基于VSC的轻型直流输电

建设行业专版　水・电・暖・通　Ｉ业界　基于ＶＳＣ的轻型直流输电　口宋道勋　摘要：基于ＶＳＣ技术的轻型直流输电技术是近年发展起来的一种适用于小功率传输的新型直流输电技术．　它采用ｌＧＢＴ组成的电压源换流器（ＶＳＣ）和微机控制ＰＷＭ技术控制，运行方式简单，输出波形好。文中介绍了　ＶＳＣ在轻型直流输电中的应用机理、ＶＳＣ轻型直流输电的技术特点并对其优越性和发展前景进行了讨论。　关键词：电压源换流器；轻型直流输电；脉宽调制：　１引言　轻型直流输电技术（ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ）是在电压源换流器和绝缘　栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）基础上开发出来的一种适用于小功率传输　的新型直流输电技术…。　现代高压直流输电普遍采用晶闸管和移相换流技术［２ｌ，多　用于远距离、大功率输电，一般采用架空线点对点传输，两端的　换流站间需要通信通道。　而ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ仅包含两个部件：一个换流站和一对入地　电缆。换流站采用电压源换流器（ＶＳＣ）技术，可任意开通或关　断，因而其交流侧输出电压与电流可以实现精确控制。其输出　控制系统采用微机化的脉宽调制技术（ＰＷＭ）控制，可根据交流　系统的需要自动调节电压、频率、有功与无功。一般ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ换流站设计功率范围是１—１００ＭＷ，直流电压范围　１　０—１　００ｋＶ，其换流站为无人值守型换流站，可以进行远程控制　或者根据相邻的交流系统的情况进行自动控制，各不同的换流　站间不需要任何通讯。　２脉宽调制电压源换流器（ＶＳＣ）简介　轻型直流输电与常规直流输电的基本不同点是１３［：它采用　具有关断能力的高频ＩＧＢＴ器件以及ＰＷＭ技术而组成的电压　源换流器（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ—ＶＳＣ）进行换流：而常　规直流输电则是采用无关断能力的低频晶闸管所组成的电网　换相换流器来进行换流。这种新技术的应用，使得在常规直流　输电中所碰到的一些技术难题得到解决，如向弱交流系统以及　无电源的负荷区的送电问题、换流站的无功补偿以及有功和无　功控制的相互影响问题、交／直流侧的滤波问题等。　普通晶闸管只能对元件的开通进行控制，元件的关断是靠　交流电流每周过零点来实现。而具有关断能力的可关断器件，除　能对开通时刻进行控制外，还能对关断时刻进行控制。由可关断　器件组成的换流阀叫可关断换流阀，它可组成自换相换流器，并　可以与无源交流系统连接进行换流。ＶＳＣ是自换相换流器的一　种类型，其直流电压只有一个方向，其潮流反转是由直流电流的　极性反转（电流方向的改变）来实现。在电压换流器中，由于其　直流电流可以是任一方向，所以换流阀应具有双向导通的能力：　而又因为其直流电压极性不变，所以换流阀不需要有电压反向　的功能。因此该可关断换流阀是非对称关断装置，即对直流电流　的一个方向具有关断能力而另一个方向则无关断能力。通常组　成电压源换流器的换流阀是由具有关断能力的器件（如ＧＴＯ、　ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ等）与一个反并联二极管组成。如图１：　电压源换流器有多种类型，如　刊…　／ｉ　ｔ～｝１　单相全波桥式换流器、三相全波桥　　｝ｆ一Ａ　睁赫　‘　式换流器、脉宽调制（ＰＷＭ）电压　图１轻型直流输电构成图　源换流器等。电压源换流器的交流　侧输出电压是由直流母线电压经过换流阀的通断而形成，每工　频周期内通断一次，其交流侧电压为一个方波，它含有大量的　谐波，其交流输出电压可以通过改变方波电压的宽度或直流电　压的幅值来进行控制，也可以采用每周期通断多次的方法来进　行换流。通断多次的换流器可以通过改变方波电压脉冲的宽度　或直流母线电压的幅值来改变其交流输出电压，同时还可以消　除低次谐波，ＰＷＭ电压源换流器即为这种的换流器。目前已运　行的轻型直流输电工程均采用由ｌＧＢＴ和二极管组成的非对称　可关断换流器及三相全波桥式回路的ＰＷＭ电压源换流器。　电压源换流器为自换相换流器，它不需要交流系统提供换　相电压，与交流系统同步连接，可以作为整流器运行，也可以作　为逆变器运行。对交流系统来说，它像是一个发电机（逆变运　行）或电动机（整流运行），而且可以连续快速的调节有功和无　功，同时还不增加系统的短路容量（因其交流电流是快速可控　的）。图２为三相桥式电压源换流器接线示意图：　制波形与基波波形如图３：　运用ＰＷＭ技术，可以几　乎瞬时地改变交流输出电压　的相位与幅值，从而可能实现　图３脉宽调制（ＰｗＭ）型式　有功与无功的独立调节。　以及在ＶＳＣ中的工频电压　３　ＶＳＣ轻型直流输电的技术特点　相对于传统直流输电开关频率较低，换相损耗大．移相换流　器接线复杂，易发生换相失败、换流电压谐波含量高、功率性能　指标低等缺点．轻型直流输电控制和运行方式简单，输出电压　波形好，功率因数高，在小功率传输时有较好的经济性，具有广　阔的应用范围和良好的发展前景。自从１９９７年３月，世界上第　一个轻型直流输电测试系统一瑞典中部输送容量３ＭＷ．电　压±１０　ｋＶ赫尔斯扬氏（１ｌｓｊｏｎ）试验工程投运以来，芬兰、丹麦、　澳大利亚等国纷纷建立了轻型直流输电工程，澳大利亚２００２　年４月投运的南部电网与Ｖｉｃｔｏｒｉａ州电网互联ＭｕｌＴａｙｌｉｎｋ工　程（２００ＭＷ，±１５０ｋＶ，１８０ｋｍ）更是世界上最长的地下电缆输　电项目。这些工程极大的推动了轻型直流输电技术的发展。　轻型直流输电的特点［５１主要表现在以下几个方面：　（１）ＶＳＣ电流能够自关断，可以工作在无源逆变方式，不　需要外加的换相电压，对受端系统没有要求。其克服了传统的　ＨＶＤＣ受端必须是有源网络的缺陷，使利用ＨＶＤＣ为远距离的　孤立负荷送电成为可能。　（２）ＶＳＣ换流器产生的谐波大为减弱，对无功功率的需要　也大大减少，只需在交流母线上安装一组高通滤波器即可满足　谐波要求，无功补偿装置的容量也大为减少，可不装设换流变　压器。　（３）ＶＳＣ不仅对无功的需要大幅度减少，而且能够起到　ＳＴＡＴＣＯＭ的作用，动态补偿交流母线的无功功率，稳定交流　１　１３　广东科技２００６．１０总第１６０期　维普资讯 http://www.cqvip.com

业界　Ｉ　科学建设企业安全文化保障电建企业持续发展　口杨军　摘要：企业安全文化是企业文化的主要分支，只有科学地建设企业安全文化，才能成为电力建设施工企业稳　定、持续发展的有力保障。　关键词：企业安全文化；电力建设企业；发展，保障；　随着我国社会主义市场经济改革的不断深入，电力建设施工　关键问题的答案，以至于花费了相当多的人力与物力，却最终落得　企业的改革也已迫在眉睫。在激烈的市场竞争环境中如何生存、　只种苗不得果的局面。那么，企业文化的内涵是什么　如何更好地发展，是很多电力建设施工企业和电力改革研究人员　企业文化是企业中形成的文化观念、历史传统、共同价值观　正在进行的重要课题。各电力建设施工企业加大改革力度，内抓　念、道德规范、行为；隹则等企业的意识形态，企业领导者把文化的　管理，外抓市场，不断增强企业的竞争能力。其中，作为企业管理重　变化、人的功能应用于企业，以解决现代企业管理中的问题，就有　中之重的安全管理越来越多地被各级管理层所重视，同时也意识　了企业文化。　到，只有建立现代企业安全管理体系，科学地建设企业安全文化，　企业文化不是一般意义上的文化现象，企业文化是企业的灵　才能成为电力建设施工企业稳定、持续发展的有力保障。因此，如　魂，是企业共享的价值观。企业文化是一种管理，是发展到高层次　何结合本行业和本企业的特点建设富有特色和实用价值的企业　的管理；企业文化是市场经济的产物，企业文化是一种精神现象却　文化和企业安全文化便成为众多企业努力追求的目标之一。　有着深刻的物质基础　企业文化是现代企业管理所关注的一个热点问题。但不少企　作为企业文化的重要组成部分，企业安全文化是企业文化的　业并没有找到自己企业应当导入什么样的文化，以及如何导入等　主要分支。它既包括保护职工在从事生产经营活动中的身心安全　母线电压。这意味着故障时，如ＶＳＣ容量允许，那么轻型直流　４．４提高配电网电能质量　输电既可向故障系统提供有功功率的紧急支援，又可提供无功　非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题．如　功率紧急支援，从而既能提高系统的功角稳定性，又能提高系　谐波污染、电压间断、电压凹陷／突起以及波形闪变等问题，使　统的电压稳定性。　一些敏感设备如工业过程控制装置、现代化办公设备、电子安　（４）不会出现换相失败故障。即使对小容量系统或无源负　全系统等失灵。轻型直流输电有快速控制有功无功的能力并能　荷供电，ＶＳＣ换流器也不会发生换相失败故障，从而避免了受　够保持电压基本不变，使电压、电流满足电能质量标；隹要求，将　端系统出现持续几个周期的短时电源中断，提高了受端系统的　是未来改善配网电能质量的有效措施。　电能质量。　（５）ＶＳＣ—ＨＶＤＣ的一个固有特征是能够提高系统阻尼，　５结论　因此ＶＳＣ—ＨＶＤＣ不但不会引起发电机组的次同步振荡，而且　电力半导体特别是ＩＧＢＴ的不断发展．导致ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ　还会提高发电机组的次同步振荡阻尼。　技术的出现。这种小功率ＶＳＣ—ＨＶＤＣ输电系统的应用范围很　（６）可实现无人值班或少人值守。由于换流站主要设备大　广并且在经济上是有很大前途的。由于ＶＳＣ—ＨＶＤＣ技术的特　为简化，并实现了模块化设计，因此正常维护工作量大大减少，　点，可以认为ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ是一个能够替代当地发电或常规交　有利于实现无人值班或少人值守。　流输电的非常有意义的选择方案。同时世界上各项ＨＶＤＣ　４轻型直流输电的应用前景　Ｌｉｇｈｔ工程的顺利投入运行，表明ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ技术在不断的成　熟，必将有着很好的发展前景。一　据预测　，轻型直流输电在电压低于±１　５０ｋＶ、容量不超过　２００ＭＷ时具有经济上的优越性，它在以下应用领域将可能发　参考文献　挥极大的作用　…武娟，任震，黄雯莹，代英绮轻型直流输电的运行机理和特性分析【Ｊ】．　４．１向偏远地区供电　华南理工大学学报（自然科学版）　２００１，２９（８）：４１　４４　偏远地区一般远离电网，负荷轻而且日负荷波动大，经济　【２】李永坚，周有庆，宋强轻型直流输电（ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ）技术的发展与应用　因素及线路输送能力低是限制架设交流输电线路发展的主要　［Ｊ】．高电压技术，２００３．２９（１　０）：２６～２８　因素。采用轻型直流输电进行供电，可使电缆线路的单位输送　【３】赵畹君高压直流输电工程技术【Ｍ】北京中国电力出版社，２００４，　功率提高，线路维护工作量减少。　４８～５２　４．２城市配电网增容改造　【４】文俊，张一工，韩民晓，肖湘宁轻型直流输电——一种新一代的　ＨＶＤＣ技术［Ｊ】．电网技术，２００３，２７（１）４７～５１　城市特别是大中城市的空中输电走廊已没有发展余地．原　【５】徐政交直流电力系统动态行为分析【Ｍ】北京机械工业出版社，　有架空配电网络已不能满足电力增容的要求，合理的方法是采　２００４　１２—１３　用电缆输电。而直流电缆不仅比交流电缆占有空间小，而且能　【６］Ｓｔｅｎｄｉｕｓ　Ｌ＆Ｅｒｉｋｓｓｏｎ　Ｋ　ＨＶＤＣ　Ｌｉｇｈｔ　ａｎ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　ｃｉｔｙ　输送更多的功率，因此采用轻型直流输电向城市中心区供电有　ｃｅｎｔｅｒ　ｉｎｆｅｅｄ【Ｃ】ＰｏｗｅｒＧｅｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　可能成为未来城市增容的唯一可行办法。据有关资料介绍，由　１９９９　原有交流架空导线改送直流电，可提高５０％的输送功率。　【７］Ｖａｓｓｉｌｉｏｎｓ　Ｇ．Ａｇｅｌｉｄｉｓ，Ｌｉｅ　Ｘｕ　Ａ　ｎｏｖｅｌ　ＨＶＤＣ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　４．３直流环网供电　ｆｌｙｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｏｒ　ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ　ＰＷＭ　ｃｏｎｖｅｃｔｏｒｓ【Ｃ】．ＣＩＧＲＥ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　环网比辐射网及链式网的供电可靠性都高。多个ＶＳＣ换　Ｗｕｈａｎ，Ｃｈｉｎａ　２００１：３８０—３８５　流器容易构成并联多端供电的直流环网，从而提高直流输电的　（作者单位：广东省输变电工程公司）　可靠性和灵活性。　１　１４　厂东科技２００６１０总第１６０期