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摘 要

HVDC传输是传输领域中较新且更活跃的领域之一，它在大面积电网的长距离大功率传输和并联中起着至关重要的作用。目前，已有十多个高压直流输电工程在中国投入运行。它们在优化网络能源配置，确保国家能源安全，促进国民经济在国家电网框架中的发展方面发挥了重要作用。本文重点分析和计算直流输电工程吸收无功功率的需要。在HVDC传输项目中，通用晶闸管换流阀用于换向HVDC换流站。通常，采用电网电源的换向技术，但是这种方法的特点是当换流器在运行时需要从电网中吸收大量的无功功率。为了保证换流站和交流系统的稳定性，我们需要分析和计算换流站的无功功率消耗，无功功率补偿和无功功率平衡。在经过仿真建模后，确定无功补偿使得高压直流输电系统运行更安全，更稳定。

关键词：高压直流输电；无功补偿；仿真建模

ABSTRACT

HVDC transmission is one of the newer and more active areas of transmission. It plays a vital role in long-distance high-power transmission and parallel connection of large-area power grids. At present, more than ten HVDC transmission projects have been put into operation in China. They play an important role in optimizing network energy allocation, ensuring national energy security, and promoting the development of the national economy in the national grid framework. This paper focuses on analyzing and calculating the need for DC power transmission engineering to absorb reactive power. In the HVDC transmission project, a universal thyristor converter valve is used for the commutation HVDC converter station. Typically, commutation techniques for grid power are employed, but this method is characterized when the converter is running. A large amount of reactive power needs to be absorbed from the grid. In order to ensure the stability of the converter station and the AC system, we need to analyze and calculate the reactive power consumption, reactive power compensation and reactive power balance of the converter station.After the simulation modeling, it is determined that the reactive power compensation makes the HVDC transmission system run safer and more stable.

Keywords:HVDC;Converter;Simulation and Modeling

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 高压直流输电及无功补偿背景 1

1.2 高压直流输电发展及现状 3

1.2.1 针对高压直流输电的研究现状 3

1.2.2针对换流站无功补偿及限制的现状 3

1.3 本文主要工作 4

第二章 换流站无功及无功补偿 5

2.1 换流站的无功补偿 5

2.2 无功补偿装置的选择 5

2.3 无功补偿与配置的综合考虑 5

2.4无功对交直流系统的影响 6

第三章 换流站的无功补偿装置 7

3.1 机械头切式无功补偿装置 7

3.2 同步调相机 8

3.3 静止无功补偿装置 8

3.4 静止无功补偿SVC配置形式和补偿容量的设计计算 10

3.4.1 FC TCR配置方案 10

3.4.2 TCR TSC配置方案 10

3.4.3 FC TCR TSC的配置方案 11

3.5 算例分析 13

第四章 仿真建模及结论分析 15

第五章 结束与展望 19

致谢 20

参考文献 21

绪论

1.1 高压直流输电及无功补偿背景

我国是世界占地面积第三的大国，但发电能源分布和电力负荷分配极不平衡。江苏，浙江，广东等东部沿海地区经济相对发达，电力负荷分布较为密集。对能源的需求很高，但能源极为稀缺。西部地区经济相对落后，电力和负荷需求低，能源需求小。能量非常丰富。我国的这一客观现实决定了中国大规模跨区域权力流动的必然性。随着人口的不断增加，国民经济的快速增长，土地资源的稀缺和宝贵，电力的开发和建设越来越受到走廊资源和场地资源的限制。中国的国情决定了建设和发展具有重大经济意义和技术创新的高压直流输电（HVDC）的重要性。随着我国在南北互供，西电东送和国家联网中逐步实施的能源发展战略的发展，在中国的大部分地区已经出现长途，大功率，大容量的输电网络布局^[1,2]。在当今的传输环境中，HVDC传输由于其独特的操作，快速调节和线路运行期间的低功耗而稳定可靠而且没有稳定的安全问题，这使得越来越多的人关注它^[3,4]。然而，无论是在逆变站侧还是在整流站侧，还是来自交流系统还是无功补偿设备，运行期间的HVDC电力传输总是消耗相当大量的容性无功功率，为了以便保护直流系统和交流系统的安全性和稳定性可以实现高压直流输电系统和换流站的无功功率平衡，必须在双侧换流站的交流母线上安装一定数量的无功补偿设备^[5,6]。换流站的无功功率平衡阐述了无功补偿的控制，配置和调节要求^[7,8]。本文分析了高压直流输电中无功补偿的方案，换流站无功控制及调节方式还有算例分析，最终仿真模拟了直流输电系统在投入无功补偿装置下运行，并钻研出结论。

直流输电和交流输电相比起来，有许多优点：第一，制造直流输电线路的费用是较低的费用，所以可以降低电缆成本。第二，直流系统运行时功率损耗小，运行时节能效果显著。同时，海底电缆可以进行电流传输，除了经济优势的高压直流输电，高压直流输电技术的优点也体现在许多方面。直流输电系统的运行可以限制短电路电流在交流系统运行，具有相对较强的稳定性。直流输电具有相对快的调节速度以及可靠的操作。输出功率可稳定在正常运行的情况下，也可以支援直流系统发生故障。因为直流输电的特点是能够组成晶闸管变流器，若是发生故障，可以实现通过晶闸管来快速调整功率及完成功率流翻转^[9]。此外，充电电容电流并不存在于直流输电系统中，直流电压的分布是相对稳定的，负载及其功率不产生异常电压，不需要并联电抗器。高压直流输电更适用于以下场合：具有相同频率，不同周期或不同频率的AC传输系统之间的传输链路;通过海底电缆传输;大功率和长距离传输;通过城市之间的地下电缆向城市输送电力;当配电网络增加电容或连接AC系统时，可以限制故障控制中的短路电流;高压直流输电系统可用于新能源输送。高压直流输电可以完成大面积电网的互联。在交流系统中，与交流系统连接的所有同步发电机都需要确保同步运行模式，由于直流输电线路传输是纯有功功率且无电抗，因此当两个交流系统通过直流线路连接时没有稳定性问题，这表明在使用直流传输时它不受传输距离的限制。如今，随着交流系统的日益发展，不可避免地出现大面积交流电网或多或少的问题，利用直流输电线路传输电能可以较好地解决问题^[10,11]。

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