能力和稳定性，减少故障对系统的影响，降 低维护成本和停机时间。
挑战
保护和控制一体化需要解决多种技术难题， 如传感器精度、数据处理速度、通信可靠性 和实时性等，同时也需要加强相关标准和规 范的建设和完善。
柔性直流输电系统的未来展望
常规直流输电的基本原理
常规直流输电的基本原理
常规直流输电的基本原理可以概括为以下几点:
一、直流输电的概念
直流输电是利用直流电压对电能进行长距离传输的过程。
与交流输电相比,直流输电线路结构简单,但也存在一定缺点。
二、直流输电的基本结构
直流输电系统主要包括发电机、变流站、输电线路、受电变流站和负载几个部分。
发变电站将交流电转换为直流电,经过输电线路,最后转换回交流电为负载供应电力。
三、直流输电的工作原理
1. 发电机组发出三相交流电。
2. 变流站将交流电整流为直流电,升高电压。
3. 高压直流电沿输电线路输送,减少电能损耗。
4. 接收变流站将直流电再转换为交流电,供应给用户。
5. 整个系统采用回馈控制调节电流、电压,保证稳定运行。
四、直流输电的优势
1. 线路投资减少,传输损耗小。
2. 可实现交联互济不同系统。
3. 输电容量可通过电压调节实现,易扩容。
4. 可采用先进的直流电网技术。
五、直流输电的劣势
1. 换流站投资和损耗较大。
2. 难以实现直接供电,需要变流设备。
3. 输电距离受电压等级限制。
4. 缺乏经验,维护转换设备复杂。
总之,直流输电可降低线路损耗,但更适合远距离跨区传输。
随着技术进步,直流输电会发挥更大优势。
传统直流输电控制原理
1.整流器部分工作原理整流部分的结构是三相桥式电路，如图1所示。
图1 整流器电路图e a 、e b 、e c 为等值交流系统的工频基波正弦相电动势，图2 整流侧电压波形（a ）为m 、n 点对中性点的电位，（b ）为直流侧电压u d ，（c ）为触发脉冲。
图（a ）中C1为自然换向点，角度α为延迟触发角，即晶闸管开始导通的角度；μ为叠弧角（换向角），即电流从一相换到另一相的时间。
定义熄弧延迟角为δ， δ=α+μ。
理想直流侧空载电压为απcos 23V r 0E r d =（1）换向引起的压降可用等值换向电阻R cr 代替，可以计算出直流侧电压平均值为dcr r d d cr dr I I E R -cos V R -cos 23V 0r ααπ==（2）图3 整流侧外特性随α增大，直流侧电压减小。
2.逆变器部分工作原理图4 逆变器电路图逆变器和整流器的原理接线图相同，根据式（1）απcos 23V r 0E r d =，若延迟触发角α为90°时，cos α=0直流侧电压为0，当α>90°时，直流侧电压为负值，变流器做逆变运行，为方便起见，定义β=180°-α，为超前触发角。
设逆变侧直流空载电压为V d0i ,则ii 023V E d π=（3），考虑换向角μ的存在，用R ci 作为逆变侧等值换向电阻，作为逆变侧换向引起的压降，则直流侧电压为dci i d dci d ci d ci di I I E I E I E R -cos V R -cos 23-R -)180(cos 23-R -cos 23V 0i i i ββπαπαπ-==-︒==（4）定义超前熄弧角（也叫关断角）为γ，γ=π-δ=π-α-μ=β-μ。
3.控制原理直流输电的接线原理简图：图5 直流输电原理简图直流输电等效电路图：图6 直流输电等效电路图其中α为整流器延迟触发角；β为逆变器的超前触发角；γ为逆变器熄弧角；V d0r 和V d0i 分别为整流侧和逆变侧的无相控理想空载直流电压；R cr 和R ci 分别为整流和逆变侧的等值换相电阻，等效了换向损失的电压，但不是真正意义的电阻，不消耗有功功率。
直流输电系统的原理及应用
直流输电系统的原理及应用1. 引言直流输电系统是一种电力传输系统，通过直流电流传输能量。
与交流输电系统相比，直流输电系统具有许多优势，例如传输距离远、输电损耗小、占地面积小等。
本文将介绍直流输电系统的工作原理及其应用。
2. 直流输电系统的工作原理直流输电系统主要包括以下组成部分：2.1 直流发电机直流输电系统的起点是直流发电机。
直流发电机将机械能转换为直流电能，并输出给直流输电系统。
2.2 直流变流器站直流变流器站是直流输电系统的重要组成部分。
它将交流电能转换为直流电能，并进行输电。
2.3 直流输电线路直流输电线路负责将直流电能从发电机传输到负载端。
直流输电线路通常采用高压高温的超导线。
2.4 直流换流器站直流换流器站位于直流输电线路的终点，将直流电能转换为交流电能，供给负载端使用。
3. 直流输电系统的优势与传统的交流输电系统相比，直流输电系统具有以下优势：3.1 传输距离远直流输电系统能够传输更远的距离而不会引起明显的传输损耗。
这是因为直流电在传输过程中几乎没有导线阻抗和电阻损耗。
3.2 输电损耗小相对于交流输电系统，直流输电系统的输电损耗更小。
这是因为直流电能不会造成电流的涡流损耗和电容损耗。
3.3 占地面积小直流输电系统的输电线路所需占地面积相对较小，这使得直流输电系统在城市地区和环境受限区域中应用更加方便。
3.4 可靠性高直流输电系统具有较高的可靠性，能够提供更稳定的电能供应。
这是因为直流输电系统可以更好地控制电流和电压。
4. 直流输电系统的应用直流输电系统在以下领域中得到广泛应用：4.1 远距离输电直流输电系统可以用于跨越远距离的能量传输。
例如，直流输电系统被用于跨越大洋进行海底电缆输电。
4.2 城市供电直流输电系统在城市供电方面也有应用。
它可以提供更稳定的电能供应，减少电压波动和电能浪费。
4.3 可再生能源直流输电系统可以有效地集成可再生能源。
例如，直流输电系统可以将风能和太阳能转化为直流电能，并输送到电网上供应。
HVDC控制原理与特性
HVDC控制原理与特性HVDC（高压直流输电）是一种通过直流电进行长距离输电的技术。
与传统的交流输电相比，HVDC具有较大的输电能力、较低的电能损耗和较小的电压降等优点。
HVDC控制原理和特性主要涉及HVDC系统的组成、控制方式以及其特有的稳定性和可靠性。
HVDC系统由直流换流站（DCS）和交流换流站（ACS）组成。
DCS负责将收集到的交流电能转换为直流电，再输送到目标地点。
ACS则负责将交流电能转换为直流电并将其送到DCS。
在HVDC系统中，控制方式分为压控和功控两种。
压控是通过控制换流电压来调节直流功率。
当交流电压增加时，直流功率也会增加。
压控的主要优点是灵活性高，可以实现灵活的功率控制。
它适用于长距离传输和低系统容量的情况。
但是，在压控方式下，系统受电流限制，电流增加会导致功率降低。
功控是通过控制换流电流来调节直流功率。
当交流电流增加时，直流功率也会增加。
功控的主要优点是系统稳定性好，可以实现更高的功率传输。
它适用于长距离传输和高系统容量的情况。
然而，功率受电压限制，电压降低会导致功率降低。
HVDC系统具有以下特性：1.高效性：HVDC系统具有较低的电能损耗和电压降，能够实现更高的能源传输效率。
2.长距离传输：HVDC系统适用于长距离的能源传输，能够实现数千公里的电力输送。
3.可靠性：HVDC系统具有较高的可靠性，不受电力系统电压和频率调度的影响，能够实现更加稳定的输电。
4.系统调度：HVDC系统能够实现可控的输电能力，使得电力系统的调度更加灵活和高效。
5.无电磁干扰：HVDC系统基本上不会对周围环境产生电磁干扰，对传输线路和附近的居民影响较小。
6.无电容和电感功率：HVDC系统没有电容和电感功率，能够减少发电和输电过程中的电能损耗。
总之，HVDC系统通过控制换流电压或电流来实现对直流功率的调节，具有高效、长距离传输、可靠性高和灵活调度等特点。
它已被广泛应用于长距离的电力传输和大容量电力输电项目中，并在电力系统优化和发展方面起到了重要作用。
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1.3 直流输电系统应具备的基本控制
（1）直流电流控制，保持电流等于给定值； （2）直流电压控制，保持直流线路送端或受端电压在给定的范围 内或等于给定值； （ 3）整流器触发延迟角 (α) 控制，使正常运行时α角较小，一般保 持在 10°～ 20°( 或 12°～ 18°) 范围内，以减小无功消耗，并留 有调节的余地。 （4）逆变器关断角(δ )控制，控制δ ≥δ min(最小关断裕度角)， 避免发生换相失败，在此前提条件下，尽量减小δ ，以兼顾安全 和减小换流单元无功功率消耗，提高功率因数。
1.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直流输电系统运行控制基本要求
（1）减小因交流系统电压变化引起的直流电流波动； （2）限制最大直流电流，防止换流器过载损害； （3）限制最小直流电流，避免电流间断引起振荡及过电压； （4）减小逆变器发生换相失败的概率； （5）尽量减小换流器消耗的无功功率； （6）保持直流电压在要求值水平运行。
二、直流输电系统控制的基本原理
• 如图1-1中所示的直流输电联络线，它表示一个单极联络线或双极 联络线中的一个极，相应的等值电路和电压分布情况分别如图11(b)和1-1(c)所示。
直流输电系统控制原理
电本1360 刘飞亮
一、概述
1.1 直流输电控制系统发展简介
从控制系统本身结构特点看，大致可分为三阶段： （1）模拟型控制系统 由分立模拟电子电路构成。早期控制系统。 优点：响应快速、实时性好、控制方式简单可靠。 缺点：灵活性差、控制功能受限、结构涣散、易受 温度等周围环境影响、控制精度低、控制系统自身 的稳定性可靠性低等。
（2）数字型控制系统 由中小规模数字集成电路构成，20世纪五、六十年代开始发展，但未得到推广应用。 优点：集成度较高、控制方式较灵活、逻辑处理能力较强。 缺点：控制功能实现较复杂、某些控制性能及可靠性还不如模拟型的，故未能得到 推广应用。 同时期还研发了一种数模混合型控制系统，吸收了模拟型和数字型的优点，得到一 定的推广应用。 （3）微机型控制系统 20世纪70年代末，随着大规模集成电路和微机技术的迅速发展而发展起来的，目前 直流输电控制系统基本上都是微机型的。 优点：集成度、可靠性高；控制方式灵活且更改方便；可实现快速、精确控制；控 制功能和逻辑处理能力强，可实现复杂控制； 运行稳定性高，基本不受温度等周 围环境影响；可方便地通过多重化等措施进一步提高控制系统的可靠性。