特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制分析

陳凱，段翔穎，郭小江

(1.國(guó)家電網(wǎng)公司交流建設(shè)分公司，北京市100052；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市100192)

特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制分析

陳凱1，段翔穎2，郭小江2

(1.國(guó)家電網(wǎng)公司交流建設(shè)分公司，北京市100052；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京市100192)

結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展綜述了特高壓交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制存在的問題及解決方法。首先，根據(jù)交直流混聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，給出了初步評(píng)價(jià)該類系統(tǒng)穩(wěn)定性的一般方法，分析了交直流混聯(lián)系統(tǒng)存在的穩(wěn)定性問題及控制需求。其次，結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃中的交直流混聯(lián)系統(tǒng)，論述了利用直流系統(tǒng)功率緊急控制、功率調(diào)制、頻率調(diào)制等方法提高交直流系統(tǒng)穩(wěn)定水平的方法，并給出了研究示例，驗(yàn)證了上述方法的有效性。最后，針對(duì)目前交直流混聯(lián)系統(tǒng)研究存在的不足，展望了未來研究方向。

特高壓直流，交直流混聯(lián)系統(tǒng)，直流調(diào)制，交直流協(xié)調(diào)控制

0 引 言

超/特高壓直流輸電技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使交直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜多樣，其中交直流混聯(lián)輸電方式是我國(guó)目前及未來交直流接入關(guān)系中最重要的形式之一，交直流并聯(lián)系統(tǒng)是交直流混聯(lián)系統(tǒng)的一種特殊形式。2000年“天廣”直流輸電工程投運(yùn)，在我國(guó)形成了首個(gè)交直流并聯(lián)運(yùn)行的輸電系統(tǒng)[1]。

為解決我國(guó)能源外送問題，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的特高壓交直流電網(wǎng)是我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，未來我國(guó)電網(wǎng)將逐漸形成“西電東送、南北互濟(jì)、特高壓交直流并舉”的網(wǎng)架格局[2-7]。隨著向家壩—上海、錦屏—蘇州、溪洛渡—浙江等特高壓直流輸電工程的相繼投運(yùn)，與現(xiàn)有的2個(gè)川電東送500 kV輸電通道共同構(gòu)成了交直流混聯(lián)外送的格局。隨著后續(xù)多個(gè)特高壓直流外送工程的建設(shè)，以及特高壓交流同步電網(wǎng)的逐漸成形，將進(jìn)一步加強(qiáng)交直流網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，多直流送出、多直流饋入條件下的交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)將最終形成[8]。

交直流系統(tǒng)混聯(lián)輸電方式可以將直流系統(tǒng)自身靈活的控制功能與交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制方法有機(jī)地結(jié)合起來，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，改善系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。但與純直流聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相比，交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)運(yùn)行控制復(fù)雜，仍有許多理論和技術(shù)問題需要解決。本文結(jié)合我國(guó)特高壓電網(wǎng)發(fā)展，論述特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制問題；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃，闡述解決交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定問題的控制策略和方法，為我國(guó)特高壓交直流電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供技術(shù)參考。

1 特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)

1.1 交直流混聯(lián)系統(tǒng)

交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)是送、受端交流系統(tǒng)之間既有交流線路連接又有直流系統(tǒng)連接的一種輸電方式。對(duì)于交直流混聯(lián)系統(tǒng)，交流通道與直流系統(tǒng)混聯(lián)結(jié)構(gòu)明顯，但在一些系統(tǒng)中，與直流系統(tǒng)混聯(lián)的交流通道并不明顯，交流線路構(gòu)成了較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，但送、受端關(guān)系使其與直流系統(tǒng)共同組成交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)。圖1給出了交直流混聯(lián)系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖。

交直流混聯(lián)系統(tǒng)通常是先有交流輸電線路，為了增強(qiáng)送端系統(tǒng)電力外送能力，后加入了直流系統(tǒng)而形成的。美國(guó)太平洋聯(lián)絡(luò)線交直流并聯(lián)系統(tǒng)和我國(guó)的“天廣”交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)均為此種情況。交直流混聯(lián)輸電方式的主要特點(diǎn)是：(1)送、受端交流系統(tǒng)必須同步運(yùn)行，這是與純直流聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)區(qū)別；(2)可利用混聯(lián)交流通道方便地進(jìn)行中間抽能，同時(shí)又可以利用直流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電；(3)可實(shí)現(xiàn)交直流通道間輸電功率相互支援，但交流通道需為直流單極閉鎖引起的功率大規(guī)模轉(zhuǎn)移留有裕度。

1.2 特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)

“十二五”期間，為了滿足西南水電基地電能大規(guī)模、遠(yuǎn)距離外送的需求，向家壩—上?！?00 kV特高壓直流輸電工程投運(yùn)后，又陸續(xù)建成了多個(gè)特高壓直流輸電工程向華中和華東地區(qū)集中送電。四川電網(wǎng)與華中和華東受端系統(tǒng)形成了多直流送出、多直流饋入條件下的交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)[4-5,8]，簡(jiǎn)化網(wǎng)架如圖2所示。在交流電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方面，川渝電網(wǎng)也將陸續(xù)建設(shè)多個(gè)特高壓交流輸變電工程。

圖2 2015年特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)

2 交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及控制

2.1 交直流混聯(lián)系統(tǒng)強(qiáng)弱關(guān)系評(píng)價(jià)

交直流系統(tǒng)之間的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系決定了系統(tǒng)的運(yùn)行特性，理論研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明，采用換流母線處的短路容量與直流額定輸送功率的比值，即短路比(short circuit ratio， SCR)來衡量交直流系統(tǒng)之間的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系，進(jìn)而評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定水平是一個(gè)比較有效的方法。由于交直流混聯(lián)系統(tǒng)送、受端系統(tǒng)之間存在交流聯(lián)絡(luò)線，因此逆變端換流母線處的短路容量不僅與受端系統(tǒng)相關(guān)，還與送端系統(tǒng)及交流聯(lián)絡(luò)線路相關(guān)。因此，根據(jù)圖1可以得出交直流混聯(lián)系統(tǒng)受端等效阻抗，即

(1)

式中：ZI為交直流混聯(lián)系統(tǒng)受端等效阻抗；Zinverter為受端系統(tǒng)等效阻抗；Zrectifier為送端系統(tǒng)等效阻抗；Zparallel為等值并聯(lián)線路等效阻抗。

根據(jù)式(1)，綜合考慮交直流混聯(lián)系統(tǒng)送、受端系統(tǒng)強(qiáng)弱關(guān)系以及混聯(lián)交流通道，可以初步判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。表1給出了上述3個(gè)因素不同強(qiáng)弱組合對(duì)應(yīng)的交直流混聯(lián)系統(tǒng)強(qiáng)弱評(píng)價(jià)[9-10]。

表1 交直流混聯(lián)系統(tǒng)系統(tǒng)比較

Table 1 Comparison of AC/DC hybrid systems

注：高阻抗指并聯(lián)交流線路電氣距離長(zhǎng)、聯(lián)系弱，低阻抗指并聯(lián)交流線路電氣距離短，聯(lián)系強(qiáng)。

直流逆變端換相條件惡劣，系統(tǒng)穩(wěn)定水平對(duì)受端系統(tǒng)強(qiáng)度的依賴程度較送端高。對(duì)于并聯(lián)線路高阻抗的情況，送、受端系統(tǒng)之間聯(lián)系薄弱，在考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性的時(shí)候可以采用與純直流聯(lián)網(wǎng)類似的方法；對(duì)于并聯(lián)線路低阻抗的情況，送、受端系統(tǒng)聯(lián)系緊密，在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中，需將送、受端系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行考慮。

2.2 交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定控制問題

文獻(xiàn)[11]指出在交直流系統(tǒng)穩(wěn)定性研究中，最值得關(guān)注的是電壓穩(wěn)定問題。交流系統(tǒng)故障期間，故障線路潮流將向其他交流通道轉(zhuǎn)移，同時(shí)直流系統(tǒng)會(huì)因換流母線電壓下降出現(xiàn)送電功率減小的情況，當(dāng)交流系統(tǒng)電壓下降幅度過大時(shí)，直流系統(tǒng)還會(huì)導(dǎo)致由于換相失敗而無法送電，潮流轉(zhuǎn)移至交流通道后，進(jìn)一步加劇系統(tǒng)電壓波動(dòng)，惡化系統(tǒng)穩(wěn)定性。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生閉鎖故障時(shí)，同樣會(huì)引起潮流轉(zhuǎn)移至混聯(lián)交流通道。因此，交直流混聯(lián)系統(tǒng)面臨的主要問題是各種故障引起潮流轉(zhuǎn)移，造成系統(tǒng)電壓或功角失穩(wěn)。

此外，隨著超/特高壓直流系統(tǒng)的不斷接入，在原交直流混聯(lián)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上，形成了多直流饋入、多直流送出的交直流混聯(lián)大系統(tǒng)。多回直流系統(tǒng)及交直流系統(tǒng)相互影響的問題同時(shí)出現(xiàn)，引起了更多的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制方面的問題[12-15]。

針對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)存在的問題，可以通過以下2種方法改善系統(tǒng)穩(wěn)定水平。(1)交流系統(tǒng)中留有足夠的輸電裕度，使其可以抵御系統(tǒng)失穩(wěn)或設(shè)備過載問題，但是，這種方法限制了混聯(lián)交流通道輸電能力的發(fā)揮。(2)減輕潮流轉(zhuǎn)移對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)相互支援，但是，這種方法具有一定的局限性，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)，在系統(tǒng)電壓恢復(fù)到一定水平之前，直流系統(tǒng)通常在低壓限流作用下強(qiáng)制限制直流電流大小，直流功率控制功能失效，無法發(fā)揮作用，對(duì)弱交流系統(tǒng)而言，這一階段是決定系統(tǒng)能否恢復(fù)穩(wěn)定的關(guān)鍵時(shí)期。因此，任何一種方法都無法完全解決交直流混聯(lián)系統(tǒng)輸電能力與系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的矛盾，需要兼顧二者的特性，對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制。此外，在交直流穩(wěn)定控制中，還需要結(jié)合電網(wǎng)常規(guī)穩(wěn)定控制措施，如切機(jī)和切負(fù)荷等[16]。

直流系統(tǒng)常用的功率控制方式主要包括功率(緊急)控制、直流功率調(diào)制、直流頻率調(diào)制等。由于特高壓直流系統(tǒng)具有較大的過負(fù)荷能力，其控制將會(huì)對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的積極作用。

3 基于功率控制的特高壓交直流協(xié)調(diào)控制

3.1 直流過負(fù)荷能力

在交直流混聯(lián)系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)參與安全穩(wěn)定控制的能力與換流閥的通流能力及過負(fù)荷能力密切相關(guān)。通常，在利用直流系統(tǒng)過負(fù)荷能力時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際情況綜合考慮相關(guān)的限制因素，在設(shè)備允許的范圍內(nèi)合理使用。此外，在對(duì)直流系統(tǒng)功率進(jìn)行控制時(shí)，需要考慮由系統(tǒng)強(qiáng)度決定的直流最大輸電功率限制[9,17]。對(duì)于特高壓直流系統(tǒng)來說，由于其輸電功率大，受端系統(tǒng)相對(duì)變?nèi)?，此類問題需予以考慮。

3.2 直流系統(tǒng)功率緊急控制

直流功率控制包括功率回降(power run-backs, PRB)和功率提升(power run-ups, PRU)功能。由于PRB和PRU控制方式的調(diào)節(jié)速度較慢，對(duì)于交直流混聯(lián)系統(tǒng)發(fā)生故障后要求直流系統(tǒng)快速改變功率的情況，難以發(fā)揮作用。因而需要額外設(shè)置合理的直流控制措施，實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)配合。

直流系統(tǒng)功率緊急控制通過改變直流功率給定值實(shí)現(xiàn)，通常可以利用控制策略表的方式對(duì)直流系統(tǒng)直接下達(dá)新的功率控制指令及功率變化速率。

文獻(xiàn)[18-21]分別在機(jī)電或電磁暫態(tài)仿真計(jì)算平臺(tái)上針對(duì)不同水平年及運(yùn)行條件下的向家壩—上海、錦屏—蘇州等特高壓直流輸電工程接入我國(guó)三華電網(wǎng)(華北-華中-華東同步電網(wǎng))后形成的交直流混聯(lián)系統(tǒng)，利用直流功率緊急提升實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)相互支援，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。表2給出了文獻(xiàn)[18]的研究結(jié)果，表中所示的故障線路是與特高壓直流呈混聯(lián)形式的交流通道或連接不同混聯(lián)通道的交流線路，模擬的是線路三永跳雙回故障(“N-2”)，即交流通道減少對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

表2 直流系統(tǒng)功率緊急控制對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

Table 2 Function of DC power emergency control for AC/DC hybrid system stability

結(jié)果表明，直流系統(tǒng)功率緊急控制能夠有效改善特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，但直流系統(tǒng)功率緊急控制支援的交流通道應(yīng)是距離直流系統(tǒng)較近的線路；距離直流系統(tǒng)較遠(yuǎn)的線路發(fā)生故障后，直流功率控制會(huì)引起潮流大規(guī)模轉(zhuǎn)移，無法改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 基于直流調(diào)制的特高壓交直流協(xié)調(diào)控制

4.1 適用于交直流混聯(lián)系統(tǒng)的直流調(diào)制方式

直流調(diào)制是指為改善交流系統(tǒng)的運(yùn)行性能，對(duì)直流功率、電流和電壓以及換流器吸收的無功功率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的控制功能[22]。常見的調(diào)制功能包括頻率調(diào)制、功率調(diào)制、阻尼調(diào)制和無功調(diào)制等。因此，直流調(diào)制信號(hào)可以取交流系統(tǒng)的頻率、功角、交流輸電線路的有功功率或電流、交流電壓等。在具體選擇過程中，需要考慮：(1)信號(hào)能否正確反映在各種故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化特性；(2)信號(hào)的調(diào)制效果應(yīng)顯著，且有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定；(3)信號(hào)便于檢測(cè)和使用，檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)便、可靠。

在交直流混聯(lián)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)配合，通常利用直流功率調(diào)制達(dá)到此目的，調(diào)制信號(hào)可以選擇與之混聯(lián)的交流通道有功功率。如果混聯(lián)交流線路較長(zhǎng)，送、受端系統(tǒng)通常存在不穩(wěn)定因素，最合適的調(diào)制信號(hào)應(yīng)是直流兩側(cè)母線的相位差，但是由于相位差測(cè)量存在一定的困難，可以選擇兩端頻率偏差作為調(diào)制信號(hào)。

4.2 基于直流功率調(diào)制的特高壓交直流協(xié)調(diào)控制

直流功率調(diào)制是通過從混聯(lián)的交流線路上或兩端交流系統(tǒng)中提取反映交流聯(lián)網(wǎng)線路功率變化的信號(hào)，來動(dòng)態(tài)調(diào)整直流系統(tǒng)輸電功率。直流功率調(diào)制原理如圖3所示[23]。圖中，Tmes指功率測(cè)量時(shí)間常數(shù)，Tw指隔直環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，Kp指功率調(diào)制增益，T0指濾波器參數(shù)，T1～T4指超前滯后環(huán)節(jié)參數(shù)，用來進(jìn)行相位補(bǔ)償，改善控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，ΔPmin和ΔPmax分別是直流功率調(diào)制量下限值和上限值。

圖3 直流功率調(diào)制

文獻(xiàn)[18]針對(duì)向家壩—上海、錦屏—蘇州及其混聯(lián)交流系統(tǒng)，利用直流功率調(diào)制達(dá)到改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的效果，如表3所示。結(jié)果表明，利用直流功率調(diào)制也可以達(dá)到與直流系統(tǒng)功率緊急控制類似的效果。

表3 直流功率調(diào)制對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

Table 3 Function of DC power modulation control for AC/DC hybrid system stability

4.3 基于頻率調(diào)制的特高壓交直流協(xié)調(diào)控制

直流系統(tǒng)頻率調(diào)制是一種通過引入交流系統(tǒng)頻率偏差改變直流輸電功率，實(shí)現(xiàn)支援交流系統(tǒng)、阻尼系統(tǒng)振蕩的有效方法[24]。直流頻率調(diào)制通常有2種，一是將某一端交流系統(tǒng)頻率保持在額定值(在設(shè)定的死區(qū)范圍內(nèi))，適合于一端交流系統(tǒng)容量較大的情況；二是按兩端交流系統(tǒng)頻率偏差比例調(diào)節(jié)。對(duì)于交直流混聯(lián)系統(tǒng)可采用第2種，即直流雙側(cè)頻率調(diào)制。

雙側(cè)頻率調(diào)制包括大方式調(diào)制及小方式調(diào)制。兩者的傳遞函數(shù)相同，只是在增益上不同。大方式調(diào)制僅在大擾動(dòng)，尤其是混聯(lián)交流輸電系統(tǒng)的擾動(dòng)等緊急情況，或系統(tǒng)頻率偏差大于0.05 Hz時(shí)作用；小方式調(diào)制通常在電網(wǎng)受到小擾動(dòng)時(shí)起作用，調(diào)制輸出一般限制為0.1 pu額定直流功率。

雙側(cè)頻率調(diào)制的原理如圖4所示[23]。圖中，Td1、Td2分別為整流側(cè)和逆變側(cè)的微分環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，ε1、ε2分別為整流側(cè)和逆變側(cè)的引導(dǎo)補(bǔ)償因子，K1、K2分別為整流側(cè)和逆變側(cè)的調(diào)制增益，Tf1、Tf2分別為整流側(cè)和逆變側(cè)的濾波器時(shí)間常數(shù)，A、B、C、D為陷波濾波器參數(shù)，通過極點(diǎn)和零點(diǎn)配置，改善控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，Pmax、Pmin為限幅環(huán)節(jié)，防止調(diào)制控制器因頻率劇烈波動(dòng)而使直流功率大幅度變化[17]。

圖4 直流雙側(cè)頻率調(diào)制

文獻(xiàn)[8,17]針對(duì)2020年我國(guó)西南水電多直流送出條件下的交直流混聯(lián)系統(tǒng)，利用直流雙側(cè)頻率調(diào)制功能實(shí)現(xiàn)了多回直流系統(tǒng)之間、以及交直流系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制。圖5給出了特高壓直流雙極閉鎖后，有、無頻率調(diào)制情況下系統(tǒng)穩(wěn)定性的計(jì)算結(jié)果。

圖5 直流送端系統(tǒng)頻率偏差

在故障發(fā)生以及恢復(fù)期間，西南水電1回特高壓直流系統(tǒng)發(fā)生雙極閉鎖之后，送端交流系統(tǒng)功率出現(xiàn)盈余，潮流將大規(guī)模轉(zhuǎn)移到混聯(lián)交流通道，使系統(tǒng)的電壓下降，直到失穩(wěn)[25]。當(dāng)與之混聯(lián)的其他特高壓直流系統(tǒng)采取頻率調(diào)制的控制策略時(shí)，可以大幅減少交流系統(tǒng)切機(jī)規(guī)模，改善了交直流混聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

此外，文獻(xiàn)[8,17]以樂山—重慶特高壓交流線路發(fā)生三永跳雙回嚴(yán)重故障為例，直流系統(tǒng)采用頻率調(diào)制后，送、受端交流系統(tǒng)阻尼特性均大幅提高，具體見表4。

表4 頻率調(diào)制對(duì)系統(tǒng)阻尼特性影響

Table 4 Influence of frequency modulation on system damping characteristics

5 交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定控制發(fā)展方向

各國(guó)學(xué)者針對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定控制問題已展開了較多研究，但仍有許多問題需要解決。

首先，直流輸電技術(shù)在我國(guó)已得到廣泛應(yīng)用，但在運(yùn)行中，直流系統(tǒng)仍局限于維持自身穩(wěn)定的控制模式，配置的諸多調(diào)制功能和附加控制功能處于閉鎖、閑置狀態(tài)。隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的加深，以及對(duì)交直流系統(tǒng)控制要求的提高，需要在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的工程應(yīng)用，來提高電網(wǎng)穩(wěn)定水平。

其次，目前針對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定機(jī)理研究仍顯不足，特別是多直流接入條件的交直流系統(tǒng)穩(wěn)定機(jī)理缺乏嚴(yán)格、完善的理論支撐。因此，需要從機(jī)理入手，研究可以用于交直流協(xié)調(diào)控制及多直流協(xié)調(diào)控制的方法。

此外，先進(jìn)的測(cè)量、通信和控制技術(shù)的發(fā)展為建立智能堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)提供了支撐，構(gòu)建先進(jìn)的交直流混聯(lián)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制平臺(tái)是適應(yīng)未來電網(wǎng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。研究適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和方式變化，具有強(qiáng)魯棒性特征的交直流協(xié)調(diào)控制策略是未來交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定控制發(fā)展的目標(biāo)之一。

6 結(jié) 語

本文結(jié)合我國(guó)特高壓交直流電網(wǎng)規(guī)劃，綜合論述了交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定控制問題。重點(diǎn)分析了特高壓直流系統(tǒng)利用功率緊急控制、功率調(diào)制、頻率調(diào)制改善交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制策略及實(shí)現(xiàn)方法，并給出了研究示例。文章清晰地梳理了特高壓交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定問題及解決方法，指出了未來交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定控制研究的發(fā)展方向，為今后特高壓直流工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供了技術(shù)參考。

[1]荊勇, 任震, 李柏青，等. 天廣交直流混合系統(tǒng)輸電能力的研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2002, 26(8)：52-55. JING Yong, RE Zhen, LI Baiqing, et al. Research on transmission capability of Tian-Guang AC and DC hybrid system[J]. Power System Technology, 2002, 26(8) )：52-55. [2]國(guó)家電網(wǎng)公司. 國(guó)家電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架總體規(guī)劃設(shè)計(jì)(2005年版)[R]. 北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2005.

[3]國(guó)家電網(wǎng)公司. 特高壓電網(wǎng)規(guī)劃(2006年版)[R]. 北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2006.

[4]國(guó)家電網(wǎng)公司. 特高壓電網(wǎng)規(guī)劃(2007年版)[R]. 北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2007.

[5]國(guó)家電網(wǎng)公司. 國(guó)家電網(wǎng)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)(2008年版)[R]. 北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2008.

[6]劉振亞.特高壓電網(wǎng)[M]. 北京：中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社，2005.

[7]張文亮，于永清，李光范，等.特高壓直流技術(shù)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27(22)：1-7. ZHANG Wenliang，YU Yongqing，LI Guangfan，et al. Researches on UHVDC technology [J].Proceedings of the CSEE，2007，27(22)：1-7.

[8]郭小江，卜廣全，馬世英，等. 西南水電送華東多送出多饋入直流系統(tǒng)穩(wěn)定控制策略[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2009, 33(2):56-61. GUO Xiaojiang, BU Guangquan, MA Shiying, et al. System stability control strategy for multi-send & multi-infeed HVDC project from southwest hydropower stations to east China power grid[J]. Power System Technology, 2009, 33(2):56-61. [9]郭小江，馬世英，楊海濤，等. ±800 kV直流接入系統(tǒng)技術(shù)要求研究[R]. 北京： 中國(guó)電力科學(xué)研究院，2008.

[10]郭小江，宋云亭，趙良，等. 大型電源基地直流送電方式及對(duì)電網(wǎng)安全的影響研究[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2008.

[11]李興源.高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制[M]. 北京：科學(xué)出版社, 1998.

[12]楊衛(wèi)東. 多饋入直流輸電系統(tǒng)的控制策略研究[D]. 浙江大學(xué), 2001. YANG Weidong. Research on control strategies for multi-infeed HVDC system[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2001.

[13]朱紅萍. 感應(yīng)濾波換流變壓器及直流調(diào)制改善交流系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D]. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué), 2012. ZHU Hongping. Study on the AC system stability effected by inductive filtering converter transformer and HVDC modulation[D]. Changsha: Hunan University, 2012.

[14]許德操. 多回送出直流輸電對(duì)交流系統(tǒng)影響的研究[D]. 北京：華北電力大學(xué), 2007. XU Decao. Study on the effects of multi-circuit sending HVDC to AC power systems[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2007.

[15]郭小江，劉文焯，卜廣全，等. 多直流饋入系統(tǒng)特有機(jī)理研究[R].北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院, 2005.

[16]齊旭, 曾德文, 史大軍，等. 特高壓直流輸電對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定影響研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2006, 30(2)：1-6. QI Xu, ZENG Dewen, SHI Dajun, et al. Study on impacts of UHVDC transmission on power system stability [J]. Power System Technology, 2006, 30(2)：1-6.

[17]郭小江，馬世英. 多回直流饋入電網(wǎng)安全穩(wěn)定技術(shù)及多回直流協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2008.

[18]郭小江,申洪,趙良. 特高壓交直流并列系統(tǒng)安全穩(wěn)定研究[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2008.

[19]尚慧玉，郭小江，申洪. 向家壩—上海特高壓直流安全穩(wěn)定性研究[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2008.

[20]張晉華，胡濤，王晶芳. ±800 kV直流系統(tǒng)與送受端交流系統(tǒng)相互影響研究[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2007.

[21]趙良，覃琴，張志強(qiáng)，等. 三華電網(wǎng)安全穩(wěn)定深化研究[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2008.

[22]余軍, 荊勇, 班連庚, 等. 天廣直流動(dòng)態(tài)性能和交直流相互影響研究[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2001.

[23]湯涌, 卜廣全, 印永華,等. PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序用戶手冊(cè)[R]. 北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2007.

[24]趙畹君. 高壓直流輸電工程技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社, 2004.

[25]黃震. 多饋直流系統(tǒng)接入對(duì)交流電網(wǎng)的影響及混聯(lián)系統(tǒng)關(guān)鍵問題研究[D]. 成都：西南交通大學(xué), 2011. HUANG Zhen. Research on effects to AC power grid after multi-feed DC system introducted and critical issues of hybrid system[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2011.

陳凱 (1978)，男，工學(xué)碩士，高級(jí)工程師，主要從事特高壓及跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)方面的研究工作；

段翔穎(1979)，女，工學(xué)碩士，工程師，主要從事電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制及項(xiàng)目管理方面的工作；

郭小江(1977)，男，工學(xué)博士，高級(jí)工程師，主要從事高壓直流輸電與電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制方面的研究工作。

(編輯 張小飛)

Stability Control Analysis of UHV AC/DC Hybrid Power Grid

CHEN Kai1，DUAN Xiangying2，GUO Xiaojiang2

(1. AC Project Construction Branch, State Grid Corporation of China, Beijing 100052, China; 2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China)

Considering the power system development in China, this paper summarizes the problems and solutions of the security and stability control for UHV AC/DC hybrid power system. Firstly, according to the structure of AC/DC hybrid system, we present a normal method of preliminary evaluation for the system, and analyze the stability problems and control requirements in the AC/DC hybrid system. Then, in combination with the AC/DC hybrid system in China power grid planning, we discuss the methods which use DC power emergency control, power modulation, frequency modulation, etc. to improve the stability of AC/DC system, and present study cases to verify the validity of the proposed methods. Finally, we discuss the future research direction according to the deficiency in the study of AC/DC hybrid system.

UHVDC; AC/DC hybrid system; DC modulation; AC/DC coordinated control

TM 712

A

1000-7229(2016)01-0064-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.01.010

2015-10-21