多端口直流输电 小组成员：姚冯信 泰 荣 李 研 贺瀚青 组长： 姚冯信

主要内容 1. 多端口直流输电背景与发展 2. 电接线方式与基本技术路线 3. 多端口直流输电的控制策略 4. 多端口直流输电的启停与潮流逆转 5.目前实际运用 6. 总结与展望

一、多端口直流输电背景与发展 背景： 传统的直流输电多为双端系统，当多个交流需要直流连接时，需要多条线路，会极大提高费用,当多个电源基地向多个负荷中心送电时，直流分支接入负荷时，几个孤立的交流系统之间利用直流输电线路实现电网的非同期联络等，不能使用架空线路走廊的大城市或工业中心 。 近年来，随着两端直流输电技术的应用日益广泛，客观要求发展多端直流输电系统。

MTDC输电系统是指含有多个整流站或多个逆变站的直流输电系统。 多端输电系统发展 MTDC输电系统是指含有多个整流站或多个逆变站的直流输电系统。 多端口直流输电原理在20世纪60年代已经揭示，但至今，投入使用的大多为两端口直流输电统，原因主要有以下三个方面： 现有高压直流线路较少 换流站造价高 高压直流断路器制造困难

二、电接线方式与基本技术路线 1.MTDC输电系统接线 并联：所有换流器都并联接线，都运行在同一个直流电压下，有两种典型接线，一种是辐射式，一种是环网式。 a.树枝式 b.环网式

(1)辐射状直流网络型MTDC--并联式 1 4 3 2 交流系统 （a）系统 原 理 图 （b）换流站 原理图 1 2 4 + _ 3

(2)网状直流网络型MTDC--并联式 4 （a）系统 原 理 图 系统 2 1 3 （b）换流站 原理图 2 4 + － 1 3

（3） 恒电流-串联式MTDC 系统 1 4 3 2 （a）系统 原 理 图 （b）换流站 原理图 Id

混联接线方式的多端直流输电系统，调度运行方式更加灵活。 (4) 混联 混联接线方式的多端直流输电系统，调度运行方式更加灵活。 并联方式具有更小的线路损耗，更大的调节范围，更好的绝缘配合，更好的扩建性和经济性，因此目前运行的多端系统接线均为并联方式。 混联方式的MTDC

并联实例 Simplified benchmark test system for the envisioned offshore MTDC grid in the North Sea - corresponding to the year 2011 [2]

三、多端口直流输电的控制策略 两端系统控制系统分为一下三层： 极控制级： 主控制级： 阀组控制级： 第一层 第二层 第三层 极控制级： 接收Id0,产生模式的协调配合，定电压、定电流、定关断角等，最后产生一个触发角。 主控制级： 接收调度功率指P0，功率控制、阻尼控制、站间信号传递等。 阀组控制级： 接收触发角，产生正确的触发脉冲，控制变压器抽头，换相失败控制。

多端系统控制系统 多端系统比两端系统在各个换流站控制器的协调配合方面更为复杂。 多端控制系统由主控制及以上高层控制生成各个换流站相互协调的控制指令，并把这些命令传给各个换流站的控制器、极控制器、及阀组控制器，形成MTDC输电系统分级控制策略。

并联式四端直流输电系统主控制图

系统的直流电压是由直流电压控制站所决定， 其他站的功率与流经该站的电流成正比。 并联式四端输电系统主控制示意图可知，主控制器从上一级控制中获得各个换流站的功率分配指令，然后利用当前换流站中的各种交直流信号，通过功率调制、频率调制、以及振荡阻尼调制等模块对功率指令进行修正，进而获得各个换流站的实际功率调制指令;随后利用直流输电网络的电压信号及前面获取的功率修正指令，通过功率控制模块获取换流站的电流指令信号;最后电流指令信号及直流电压信号再通过协调控制模块，进而获得各个换流站的站控制指令。

四、多端口直流输电的启停与潮流逆转 启动 个别启动 全启动 直流系统的起动过程是一个相对复杂的电磁暂过程，直流电流、电压按定的控制时序在这个程中平稳建立。两端直流输电系统要经过换流侧变压器网侧断路器合闸、直流侧开关设备操作、投入滤波装置、解锁等程序。多端直流输电系统的启动过程相对于于此更为复杂，各端子在起动过程中需要完成功率协调配合。 多端直流输电中，会遇到将某个换流站并入正在运行的系统中。这时该换流器触发脉冲处于闭锁状态，换流器接入系统后，解锁触发脉冲。这时的触发角度应依据待起动的换流器的输出电压与己建立的直流电压基本一致、避免出现过流来选择。

停运 全停运 个别停运 故障停运 多端系统的全部停运方式，基本上可用两端系统的方法，先降低各换流站直流电流到最小极限值，然后降低直流电压至最小值，再先闭锁整流站，后闭锁逆变站。 对于并联式多端直流系统，个别整流站停运，可先将其电流降至零(或最小值)，然后闭锁换流器，再用隔离开关将换流器切除。 故障停运是迅速将换流器调整到逆变状态，将直流系统内的能量迅速送回两端交流系统。当直流电流下降到零时，分别闭锁两侧换流器的触发脉冲，继而跳开两侧换流变压器的网侧断路器，达到停运的目的。 Click to add text

潮流逆转 多端口直流输电系统潮流反转包括潮流全体反转与个别（部分）潮流反转两种情况。 全体反转 对于并联式多端直流系统，如果要进行全体潮流反转，则可以像两端直流系统那样不用改变接线只要改变换流器触发角把直流电压极性倒转即可。

个别（部分）反转 此时由于系统直流电压极性保持不变，而流过换流器的直流电流方向也是不可改变的，因此必须首先停运并断开要求潮流反转的换流站，然后转换其接线极性，即把换流站两直流出线端子反接，再进行重新起动。 在这个过程中，要用到直流切换开关，同时在并联式多端直流系统中，随时都要保持直流电流平衡。

个别潮流反转示意图

五、目前实际运用 目前的研究现状 不少国家已经对多端直流输电研究的十分活跃了，我国也已经将多端直流输电列入研究、规划、和示范之列了。 目前已经建成的多端输电工程有： 意大利一科西嘉一撒丁岛(三端)、魁北克一新英格兰(五端，实际按三端运行）、加拿大的纳尔逊河双极1和双极2直流输电工程 、美国的太平洋联络线直流输电工程。

目前实际运用 这是一个模拟工程实例，由LCC构成的4端并联型单极直流输电系统，包括2个整流站和2个逆变站，拓扑结构如图所示。

结构和运行方式 一、结构 每个换流站均为2组12脉动换流器串联，每组12脉动换流器额定直流电压400 kV，每个站额定直流电压800 kV，额定直流功率3 200 MW。各换流站均配置换流变压器、交流滤波器、直流滤波器、平波电抗器， 且各站所连接的交流系统均500kV电压等级，整流站1和2、逆变站1和2交流系统短路电流分别为32、30、51、63 kA。图中直流线路1—5的长度分别为300、100、1500、300和100km。

结构和运行方式 二、启动方式 设定逆变站2为电压控制站，维持多端系统的直流电压保持在稳定值；其余3个站稳态时处于定电流控制，控制各自的直流电流。 1)4端换流站同时正常解锁，进入运行状态。 2)先同时解锁1个整流站和1个逆变站(电压控制站1，2端系统进入稳定运行状态后，再解锁1个整流站或者逆变站，成为3端系统，在稳定运行状态下最后解锁剩下的换流站。 3)先同时解锁1个整流站和1个逆变站(电压控制站1，系统进入稳定运行状态后，再同时解锁另外2个换流站，成为4端运行方式。

目前实际运用 返回

结构和运行方式

结构和运行方式 拓扑图 三、停运方式 多端直流系统正常闭锁停运的配合控制方式为： 以一定速率将直流功率降至最小限值0．1 pu，然后整流站移相降电流至0，整流站先闭锁，逆变 站后闭锁。

功率协调控制

故障下的控制保护策略 一、单端换流站紧急停运 单个整流站紧急停运时，由于系统中另一个整流站继续运行，送端仍能输送功率，故整个系统可以作为3端系统继续运行。 单个逆变站因故障发生紧急停运，系统中还存在1个逆变站，因此可以继续运行。但是在逆变站停运时，不能采用投旁通对的方法，这样会把整个系统的直流电流都转移到该逆变站，导致该站换流器无法正常停运。

故障下的控制保护策略

故障下的控制保护策略 二、直流线路接地故障 对于并联型多端直流输电系统，在直流线路发生瞬时接地故障时，可以采用与2端系统相同的控制方式。控制时序设计为：2个整流站的 角同时移相至160度，经过150 ms去游离时间，这段时间内故障消失， 确移相回60度左右，通过调节器作用慢慢将系统恢复至稳定运行状态。 如果在直流线路上发生永久性接地故障，系统经过几次重起之后故障仍未消失，则需要按情况停运换流站并通过隔离开关清除故障点，或者停运整个系统。

小结 1)并联型多端直流系统存在多种解锁和闭锁运行组合方式，每个站单独的解锁或者闭锁都需要其它运行站的协调控制配合，以保证功率平衡和系统稳定。 2)单个整流站紧急停运时， 可通过迅速移相至逆变模式使直流电流快速降至0，之后闭锁换流器；单个逆变站紧急停运时，若不考虑采用直流断路器，整流站需要配合移相使该逆变站电流降至0，保证该逆变站顺利闭锁； 3)当某一条分支直流线路发生接地故障时，可以与2端系统一样先执行移相重起，几次重启系统不成功后，应闭锁与该分支线路相连的换流站，并断开该分支线路与其余线路的联接，正常的多端系统仍能继续稳定运行。

中国多端直流输电 中国电科院承担的“多端直流输电系统关键技术及应用研究”、“±500千伏呼辽直流工程投运后东北电网稳定特性及控制策略研究”、“三华同步电网低频减载配置原则和方案研究”、“三华同步电网形成初期无功控制策略研究”、“锡盟、淮南大型能源基地输送能力及控制措施研究”、“三华同步电网受端电压稳定特性及控制策略研究”、“三峡输电系统及跨区电网交、直流协调控制研究”和“三华同步电网短路电流水平分析及控制措施研究”八项科研项目顺利通过国家电网公司验收。（ 2011月10日～11日 ） 近日，广东电网汕头供电局和南澳县政府举行国家“863”计划“柔性多端直流输电工程”项目启动暨签字仪式，标志着南方电网公司首个柔性多端直流输电工程落户广东汕头南澳县。（2012年5月28日 ）

六、总结与展望 高压直流断路器、多端口直流与交流系统的协调与控制、继电保护技术、多端口直流输电的仿真与分析是多端直流输电重点解决的问题。 随着全控型功率半导体器件的发展,基于全控器件（如IGBT）的电力电子换流装置将会应用于多端直流输电系统。 多端口直流输电系统有着自身的经济性、灵活性、更好地适应分布式电源输电、多负荷中心供电的优势。随着技术的进步，串联、并联、混联的接线方式都会出现在电网中，多端口直流输电将会在电网中扮演越来越重要的角色。

感谢老师的悉心指导，与同学们的认真聆听！ 谢谢大家 感谢老师的悉心指导，与同学们的认真聆听！