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串联多端直流输电无功补偿及控制策略 　　摘 要：多端直流输电属于直流输电的一种形式，能够实现多电源供电以及多落点受电，对于提高供电质量以及供电可靠性具有重要意义。但是基于晶闸管的传统换流技术在换流过程中需要消耗大量无功功率，加大了电能的损耗，不利于电能的充分利用，严重影响了多端直流输电的推广及应用，阻碍了我国电力事业的发展，针对这种状况必须通过无功补偿技术加强对线路耗能情况的控制。本文简要介绍了串联多端直流输电及其无功理论，对无功补偿的具体设置进行了分析，并提出了有效的串联多端直流输电无功补偿控制策略。 　　关键词：串联多端直流输电；无功补偿；理论；技术；控制策略 　　中图分类号：TM721 文献标识码：A 　　近年来为了满足经济发展的需求，我国加大了电网建设力度，通过对电网结构进行优化和调整，将直流输电形式运用于电网结构中，在建设大容量、远距离电网过程中起到了重要作用，具有非常重要的现实意义。但是传统直流输电形式也存在一定的弊端，电流的输出端与输入端只能点对点进行对接，无法实现多个输入端与输出端之间的有效连接，不能满足实际供电需求，所以在这基础上发展形成了串联多端直流输电，通过对串联多端直流输电无功补偿及控制策略进行分析、研究，能够为该技术的推广应用创造有利条件，发挥其应用优势。 　　1.串联多端直流输电介绍以及其无功理论 　　1.1 串联多端直流输电介绍 　　串联多端直流输电是指采用串联的形式将电网中的不同环节站相互连接，在线路中设置一个接地点，将所有电流汇集到一起流入到同一个直流电流，然后通过改变直流电压来对功率在不同换流站的具体分配进行调整，进而实现电流的输送。通常情况下，串联多端直流电压的分配是由一个换流站完成的，通过对直流电压进行科学地分配，能够实现对线路电流的调节，满足了电网多点同时供电的需求。 　　1.2 串联多端直流输电无功理论 　　串联多端直流输电的换流站主要有基于电流源的换流器和基于电压源的换流器两种形式，两者可以单独使用也可以混合使用，本文主要对基于电流源的换流器进行研究，其无功补偿的理论基础包括换流器无功消耗以及交流系统无功支持能力。换流器无功消耗主要涉及到换流器功率因数以及换流器无功功率轨迹，其中换流器吸收的无功功率随换流器功率的变化所形成的曲线就叫作换流器无功功率运行轨迹。根据换流器的工作原理以及相关函数知识可以得知，换流器的功率因数与触发角以及整流器和逆变器的换相角大小有关，当线路中的直流功率相同时，交流侧功率因数与触发角以及整流器和逆变器的换相角成反比关系，会随着角度的增加而减小，此时换流器吸收的无功功率将会增大。 　　换流站的无功补偿在很大程度上是由交流系统无功支持能力决定的，当交流系统无功能力较强时，较小容量的无功补偿便可以满足换流站的运行需求，可以适当减少无功补偿设备，节约了大量的系统运行资金，当直流系统突然停运时，能够有效避免因甩负荷引起的过电压现象，所以在设计串联多端直流输电无功补偿装置的时候，要对交流系统的无功支持能力加以充分利用。 　　2.串联多端直流输电无功补偿设置 　　2.1 无功补偿原则 　　在设置串联多端断直流输电无功补偿时，为了缩短传输距离、减少无功损耗，要坚持分层分区、就地平衡的基本原则。在规划直流系统路线的时候，要根据用户的实际需求进行分类，合理布置线路。当直流系统运行负荷较大时，为了减少容性无功补偿装置数量，可以对部分无功电源加以利用；当直流系统运行负荷较小时，为了减少感性无功补偿设备装置数量，可以通过发电机减少无功补偿大小，进而实现无功平衡。除此之外还需要对无功设计进行校核，主要包括容性无功补偿装置容量的校核、感性无功补偿装置容量的校核以及无功补偿设备分组投切是电压变化率的校核，通过对无功设计进行检验，能够保证无功补偿设置科学性以及合理性，满足直流系统实际运行需求。 　　2.2 无功补偿设计 　　在进行无功补偿设计的时候，首先要明确无功平衡方式，并根据具体方式选择不同的无功平衡配置方案，常见的无功平衡方式主要有无功独立平衡方式、单站独配方式以及无功整体平衡方式3种，基于这3种平衡方式可以提出多种无功平衡配置方案，本文所用的无功平衡配置方案为结合与换流站相连的交流系统的无功支持能力，以满足换流站的无功消耗需求进行平衡配置。根据具体的系统参数以及无功边界条件，结合计算公式，运用数学知识分别对换流站无功消耗、换流站无功分容量进行计算，得出较为准确的计算结果，确定换流站的大组、小组以及无功分组数的方案；然后在对无功小组容量进行计算，推算出无功小组的最大容量；最后根据计算以及估算得出的具体数值确定无功配置方案。 　　2.3 无功补偿与配置方案的校核 　　为了保证无功补偿配置方案满足实际需求，需要对无功补偿与配置方案进行校核。换流站