论文部分内容阅读
摘要：随着经济建设发展的进程的加快，整个工业生产发展的需要，电能源的应用在各个行业和领域得到了全面推广，全社会对于电能的需求量也急剧增加。但是电能源的分布和电力的消费不均，在一定程度上导致相关的社会矛盾凸出，尤其是在电力负荷大的区域出现了电力系统供电能力不足的问题，无法满足人们对于电能源日益增长的用电需求。因此，柔性直流输配电系统的大面积应用是电力系统发展的必然趋势。本文结合柔性直流输配电系统的基本原理，对其存在的一些问题进行分析归纳，并在此基础上提出相应的柔性直流输配电系统的控制措施。
关键词：柔性直流输配电系统；控制；措施
在科技文化繁荣的大背景下，时代潮流的推动下，电力电子技术也得到了快速发展，尤其是柔性直流输配电系统得到了大家的亲睐，成了新一代电力技术应用领域的“骄子”。早在2006年，为了明确该知识产权，由中国电力科学研究院承办，组织当时国内一些权威性的专家共聚首都北京，开展了“柔性直流输电系统关键技术研究框架研讨会”，并将该技术统一命名为“柔性直流输电”（对应的英文是HVDC Flexible）。在将近十年的时间里，.柔性直流输配电系统为大众带来了巨大的利益，但同时也存在着一些不足，需要进一步探究和改进，特别是对于柔性直流输配电系统的控制措施的探讨显得十分有必要。
一、柔性直流输配电系统概述
（一）柔性直流输配电系统的现状
柔性直流输配电系统所涉及的领域颇多，其中主要包括配电工程、控制理论、电力系统运行与控制、仿真技术以及数字信号处理等等。除此之外，柔性直流输配电系统能够非常独立而且快速的调节系统的有功和无功。与此同时，在一定程度上，该系统大大提高了整个电力系统的稳定性、安全性。就我国目前的实际状况而言，无论是人们的日常生活，还是整个社会的现代化发展，都必须将电能源的应用和发展放在首要的地位。由于我国新兴技术产业发展的需要，电能源市场的渐趋完善，以及城市化进程加快所带来的配电网规模的持续扩大，柔性直流输配电系统刚好与实际要求相适应，并且解决了当下社会对整个电网的安全运行，以及灵活性的问题。
（二）柔性直流输配电系统的特点
柔性直流输配电系统之所以受到电能源行业的大力推行和广泛应用，很大程度上，是出于对其自身具备的特点的考虑，主要有这样一些特点，具体如下：第一，鉴于柔性直流输配电系统中的换流系统具备着自动关电、断电的能力，不需要另外增加换相电压，这就意味着使用该系统能够向无源系统供电。第二，响应国家建设环保型、友好型社会的号召，该系统能够把风能、太阳能等可再生能源进行有效地并网，从而大大改善了电能质量，并提高了该系统的稳定性。第三，柔性直流输配电系统的使用为构成多端直流系统提供了方便。第四，加入新的柔性直流输配电系统后，不但不会增加其短路容量，而且相应的交流系统的保护整定值以及断路器不需要更换。第五，柔性直流输配电系统的换流系统所需要的滤波装置的容量也在一定程度上减少了很多。第六，柔性直流输配电系统的换流站设备的模块化，使得安装变得更加简单便捷。
二、柔性直流输配电系统存在的不足
虽然柔性直流输配电系统的的优势自然不言而喻，但是也存在着一些不足，需要大家认清并且注意，主要表现在这样几个方面：首先，该系统的输送容量仍然比较有限，主要受到直流电缆的电压和电压源型换流器件结温容量的限制，所以，就柔性直流输电系统目前的输送容量来看，最大的输送有功功率为1 000 MW。其次，柔性直流输配电系统的单位输送容量成本比较高，货源有限，其内部的主要硅晶片大部分还是依赖于进口渠道。再者，柔性直流输配电系统的故障承受能力以及可靠性比较低，因此，其实整个系统完全恢复的速度比不上传统的直流系统。最后，由于该系统的输电距离相对较短，柔性直流输配电系统的电压普遍不高，从这个层面来说，柔性直流输配电系统对于长距离输电并不适合。
三、柔性直流输配电系统的控制措施
（一）注重柔性直流输配电系统的基本控制方式的完善
就柔性直流输配电系统的控制角度来分析，完善其系统内部的基本的控制方式应当放在首要地位，主要分为这样三种方式：首先，定直流电压的控制方式，主要用来控制直流母线电压以及输送到交流侧的无功功率；其次，定直流电流或功率的控制方式，主要以此来控制直流电流或功率和输送到交流侧的无功功率；再者，定交流电压的控制方式，对于向无源网络供电来说，比较适用，仅仅是控制了交流侧母线电压。注重完善和执行柔性直流输配电系统的基本控制方式，是合理地、安全地运用该系统的基础。如果能够做好这三个方面的控制，就为实现整个系统的有效控制打下了坚硬的基石。
（二）将线性控制和非线性控制相结合
就当下，从国内外电力系统方面的精英专家对于柔性直流输配电系统的控制措施的研究方法来看，主要可分为线性控制和非线性控制。具体来说，线性控制理论是系统与控制理论中的一个主要分支，是其中相对比较成熟和基础的一部分重要内容，同时，也是现代控制理论的基石，系统与控制理论的其他组成内容，都在不同程度上，受到线性控制理论的内涵、方法，以及结果的促进和影响，因此，在柔性直流输配电系统控制的同时，必须注意线性控制的重要性。此外，非线性控制也相当重要，在非线性系统中会出现一些在线性系统中不可能发生的奇特现象。所以，在某种程度上来说，线性控制和非线性控制呈现互补的状态，两者相结合对于柔性直流输配电系统的控制很有帮助。
（三）采用合理的控制算法
从控制算法研究来看，柔性直流输配电系统控制算法在电网正常运行的环境下，主要是通过控制系统的电压或者电流来实现系统传输功率的调节。如果从控制算法研究的角度来看待柔性直流输配电系统的控制策略，可以分为两种，一种是双环双电流控制算法（该方法使用对称分量法实时分解出故障时的正负序电压、电流），另一种是以功率控制为基础的直接功率控制算法。采用合理的控制算法，对于柔性直流输配电系统的控制具有重要的意义。
四、结语
总而言之，鉴于柔性直流输配电系统在现今电力领域的广泛应用，通过本文对该系统的发展使用现状，以及其优点的阐述，发现并归纳总结出柔性直流输配电系统仍然存在的诸多问题，并提出了相应的措施，包括对柔性直流输配电系统的基本控制方式的完善、将线性控制和非线性控制相结合，以及采用合理的控制算法等等。对于我国这样一个幅员辽阔、地大物博的多人口国家，电能源的需求和发展是势在必行的，因此，对于更好地发挥柔性直流输配电系统的作用，使其得到更好的应用的研究，在一定程度上，具有相当重大的意义和价值。
参考文献
[1]邱大强，李群湛，马庆安.基于直接功率控制的 VSC - HVDC 系统换流控制器设计[J].高电压技术，2010，36（10）：2600-2606.
[2]汤广福，罗湘，魏晓光.多端直流输电与直流电网技术[J].中国电机工程学报，2013，33（10）：8-17.
[3]宋亦旭.风力发电机的原理与控制[M].北京：机械工业出版社，2012.
[4]张祥宇.变速风电机组的虚拟惯性与阻尼控制技术研究[D].北京：华北电力大学，2013.
[5]叶杭冶？风力发电机组的控制技术[M].北京：机械工业出版社，2009：144-149.
[6] 郭春义，赵成勇 ，MONTANARIA.混合双极高压直流输电系统的特性研究[J].中国电机工程学报，2012，32（10）：98-104.
[7]乔卫东，毛颖科.上海柔性直流输电示范工程力，2011，39（7）：1137-1140.
[8] 葛维春，顾洪群，贺之渊.大连跨海柔性直流输综述[J].东北电力技术，2012，2：1-5.
[9] 饶宏.南方电网大功率电力电子技术的研究和应用[J].南方电网技术，2013，7（1）：1-5.
关键词：柔性直流输配电系统；控制；措施
在科技文化繁荣的大背景下，时代潮流的推动下，电力电子技术也得到了快速发展，尤其是柔性直流输配电系统得到了大家的亲睐，成了新一代电力技术应用领域的“骄子”。早在2006年，为了明确该知识产权，由中国电力科学研究院承办，组织当时国内一些权威性的专家共聚首都北京，开展了“柔性直流输电系统关键技术研究框架研讨会”，并将该技术统一命名为“柔性直流输电”（对应的英文是HVDC Flexible）。在将近十年的时间里，.柔性直流输配电系统为大众带来了巨大的利益，但同时也存在着一些不足，需要进一步探究和改进，特别是对于柔性直流输配电系统的控制措施的探讨显得十分有必要。
一、柔性直流输配电系统概述
（一）柔性直流输配电系统的现状
柔性直流输配电系统所涉及的领域颇多，其中主要包括配电工程、控制理论、电力系统运行与控制、仿真技术以及数字信号处理等等。除此之外，柔性直流输配电系统能够非常独立而且快速的调节系统的有功和无功。与此同时，在一定程度上，该系统大大提高了整个电力系统的稳定性、安全性。就我国目前的实际状况而言，无论是人们的日常生活，还是整个社会的现代化发展，都必须将电能源的应用和发展放在首要的地位。由于我国新兴技术产业发展的需要，电能源市场的渐趋完善，以及城市化进程加快所带来的配电网规模的持续扩大，柔性直流输配电系统刚好与实际要求相适应，并且解决了当下社会对整个电网的安全运行，以及灵活性的问题。
（二）柔性直流输配电系统的特点
柔性直流输配电系统之所以受到电能源行业的大力推行和广泛应用，很大程度上，是出于对其自身具备的特点的考虑，主要有这样一些特点，具体如下：第一，鉴于柔性直流输配电系统中的换流系统具备着自动关电、断电的能力，不需要另外增加换相电压，这就意味着使用该系统能够向无源系统供电。第二，响应国家建设环保型、友好型社会的号召，该系统能够把风能、太阳能等可再生能源进行有效地并网，从而大大改善了电能质量，并提高了该系统的稳定性。第三，柔性直流输配电系统的使用为构成多端直流系统提供了方便。第四，加入新的柔性直流输配电系统后，不但不会增加其短路容量，而且相应的交流系统的保护整定值以及断路器不需要更换。第五，柔性直流输配电系统的换流系统所需要的滤波装置的容量也在一定程度上减少了很多。第六，柔性直流输配电系统的换流站设备的模块化，使得安装变得更加简单便捷。
二、柔性直流输配电系统存在的不足
虽然柔性直流输配电系统的的优势自然不言而喻，但是也存在着一些不足，需要大家认清并且注意，主要表现在这样几个方面：首先，该系统的输送容量仍然比较有限，主要受到直流电缆的电压和电压源型换流器件结温容量的限制，所以，就柔性直流输电系统目前的输送容量来看，最大的输送有功功率为1 000 MW。其次，柔性直流输配电系统的单位输送容量成本比较高，货源有限，其内部的主要硅晶片大部分还是依赖于进口渠道。再者，柔性直流输配电系统的故障承受能力以及可靠性比较低，因此，其实整个系统完全恢复的速度比不上传统的直流系统。最后，由于该系统的输电距离相对较短，柔性直流输配电系统的电压普遍不高，从这个层面来说，柔性直流输配电系统对于长距离输电并不适合。
三、柔性直流输配电系统的控制措施
（一）注重柔性直流输配电系统的基本控制方式的完善
就柔性直流输配电系统的控制角度来分析，完善其系统内部的基本的控制方式应当放在首要地位，主要分为这样三种方式：首先，定直流电压的控制方式，主要用来控制直流母线电压以及输送到交流侧的无功功率；其次，定直流电流或功率的控制方式，主要以此来控制直流电流或功率和输送到交流侧的无功功率；再者，定交流电压的控制方式，对于向无源网络供电来说，比较适用，仅仅是控制了交流侧母线电压。注重完善和执行柔性直流输配电系统的基本控制方式，是合理地、安全地运用该系统的基础。如果能够做好这三个方面的控制，就为实现整个系统的有效控制打下了坚硬的基石。
（二）将线性控制和非线性控制相结合
就当下，从国内外电力系统方面的精英专家对于柔性直流输配电系统的控制措施的研究方法来看，主要可分为线性控制和非线性控制。具体来说，线性控制理论是系统与控制理论中的一个主要分支，是其中相对比较成熟和基础的一部分重要内容，同时，也是现代控制理论的基石，系统与控制理论的其他组成内容，都在不同程度上，受到线性控制理论的内涵、方法，以及结果的促进和影响，因此，在柔性直流输配电系统控制的同时，必须注意线性控制的重要性。此外，非线性控制也相当重要，在非线性系统中会出现一些在线性系统中不可能发生的奇特现象。所以，在某种程度上来说，线性控制和非线性控制呈现互补的状态，两者相结合对于柔性直流输配电系统的控制很有帮助。
（三）采用合理的控制算法
从控制算法研究来看，柔性直流输配电系统控制算法在电网正常运行的环境下，主要是通过控制系统的电压或者电流来实现系统传输功率的调节。如果从控制算法研究的角度来看待柔性直流输配电系统的控制策略，可以分为两种，一种是双环双电流控制算法（该方法使用对称分量法实时分解出故障时的正负序电压、电流），另一种是以功率控制为基础的直接功率控制算法。采用合理的控制算法，对于柔性直流输配电系统的控制具有重要的意义。
四、结语
总而言之，鉴于柔性直流输配电系统在现今电力领域的广泛应用，通过本文对该系统的发展使用现状，以及其优点的阐述，发现并归纳总结出柔性直流输配电系统仍然存在的诸多问题，并提出了相应的措施，包括对柔性直流输配电系统的基本控制方式的完善、将线性控制和非线性控制相结合，以及采用合理的控制算法等等。对于我国这样一个幅员辽阔、地大物博的多人口国家，电能源的需求和发展是势在必行的，因此，对于更好地发挥柔性直流输配电系统的作用，使其得到更好的应用的研究，在一定程度上，具有相当重大的意义和价值。
参考文献
[1]邱大强，李群湛，马庆安.基于直接功率控制的 VSC - HVDC 系统换流控制器设计[J].高电压技术，2010，36（10）：2600-2606.
[2]汤广福，罗湘，魏晓光.多端直流输电与直流电网技术[J].中国电机工程学报，2013，33（10）：8-17.
[3]宋亦旭.风力发电机的原理与控制[M].北京：机械工业出版社，2012.
[4]张祥宇.变速风电机组的虚拟惯性与阻尼控制技术研究[D].北京：华北电力大学，2013.
[5]叶杭冶？风力发电机组的控制技术[M].北京：机械工业出版社，2009：144-149.
[6] 郭春义，赵成勇 ，MONTANARIA.混合双极高压直流输电系统的特性研究[J].中国电机工程学报，2012，32（10）：98-104.
[7]乔卫东，毛颖科.上海柔性直流输电示范工程力，2011，39（7）：1137-1140.
[8] 葛维春，顾洪群，贺之渊.大连跨海柔性直流输综述[J].东北电力技术，2012，2：1-5.
[9] 饶宏.南方电网大功率电力电子技术的研究和应用[J].南方电网技术，2013，7（1）：1-5.