直流输电系统概况-电力可靠性
直流输电技术概述
直流输电技术概述直流输电技术近年来发展迅速，应用范围广阔，技术影响深远，发展潜力较大。
为了更好地将直流输电输电技术应用到工程中去，本文首先对直流输电技术的发展、分类与应用进行了介绍，再定性的对直流输电方式与交流输电方式的优缺点及适用范围进行了比较，最后对于不同直流输电技术的经济性、可靠性、适应性及可行性等方面对其进行了定性分析。
标签：直流输电; 柔性直流; 经济性; 可靠性;0 引言电力技术是从直流电开始的，早期的直流输电是直接从直流电源送往直流负荷，无需进行换流。
随着三相交流发电机、感应电动机和变压器的迅速发展，在发电和用电领域，交流电取代了直流电系统。
但是直流在远距离电缆输电，不同频率电网间联网等领域仍有重要作用。
近年来，直流输电技术发展迅速，在国内外众多大型工程得到应用，有力推动了电网发展，技术进步，保证了地区清洁能源的开发与经济发展的能源供应[1，2]。
为了更好地应用直流输电技术，本文对直流输电的发展、分类及应用情况进行了简介，对直流输电与交流输电进行对比，并对常规直流与柔性直流技术进行了分析。
1 直流输电技术发展直流输电技术的关键在于换流问题，根据换流技术的发展，直流输电可以分为三个时期。
即汞弧阀换流时期，晶闸管阀换流时期以及新型半导体换流设备时期。
1）汞弧阀换流时期1901年发明汞弧整流管，但只能用于整流，不能逆变，1928年研制成功了具有栅极控制能力的汞弧阀，既可以整流又可以实现逆变，使直流输电成为现实。
但存在制造复杂，价格昂贵，故障率高，可靠性低，维护不便等缺点。
2）晶闸管阀换流时期20世纪70年代后，大功率晶闸管问世，促进了直流输电技术的发展。
相较于汞弧阀换流器，其制造、运行维护和检修都比较简单而方便。
之后的直流工程都采用晶闸管换流阀。
3）新型半导体换流设备时期20世纪90年代后IGBT得到广泛运用。
1997年3月，世界上第一個采用IGBT 组成的电压源换流器的直流输电工业性试验工程在瑞典中部投入运行。
特高压直流输电的可靠性指标-直流输电可靠性管理信息系统
特高压直流输电的可靠性指标（摘自国家电网报）问：为什么要对直流输电系统的可靠性指标进行定期统计和评价?答：直流输电系统是一个复杂的自成体系的工程系统，多数情况下承担大容量、远距离输电和联网任务。
因此，需要设定一些直流输电系统可靠性指标，用于衡量直流输电系统实现其设计要求和功能的可靠程度，评价直流输电系统运行性能。
直流系统可靠性直接反映直流系统的系统设计、设备制造、工程建设以及运行等各个环节的水平。
通过直流系统可靠性分析，可以提出改善工程可靠性的具体措施，对新建工程提出合理的指标要求。
国际大电网会议专门成立一个直流输电系统可靠性工作组，每两年对全世界所有直流输电工程进行一次可靠性的综合统计和评价。
问：直流输电系统的可靠性有哪些具体的指标?答：直流输电系统的可靠性指标总计超过10项，这里只介绍停运次数、降额等效停运小时、能量可用率、能量利用率四项主要可靠性指标。
停运次数：包括由于系统或设备故障引起的强迫停运次数。
对于常用的双极直流输电系统，可分为单极停运，以及由于同一原因引起的两个极同时停运的双极停运。
对于每个极有多个独立换流器的直流输电系统，停运次数还可以统计到换流器停运。
不同的停运代表对系统不同水平的扰动。
降额等效停运小时：直流输电系统由于全部或者部分停运或某些功能受损，使得输送能力低于额定功率称为降额运行。
降额等效停运小时是：将降额运行持续时间乘以一个系数，该系数为降额运行输送损失的容量与系统最大连续可输送电容量之比。
能量可用率：衡量由于换流站设备和输电线路(含电缆)强迫和计划停运造成能量传输量限制的程度，数学上定义为统计时间内直流输电系统各种状态下可传输容量乘以对应持续时间的总和与最大允许连续传输容量乘以统计时间的百分比。
能量利用率：指统计时间内直流输电系统所输送的能量与额定输送容量乘以统计时间之比。
问：我国直流输电的实际运行指标处于什么水平?答：截止到2005年底，我国已经建成5回±500千伏高压直流输电工程。
直流输电系统运行控制策略研究
直流输电系统运行控制策略研究随着世界经济的发展和能源需求的增长，电力输送和分配系统的可靠性和效率变得越来越重要。
直流输电系统因其较低的能量损耗和更高的输电能力，成为了电力行业中的热门技术。
然而，为了实现直流输电系统的可靠稳定运行，研究和开发高效的运行控制策略变得至关重要。
1. 直流输电系统概述直流输电系统是一种通过直流电将电能从发电站输送到负荷点的电力输电系统。
与传统的交流输电系统相比，直流输电系统具有更小的功率损耗、较高的输电能力和更好的电压稳定性。
这使得直流输电系统可以更有效地远距离输送电能，特别是在海底电缆和远离电网的地区。
2. 直流输电系统控制策略2.1 直流电压控制直流电压控制是直流输电系统中最常见的控制策略之一。
通过监测和调节直流线路上的电压，可以实现系统的稳态和动态电压控制。
直流电压控制可以通过调节直流系统中的换流器的占空比来实现，以使得输出电压保持在设定范围内。
2.2 直流功率调节直流输电系统中的功率调节也是一项重要的控制策略。
通过调节直流输电线路上的功率，可以实现对电力流动的精确控制。
例如，在高负荷时可以通过增加功率转移的方式来避免电力拥塞，而在低负荷时可以降低功率以减小线路损耗。
2.3 直流线路稳定性控制直流输电系统中的线路稳定性是保证系统可靠运行的关键因素之一。
通过监测和分析直流线路的电流和电压波动，可以预测和防止系统出现不稳定情况。
同时，采用适当的补偿措施，如电抗器的并联和串联，也可以提高直流线路的稳定性。
3. 直流输电系统运行控制的优势和挑战直流输电系统的运行控制策略具有以下优势：- 更高的输电能力：直流输电系统的输电能力比交流输电系统更高，可以满足不断增长的能源需求。
- 较低的能量损耗：直流输电系统的能量损耗较低，可以降低电力行业的能源消耗和排放。
- 较好的电压稳定性：直流输电系统具有较好的电压稳定性，可以提高电力系统的可靠性和可用性。
然而，直流输电系统的运行控制也面临一些挑战：- 总体成本较高：建设和维护直流输电系统需要大量的资金投入，包括换流器、电缆和绝缘子等设备的造价较高。
直流输电工程控制保护系统总概精选全文
直流控制保护系统概况
Ø 控制位置要求：
– 远方调度中心、集控中心 – 换流站主控室 – 控制系统就地 – 设备就地
Ø 控制位置层次关系：
– 分层结构上越低的位置，其控制优先级越高
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直流输电工程控制保护系统总概
提纲
一．直流控制保护系统概况 二．直流控制保护系统构成 三．德宝工程控制保护设备配置情况 四．系统特点与主要技术改进 五．直流控制保护系统硬件简介
系统切换遵循如下原则：在任何时候运行的有效系统应是双重化系 统中较为完好的那一重系统
系统切换逻辑禁止以任何方式将有效系统切换至不可用系统。系统 切换总是从当前有效的系统来发出。这个切换原则可避免在备用系 统中的不当的操作或故障造成不希望的切换。另外，当另一系统不 可用时，系统切换逻辑将禁止该切换指令的执行。
5. 与远方控制中心的接口子系统
包括：远动系统，用于与网调、省调、直流集控中心等交换直流换流站的监 控数据并执行远方调度命令，由远动工作站、远动通讯设备等组成。
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直流输电工程控制保护系统总概
直流控制保护系统构成
Ø 典型系统解决方案:
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直流输电工程控制保护系统总概
•直流控制（极控）系统
•直流控制（极控）系统
➢ 极控制系统主要包括:
每个极的极控系统主机 分布式现场总线 分布式I/O等设备
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直流输电工程控制保护系统总概
•直流控制（极控）系统
➢ PCP控制主机：
– 完成对换流站内换流器、换流变压器、直流场 设备等的控制和监视功能。收集极控系统范围 内的“事件”并上传送入运行人员控制系统。
Ø 极控系统是整个换流站控制系统的核心，主要功 能是通过对整流侧和逆变侧触发角的调节，实现 系统要求的输送功率或输送电流。
高压直流输电系统的可靠性分析
高压直流输电系统的可靠性分析一、引言随着能源需求的增长和能源供应的不断优化，高压直流输电系统作为一种新兴的能源传输方式，正在逐渐成为电力行业的关注焦点。
然而，输电系统的可靠性是保障能源传输的重要因素之一。
本文将对高压直流输电系统的可靠性进行分析和探讨。
二、高压直流输电系统的特点高压直流输电系统是一种将交流电能转换为直流电能，并通过电缆或空间通道进行传输的输电方式。
相比传统的交流输电系统，高压直流输电系统具有以下特点：1. 电能损耗低：由于直流输电系统经过整流变换，减少了电能由于电流频率变化而导致的电阻损耗和电感损耗，因此电能输送效率更高。
2. 线损小：高压直流输电系统可通过采用高压高频率来降低电流的大小，从而减少线路的电阻损耗。
3. 传输距离远：因为高压直流输电系统中的直流电流不会出现交流电流的衰减问题，所以可以实现更长距离的输电。
三、高压直流输电系统可靠性影响因素高压直流输电系统的可靠性受多个因素影响，下面将介绍几个主要因素：1. 设备可靠性：输电系统中的设备包括整流器、逆变器、电缆等，对于系统的可靠性起着至关重要的作用。
设备的设计、制造和运维水平将直接影响系统的可靠性水平。
2. 环境因素：输电系统运行在多样的环境条件下，如极端天气、高温、低温、高海拔等情况。
这些环境因素对设备的性能和可靠性产生重要影响。
3. 维护和修复周期：定期的维护和修复周期对于设备的可靠性至关重要。
不合理的维护和修复策略可能导致设备故障和系统中断。
四、高压直流输电系统可靠性评估方法为了确保高压直流输电系统的可靠性，需要对其进行评估。
以下是几种常用的评估方法：1. 故障树分析：故障树分析是一种定性和定量分析方法，用于识别系统故障发生的可能性和潜在原因。
通过构建故障树模型，可以对系统的可靠性进行评估，以提前采取措施防止故障发生。
2. 可靠性指标：可靠性指标是评估系统可靠性的指标，包括平均故障间隔时间、平均修复时间、故障率等。
电力系统可靠性知识点总结
Ppt41发输电系统可靠性主要内容：包括充裕性 (adequacy) 和安全性 (security)两方面。
（发电输电变电）充裕性:是考虑元件的计划和非计划停运以及运行约束条件下，又称静态可靠性。
安全性:是突然扰动是指突然短路或失去非计划停运的系统元件。
又称动态可靠性2充裕性和安全性评估的不同点不同点：研究的特性不同。
研究的故障不同。
可靠性指标不同共同点：计算量巨大，相互完善互相补充。
3充裕性评估的基本原理充裕性评估的四大步骤：元件可靠性建模，系统状态选择：系统状态分析：可靠性指标计算充裕性评估的（系统状态选择）两大方法：状态枚举法（解析法）；蒙特卡洛法（模拟法）计算环节不同，分析环节相同。
充裕性评估只统计不满足运行约束的系统状态；4元件停运按是否独立分为：独立重叠停运和非独立的重叠停运。
元件停运按停运原因分为强迫停运和计划停运。
强迫停运分为单元件停运事件、共同模式停运事件（不独立重叠停运）、相关的变电站停运事件（不独立重叠停运）5元件强迫停运模型：单元件停运事件：只有一个元件停运，只影响自身。
共同模式停运事件：不独立的重叠停运。
是指由于单一原因引起多个元件停运，而且不按继电保护依次动作。
相关的变电站停运事件：不独立的重叠停运。
是指变电站内的元件停运，与继电保护对元件故障的反应有关联6系统状态选择基本原理：由元件的状态组合构成系统的状态。
蒙特卡洛法：包括时序蒙特卡洛法和非时序蒙特卡洛法。
7系统状态分析包括潮流计算和切负荷计算。
潮流计算：交流潮流、直流潮流、快速开断潮流计算。
切负荷计算：基于交流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流的最优切负荷模型、基于直流潮流灵敏度分析的最优切负荷模型。
8交流潮流方程进行简化：高压输电线路的电阻一般远小于其电抗。
输电线路两端电压相角差一般不大(θij＜10%)，。
假定系统中各节点电压的标么值都等于1。
不考虑接地支路及变压器非标准变比的影响9P = Bθ和Pl=BlΦ均为线性方程式，它们是直流潮流方程的基本形式。
1.1 高压直流输电概况
1. 高压直流输电在国外的发展
1954年以前——实验性阶段（初始阶段） 1954年以前——实验性阶段（初始阶段） 年以前——实验性阶段 19世纪初期发展起来的信号传输—电报， 19世纪初期发展起来的信号传输—电报，虽然传输的电 世纪初期发展起来的信号传输 力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。 力是很微弱的，但是人们从此得到启发，并应用于电力传输。 当时是采用直流电机串联，运行复杂，可靠性低，而发展 当时是采用直流电机串联，运行复杂，可靠性低， 高电压大容量直流电机，又存在换向困难等技术问题，因此， 高电压大容量直流电机，又存在换向困难等技术问题，因此， 直流输电的发展受到了限制。 直流输电的发展受到了限制。 十九世纪八十和九十年代， 十九世纪八十和九十年代，人们逐步掌握了多相交流电路 原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。 原理，创造了交流发电机、变压器和感应电动机。因为交流 电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便，而且经济、 电的发电、变压、输送、分配和使用都很方便，而且经济、 安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替了直流电，并发 安全和可靠。因此，交流电就几乎完全代替了直流电， 展成近日规模巨大的电力系统。 展成近日规模巨大的电力系统。
2、首次采用晶闸管阀的直流输电工程 、 1972年 加拿大， HVDC首次全部采用晶闸管元件 2. 1972年， 加拿大， HVDC首次全部采用晶闸管元件 送端 魁北克省水电站 受端 新不伦威克省 技术指标 2×80kV, 80kV, 2×160MW, 背靠背
伊尔河背靠背直流工程 特点 从此进入大力发展阶段
从此: 从此 1. 晶闸管阀已经成为直流换流站的标准设备 2. 换流设备体积减小、成本降低，可靠性提高 换流设备体积减小、成本降低， 3. 电力电子技术和计算机技术的迅速发展使直流输电得以更广泛的应用。 电力电子技术和计算机技术的迅速发展使直流输电得以更广泛的应用。
高压直流输电系统的可靠性分析与优化
高压直流输电系统的可靠性分析与优化高压直流输电系统作为一种新型电力输送方式，具有较低的损耗、长距离输送能力强等优点，被广泛应用于电力输送领域。
然而，在实际运行过程中，由于系统的复杂性和外界环境的影响，高压直流输电系统的可靠性问题成为制约其稳定运行的重要因素。
因此，对高压直流输电系统进行可靠性分析与优化具有重要的实际意义。
一、可靠性分析高压直流输电系统的可靠性分析是对系统结构、元件的故障和影响因素进行系统评估的过程，主要包括以下几个方面。
1. 系统失效模式与影响分析：通过对系统运行中各个部件的失效模式进行研究，分析各种故障对系统正常运行的影响，以准确评估系统的可靠性。
2. 失效概率与失效率的计算：通过对系统元件失效率的估算，可以得出系统失效的概率，并通过统计数据和经验模型对失效概率进行验证。
3. 故障树分析：利用故障树方法，将系统的故障事件以树形结构进行建模，通过对各个故障事件的概率和逻辑关系进行分析，找出系统故障的根本原因。
二、可靠性优化在可靠性分析的基础上，可以针对系统存在的不足之处进行可靠性优化，以提高系统的可靠性和稳定性。
1. 应急措施与备份系统：设计应急措施和备份系统是提高高压直流输电系统可靠性的重要手段。
在系统发生故障时，应急措施可以及时切换至备份系统，保障系统的可靠运行。
2. 设备选型与优化：选择合适的设备和材料，进行合理的设备布局，对系统的可靠性具有重要的影响。
通过对设备的可靠性、寿命等指标进行评估和优化，可以提升系统的整体可靠性。
3. 维护与检修策略：建立科学合理的维护和检修策略是保障系统长期稳定运行的关键。
通过对系统的定期检查、故障预防和维修保养等措施，可以提高系统的可靠性和延长设备的使用寿命。
4. 系统监测与管理：通过引入先进的监测与管理技术，对高压直流输电系统进行实时监测和数据分析，可以及时发现潜在的故障隐患，为系统的可靠性分析和优化提供可靠的数据支持。
三、案例分析以中国南方电网公司的广东省电网高压直流输电工程为例，进行可靠性分析与优化。
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五、2016年全国直流输电系统可靠性分析(一)直流输电系统概况
2016年，全国参与可靠性统计的直流输电系统数量为23个，其中包括14个点对点超高压直流输电系统、6个点对点特高压直流输电系统和3个背靠背直流输电系统，额定输送容量总计82424兆瓦，直流输电线路总长度约为24894.48千米。
2016年参与可靠性统计的直流输电系统的基本情况见表5-1。
表5-1 2016年参与可靠性统计的直流输电系统基本情况表
2016年在建、调试和部分投运的直流输电系统基本情况见表5-2。
表5-2 2016年在建、调试和部分投运的直流输电系统基本情况
(二)可靠性指标总体情况
2016年，全国直流输电系统运行情况稳定，全年23个系统合计能量可用率、能量利用率分别为94.67%、54.17%，总计强迫停运40.5次，与2015年系统合计值相比，能量可用率减少0.55个百分点、能量利用率增加3.57个百分点，强迫停运增加12.5次。
全国2015、2016年参与可靠性统计的直流输电系统可靠性指标比较见表5-3。
表5-3 全国2015、2016年参与可靠性统计的直流输电系统可靠性指标比较
注：本报告中能量可用率、强迫能量不可用率、计划能量不可用率、能量利用率等可靠性综合指标计算方法为各系统指标按照额定输送容量加权计算。