高壓直流輸電系統(tǒng)

前言

　　光陰荏苒，《高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制》（科學(xué)出版社，1998）一書出版迄今已10年有余了。當(dāng)時(shí)曾指出“隨著我國電網(wǎng)的迅速發(fā)展，各大區(qū)之間的聯(lián)網(wǎng)勢(shì)在必行，采用交直流輸電系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)”。在此期間，高壓直流輸電系統(tǒng)在我國發(fā)展十分迅猛，南方電網(wǎng)已形成大規(guī)模交直流互聯(lián)電網(wǎng)，而且正在發(fā)展士800kV特高壓直流的骨干網(wǎng)架。云廣土800kV直流輸電工程的額定輸電容量為5000MW，該工程在2009年實(shí)現(xiàn)單極投運(yùn)，2010年實(shí)現(xiàn)雙極投運(yùn)。金沙江一期工程溪洛渡、向家壩水電站至華中、華東三回士800kV特高壓直流輸變電工程也在規(guī)劃和建設(shè)之中。我國已成為世界上直流輸電線路最多、直流輸送容量最大的國家。由此形成的大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)，其運(yùn)行的復(fù)雜性和難度在國際上是罕見的。由于高壓直流輸電系統(tǒng)具有十分重要的意義，所以有關(guān)的理論和技術(shù)研究已經(jīng)成為近年來的熱門課題，并且取得了許多新的進(jìn)展和成果。但是，還有許多問題有待深入研究。如果說《高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制》一書僅是我國高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)展高潮之初的拋磚引玉之作，尚有掛一漏萬和許多不足之虞，那么希望本書能結(jié)合這些新的進(jìn)展和成果以及作者近年的教學(xué)和科研成果，在高壓直流輸電系統(tǒng)的理論和方法的系統(tǒng)性及完整性上能有些許的補(bǔ)漏拾遺，對(duì)讀者有所裨益?！　”緯譃閮纱蟛糠?，共11章?！　〉谝徊糠质歉邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的基礎(chǔ)，由第1～6章組成。第1章簡要地介紹高壓直流輸電系統(tǒng)概況、高壓直流輸電運(yùn)行特性及其與交流輸電的比較、高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件；第2章闡述換流器理論及特性方程；第3章描述高壓直流輸電系統(tǒng)的基本控制原理及其特性；第4章介紹高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波及其抑制；第5章闡述高壓直流輸電系統(tǒng)的故障和保護(hù)；第6章簡要介紹多端和多饋入直流輸電系統(tǒng)?！　〉诙糠质歉邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)的理論分析和應(yīng)用，由第7～11章組成。第7章主要描述高壓交直流輸電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)定性研究中高壓直流輸電系統(tǒng)模型選擇的一般原則；第8章詳細(xì)闡述高壓交直流潮流的順序解法和統(tǒng)一解法；第9章介紹交流系統(tǒng)強(qiáng)弱的評(píng)估方法、與弱交流系統(tǒng)相連的直流系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的問題等；第10章深入討論有關(guān)交直流輸電系統(tǒng)的性能分析及其控制方法；第11章較詳細(xì)地闡述有關(guān)高壓交直流輸電系統(tǒng)仿真的有關(guān)理論和方法?！　榱耸棺x者更為全面和系統(tǒng)地學(xué)習(xí)掌握高壓直流輸電系統(tǒng)的原理、性能和分析方法，本書在《高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制》一書的基礎(chǔ)上作了較大的改動(dòng)，并增添了新內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　《高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)系列精品教材：高壓直流輸電系統(tǒng)》系統(tǒng)地介紹高壓直流輸電系統(tǒng)的原理、性能和分析方法。
　　《高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)系列精品教材：高壓直流輸電系統(tǒng)》分為兩大部分，共11章。第一部分是高壓直流輸電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由第1-6章組成。第1章簡要介紹高壓直流輸電系統(tǒng)概況，第2章闡述換流器理論及特性方程；第3章描述高壓直流輸電系統(tǒng)的摹本控制原理及其特性；第4章介紹高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波及其抑制；第5章闡述高壓直流輸電系統(tǒng)的故障和保護(hù)；第6章簡要介紹多端和多饋人直流輸電系統(tǒng)。第二部分是高壓直流輸電系統(tǒng)的理論分析和應(yīng)用，由第7一u章組成。第7章描述高壓交直流輸電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，第8章進(jìn)行高壓交直流系統(tǒng)的潮流分析；第9章介紹交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的交互作用；第10章深人討論高壓交直流系統(tǒng)的性能分析和控制；第11章較詳細(xì)地闡述高壓交直流輸電系統(tǒng)的仿真。
　　《高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)系列精品教材：高壓直流輸電系統(tǒng)》可作為高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材或參考書，也可供電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理人員參考。

書籍目錄

前言
第1章 緒論
1.1 高壓直流輸電概況
1.2 高壓直流輸電運(yùn)行特性及其與交流輸電的比較
1.2.1 技術(shù)性能
1.2.2 可靠性
1.2.3 經(jīng)濟(jì)性
1.3 高壓直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件
1.3.1 高壓直流聯(lián)絡(luò)線的分類
1.3.2 高壓直流輸電系統(tǒng)的元件
第2章 換流器理論及特性方程
2.1 閥特性
2.2 換流器電路分析
2.2.1 忽略電源電感的分析
2.2.2 包括換相疊弧的分析
2.3 整流器和逆變器的工作方式
2.4 交流量和直流量之間的關(guān)系
2.5 換流變壓器的額定值
2.6 多橋換流器
第3章 高壓直流輸電系統(tǒng)的基本控制原理及其特性
3.1 基本控制的原理
3.1.1 基本控制方程及其選擇
3.1.2 控制特性
3.1.3 基本控制原理的概括
3.2 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
3.3 啟動(dòng)、停運(yùn)和潮流的逆轉(zhuǎn)
3.3.1 閥的閉鎖和旁路
3.3.2 啟動(dòng)、停運(yùn)和潮流的逆轉(zhuǎn)原理
第4章 高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波及其抑制
4.1 高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波
4.1.1 換流站交流側(cè)特征諧波
4.1.2 換流站直流側(cè)特征諧波
4.1.3 非特征諧波
4.2 諧波抑制裝置的選擇
4.2.1 濾波裝置
4.2.2 平波電抗器
4.3 交流濾波器設(shè)計(jì)
4.3.1 設(shè)計(jì)的一般考慮
4.3.2 各種濾波器的設(shè)計(jì)
4.4 直流側(cè)濾波器設(shè)計(jì)
第5章 高壓直流輸電系統(tǒng)的故障和保護(hù)
5.1 換流器的異常運(yùn)行
5.1.1 失通、誤通
5.1.2 換相失敗
5.1.3 整流站內(nèi)部短路
5.2 交流和直流系統(tǒng)故障的響應(yīng)
5.2.1 直流線路故障
5.2.2 換流器故障
5.2.3 交流系統(tǒng)故障
5.3 高壓直流輸電系統(tǒng)主要保護(hù)的配置
5.3.1 故障及其影響
5.3.2 保護(hù)的原則
5.3.3 換流器控制的保護(hù)功能
5.3.4 傳輸線的行波保護(hù)
5.3.5 差動(dòng)保護(hù)
5.3.6 過電流保護(hù)
5.3.7 其他特殊保護(hù)
5.3.8 裝置保護(hù)
第6章 多端和多饋入直流輸電系統(tǒng)
6.1 多端直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制特性
6.1.1 多端直流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
6.1.2 基本控制特性
6.2 多端直流控制系統(tǒng)的組成
6.2.1 主控制
6.2.2 極控制
6.3 多饋入直流輸電系統(tǒng)
6.3.1 多饋人直流輸電系統(tǒng)的分類
6.3.2 多饋人直流輸電系統(tǒng)的相關(guān)問題
第7章 高壓交直流輸電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
7.1 高壓直流輸電系統(tǒng)的元件模型
……
第8章 高壓交直流系統(tǒng)的潮流分析
第9章 交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的交互作用
第10章 高壓交直流系統(tǒng)的性能分析和控制
第11章 高壓交直流輸電系統(tǒng)的仿真
參考文獻(xiàn)
附錄 用于高壓直流系統(tǒng)控制研究的標(biāo)準(zhǔn)模型

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   換流器廠家在設(shè)計(jì)換流端時(shí)盡量減少這些諧波。當(dāng)采用現(xiàn)代的等問隔觸發(fā)脈沖時(shí)，非特征諧波的最大來源是母線電壓不對(duì)稱、變壓器阻抗不對(duì)稱以及變壓器的勵(lì)磁電流。交流系統(tǒng)電壓的不對(duì)稱取決于運(yùn)行條件，并且由系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行實(shí)踐來確定。在變壓器各相電抗不對(duì)稱小于1％和正常的勵(lì)磁電流條件下，非特征諧波并不明顯，除非在某個(gè)特定諧波頻率下產(chǎn)生諧振。 4.2諧波抑制裝置的選擇 諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行是一種“污染”。它們降低了系統(tǒng)電壓正弦波形的質(zhì)量，不但嚴(yán)重地影響電力系統(tǒng)，而且還危及用戶和周圍的通信系統(tǒng)。近半個(gè)世紀(jì)以來，隨著電力電子設(shè)備的推廣應(yīng)用，非線性負(fù)荷的迅速增加（如電氣機(jī)車、工業(yè)電爐等的應(yīng)用），特別是高壓直流輸電的運(yùn)用，諧波污染問題日趨嚴(yán)重，因此受到人們普遍的關(guān)注和重視。諧波電流和電壓對(duì)電力系統(tǒng)的影響及危害，概括起來大致有以下幾個(gè)方面： （1）當(dāng)系統(tǒng)存在諧波分量時(shí)，可能會(huì)引起局部的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，放大了諧波分量，因此增加了由于諧波所產(chǎn)生的附加損耗和發(fā)熱，可能造成設(shè)備故障； （2）由于諧波的存在，增加了系統(tǒng)中元件的附加諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的使用效率； （3）諧波將使電力設(shè)備元件加速老化，縮短使用壽命； （4）諧波可能導(dǎo)致某些電力設(shè)備不正常的工作； （5）干擾鄰近的通信系統(tǒng)，降低通信質(zhì)量； （6）與弱交流系統(tǒng)連接時(shí)可能出現(xiàn)諧波不穩(wěn)定性。 因此必須在換流端有效地抑制和濾除諧波，使得只有少量諧波進(jìn)入交流系統(tǒng)，并使因諧波電流引起的交流電壓畸變控制在允許的范圍之內(nèi)。 迄今為止，對(duì)高壓直流輸電所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行抑制的唯一實(shí)用方法是采用濾波裝置和平波電抗器。由于濾波裝置需要很多投資并占用大量場地，因此也在研究消除諧波的其他方法。在這一節(jié)中，概括地闡述濾波裝置和平波電抗器的選擇原則，而濾波器的設(shè)計(jì)方法和抑制諧波的其他方法則在后面分別予以討論。 4.2.1濾波裝置 在換流站的交流側(cè)，大多將濾波裝置并聯(lián)在換流變壓器交流側(cè)的母線上，只有少數(shù)直流輸電工程中將濾波裝置連接到換流變壓器的第三繞組。濾波裝置由若干個(gè)無源濾波器并聯(lián)而成，每個(gè)濾波器在一個(gè)或兩個(gè)諧波頻率附近或者在某一頻帶內(nèi)呈現(xiàn)低阻抗，從而吸收相應(yīng)的諧波電流，使流入交流系統(tǒng)的諧波電流減小，達(dá)到抑制諧波的目的。由于所有濾波器在工頻頻率下都呈容性阻抗，因此濾波裝置除了抑制諧波以外，還可以兼作無功功率補(bǔ)償?shù)淖饔?。在換流站的直流側(cè)，平波電抗器本身可以起抑制諧波的作用。但是由于平波電抗器的電感量的選擇，通常根據(jù)直流線路發(fā)生故障或逆變器發(fā)生顛覆時(shí)限制電流上升率以及保證在小電流下直流系統(tǒng)能正常運(yùn)行等要求來決定，當(dāng)單靠平波電抗器還不足以滿足抑制諧波的要求時(shí)，便需要裝設(shè)濾波裝置。直流側(cè)濾波裝置的結(jié)構(gòu)和原理與交流側(cè)濾波裝置基本相同，它常并聯(lián)在平波電抗器和直流線路之間，或者并聯(lián)在第一平波電抗器與第二平波電抗器之間，以吸收相應(yīng)的諧波電流，使流過線路的諧波電流減小。必須指出，由于電纜的鉛包和鋼鎧對(duì)電磁場起屏蔽作用，所以當(dāng)直流線路采用電纜時(shí)，無須采用直流濾波裝置。

編輯推薦

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