柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用-精課件

柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用柔性直流輸電技術(shù)目錄三柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求一二柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀四概述目錄三柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求一二柔性直流技一概述一概述1、概述1）直流輸電系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)框圖換流器分類：電流源型

換流器采用晶閘管等半控型器件構(gòu)成電壓源型換流器采用IGBT、IEGT等全控型器件構(gòu)成1、概述1）直流輸電系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)框圖2）常規(guī)直流（超/特壓直流）工作原理

●晶閘管器件●電流源1、概述2）常規(guī)直流（超/特壓直流）工作原理●晶閘管器件●換流閥換流閥整流站逆變站控制保護(hù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)換流站主要設(shè)備的啟?？刂啤⒐收媳Ｗo(hù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視--------換流站的中樞神經(jīng)換流閥是直流工程特有的關(guān)鍵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)交直流變化功能--------換流站的心臟1、概述換流閥換流閥整流站逆變站控制保護(hù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)換流站主要設(shè)備的雙閥組串聯(lián)特高壓控制系統(tǒng)分層控制總體構(gòu)架1、概述雙閥組串聯(lián)特高壓控制系統(tǒng)分層控制總體構(gòu)架1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司云廣特高壓（±800kV/5000MW）向上特高壓±800kV/6400MW1、概述

●±800kV/5000A

8000MW（在建）

●

±1100kV/5000A

11000MW（通過鑒定）

●6250A（通過型式試驗(yàn)）

許繼柔性輸電系統(tǒng)公司云廣特高壓（±800kV/5000MW3）柔性直流輸電技術(shù)概念CIGRE和IEEE：VSC-HVDC；ABB：HVDC-Light；Siemens：HVDC-Plus；Alstom：HVDC-Maxsine中國(guó)：柔性直流輸電（HVDC-Flexible）（VSC-HVDC）1、概述3）柔性直流輸電技術(shù)概念CIGRE和IEEE：VSC-4）柔性直流輸電的工作原理1、概述4）柔性直流輸電的工作原理1、概述4）柔性直流輸電的工作原理1、概述4）柔性直流輸電的工作原理1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司

◆變壓器◆換流電抗器◆IGBT閥或IGCT閥◆

直流濾波電容器◆交流濾波器5）柔性直流輸電的系統(tǒng)框圖1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司5）柔性直流輸電的系統(tǒng)框圖1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司6）柔性直流輸電的換流器拓?fù)?、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司6）柔性直流輸電的換流器拓?fù)?、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)外1990年，加拿大McGill大學(xué)Boon-TeckOoi等人首先提出用PWM控制的VSC進(jìn)行柔性直流輸電。

1997年3月，ABB公司進(jìn)行了首次VSC-HVDC的工業(yè)試驗(yàn)，瑞典中部赫爾斯揚(yáng)工程。1999年，ABB公司在歌德蘭島投入運(yùn)行了世界上第一個(gè)商業(yè)化柔性直流輸電工程，從此揭開了柔性直流輸電工程在世界范圍內(nèi)應(yīng)用的序幕。2010年，由Siemens承擔(dān)的世界首個(gè)模塊化多電平柔性直流輸電工程-美國(guó)TBC工程投運(yùn)，為柔性直流輸電揭開了新的篇章。1、概述8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)外1990年，加拿大McGill8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)內(nèi)2006年，國(guó)家電網(wǎng)公司提出“柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究框架”，開始進(jìn)行基礎(chǔ)理論和前期技術(shù)研究。

2009年，技術(shù)路線調(diào)整為模塊化多電平方式，并完成前期技術(shù)研究，開始進(jìn)入樣機(jī)研制階段。2010年，完成樣機(jī)研制并開始進(jìn)入南匯風(fēng)電接入工程實(shí)施階段；2011年，完成設(shè)備調(diào)試并進(jìn)入試運(yùn)行階段。目前國(guó)內(nèi)有南澳風(fēng)電接入（國(guó)家863計(jì)劃）和舟山海島供電（國(guó)網(wǎng)科技項(xiàng)目）兩個(gè)多端工程正在實(shí)施。1、概述8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)內(nèi)2006年，國(guó)家電網(wǎng)公司提出“二柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求二柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求海島供電新能源接入混合直流輸電城市電網(wǎng)柔性分區(qū)與組環(huán)技術(shù)多端柔性直流輸電城市輸配電

總體來講，國(guó)內(nèi)柔性直流輸電主要有以下6個(gè)方面的需求：海島供電新能源接入混合直流輸電城市電網(wǎng)柔性多端柔性城市輸配電1、海島供電海島電網(wǎng)遠(yuǎn)離大陸自成體系，難以與大電網(wǎng)互聯(lián)，供電可靠性差；海島用電負(fù)荷小、波動(dòng)大，設(shè)備、燃料利用率低，電網(wǎng)建設(shè)落后，電能質(zhì)量差。構(gòu)建海島電網(wǎng)海上平臺(tái)供電實(shí)現(xiàn)與陸地大電網(wǎng)異步互聯(lián)，提高供電可靠性；形成海島間多端供配電系統(tǒng)，提高潮流調(diào)配靈活性和供電質(zhì)量；為偏遠(yuǎn)無源負(fù)荷供電。1、海島供電海島電網(wǎng)遠(yuǎn)離大陸自成體系，難以與大電網(wǎng)互聯(lián)，供電2、新能源接入太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源的間歇性，導(dǎo)致輸出功率波動(dòng)進(jìn)而引起交流接入系統(tǒng)電壓波動(dòng)，穩(wěn)定性差；能源分散性大，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，在大容量遠(yuǎn)距離場(chǎng)合，利用交流輸電接入很不經(jīng)濟(jì)。緩解由于輸出功率波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)問題，提供輸電穩(wěn)定性；有效隔離交流系統(tǒng)短路故障，顯著改善風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行電網(wǎng)環(huán)境；遠(yuǎn)距離輸電無需補(bǔ)償設(shè)備，大大提高新能源的消納能力。大規(guī)模海上風(fēng)電接入2、新能源接入太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源的間歇性，導(dǎo)致輸出功率波動(dòng)3、城市輸配電采用地埋式直流電纜，同時(shí)滿足城市對(duì)于環(huán)保的約束和占地限制；通過快速控制有功和無功功率，解決電壓波動(dòng)問題，改善供電質(zhì)量；形成城市多端直流電網(wǎng)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和潮流控制靈活性，同時(shí)解決交流系統(tǒng)增容導(dǎo)致的短路電流超限問題。由于城市復(fù)雜負(fù)荷特性的影響，使得城市電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功支撐需求巨大，進(jìn)而引發(fā)電壓穩(wěn)定性等問題；負(fù)荷快速增長(zhǎng)，使得城市電網(wǎng)不斷增加交流系統(tǒng)供電容量，引發(fā)了短路電流超標(biāo)問題；城市嚴(yán)格的環(huán)保約束和占地限制，使得城市負(fù)荷中心供用電出現(xiàn)較大矛盾。構(gòu)建城市直流供配電網(wǎng)3、城市輸配電采用地埋式直流電纜，同時(shí)滿足城市對(duì)于環(huán)保的約束4、多端柔性直流易于實(shí)現(xiàn)一體化的多落點(diǎn)供受電網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)潮流配置靈活性；將交流電網(wǎng)通過柔性直流分區(qū)互聯(lián)，解決大電網(wǎng)區(qū)域穩(wěn)定性問題；構(gòu)建未來直流電網(wǎng)體系。由于單點(diǎn)供受電網(wǎng)絡(luò)可控性差，抗擾動(dòng)能力弱，迫切需要構(gòu)筑多點(diǎn)饋受電系統(tǒng)；為避免形成電磁環(huán)網(wǎng)，交流系統(tǒng)只能構(gòu)筑輻射式供電網(wǎng)絡(luò)，且存在同步穩(wěn)定性問題；傳統(tǒng)直流由于潮流翻轉(zhuǎn)直流電壓極性改變的特點(diǎn)，不適于構(gòu)筑多端系統(tǒng)。多端柔性直流輸電系統(tǒng)拓?fù)洳⒙?lián)型多端柔性直流輸電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)4、多端柔性直流易于實(shí)現(xiàn)一體化的多落點(diǎn)供受電網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)潮流配5、混合直流輸電傳統(tǒng)直流輸電容量巨大，但是存在無功補(bǔ)償、諧波抑制、換相失敗等突出問題；柔性直流雖然具有控制靈活、響應(yīng)迅速、能實(shí)現(xiàn)無源供電等眾多優(yōu)點(diǎn)，但是輸電容量還十分有限。通過混合輸電協(xié)調(diào)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)直流與柔性直流的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)大幅提升輸電容量混合直流輸電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5、混合直流輸電傳統(tǒng)直流輸電容量巨大，但是存在無功補(bǔ)償、諧波6、城市電網(wǎng)柔性分區(qū)與組環(huán)技術(shù)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，城市電網(wǎng)的擴(kuò)容帶來了短路電流超標(biāo)問題；為限制短路電路，常規(guī)的做法是進(jìn)行分區(qū)供電，但又帶來了可靠性差，潮流分布不均的問題。實(shí)現(xiàn)供電分區(qū)的互聯(lián)，形成軟分區(qū)，提高分區(qū)間的有功功率支援能力；為本地分區(qū)提供動(dòng)態(tài)無功功率支撐，提高供電質(zhì)量；實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)解列，隔離交流系統(tǒng)故障，并降低短路電流水平。城市電網(wǎng)柔性分區(qū)組環(huán)示意圖6、城市電網(wǎng)柔性分區(qū)與組環(huán)技術(shù)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市負(fù)荷增三柔直國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀三柔直國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀從以下5方面進(jìn)行介紹：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)突破示范工程建設(shè)產(chǎn)品研制試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建從以下5方面進(jìn)行介紹：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)突破示范工程建設(shè)1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.1發(fā)展歷程基于器件串聯(lián)的兩電平基于器件串聯(lián)的三電平模塊化多電平混合式多電平1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.1發(fā)展歷程基于器件串聯(lián)的兩電平基于器件串1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2MMC的優(yōu)勢(shì)從根本上解決了兩電平或三電平對(duì)于依賴器件串聯(lián)升壓帶來的均壓?jiǎn)栴}IGBT開關(guān)頻率很低，減小了系統(tǒng)電磁噪聲，提高了系統(tǒng)整體傳輸效率由于電平數(shù)的大量提高，使得換流系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)諧波含量很少，無需交流側(cè)高頻濾波器，節(jié)省了投資成本和占地面積模塊化的結(jié)構(gòu)使得容量拓展和冗余設(shè)計(jì)更為容易1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2MMC的優(yōu)勢(shì)從根本上解決了兩電平或三電1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3主接線形式IGBT開關(guān)頻率很低，減小了系統(tǒng)電磁噪聲，提高了系統(tǒng)整體傳輸效率模塊化的結(jié)構(gòu)使得容量拓展和冗余設(shè)計(jì)更為容易從根本上解決了兩電平或三電平對(duì)于依賴器件串聯(lián)升壓帶來的均壓?jiǎn)栴}從根本上解決了兩電平或三電平對(duì)于依賴器件串聯(lián)升壓帶來的均壓?jiǎn)栴}系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，控制保護(hù)邏輯易于實(shí)現(xiàn)；聯(lián)接變壓器不承受直流偏置電壓，成本低，但直流線路絕緣要求高；接地系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)權(quán)衡配置，適用于低壓小容量場(chǎng)合。雙極系統(tǒng)特點(diǎn)偽雙極系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)組成較負(fù)責(zé)，雙極控制保護(hù)設(shè)備需進(jìn)行邏輯配合；聯(lián)接變壓器承受直流偏置電壓，但直流線路絕緣要求低；易于分期擴(kuò)建，運(yùn)行方式靈活，適用于高壓大容量場(chǎng)合。雙極系統(tǒng)主接線示意圖偽雙極系統(tǒng)主接線示意圖1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3主接線形式IGBT開關(guān)頻率很低，減小了313300V系列模塊式IGBT

2換流閥功率器件選擇313300V系列模塊式IGBT2換流閥功率器件選擇3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.1建模仿真技術(shù)柔性直流建模仿真技術(shù)主要包含：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算及穩(wěn)定性分析-PSS/E；柔性直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真-PSCAD/EMTDC；柔性直流系統(tǒng)數(shù)字閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)及性能測(cè)試-Matlab/Simulink。突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：VSC-HVDC自定義建模技術(shù)-能夠基于該模型完成電力系統(tǒng)的機(jī)電暫穩(wěn)態(tài)分析，掌握電力系統(tǒng)特性和柔直系統(tǒng)工程需求；MMC等效電路建模技術(shù)-通過建立特定工況的MMC系統(tǒng)等效電路，克服大規(guī)模柔直系統(tǒng)仿真計(jì)算時(shí)間超長(zhǎng)的問題，為高壓大容量柔性直流工程設(shè)計(jì)提供理論參考；快速電磁暫態(tài)建模技術(shù)-通過建立快速電磁暫態(tài)模型，能夠?qū)?fù)雜特別是多端柔性直流系統(tǒng)進(jìn)行電磁暫態(tài)過程的詳細(xì)仿真；混合建模技術(shù)：通過快速電磁暫態(tài)與詳細(xì)模型的混合，能夠?qū)Υ笠?guī)模系統(tǒng)的換流閥進(jìn)行器件級(jí)的高效率仿真，為換流閥關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)提供依據(jù)。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.1建模仿真技術(shù)柔性直流建模仿真技術(shù)3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.2系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)技術(shù)柔性直流系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)技術(shù)主要包含：電力系統(tǒng)柔性直流接入能力分析及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)技術(shù)；柔性直流輸電系統(tǒng)控制保護(hù)技術(shù)；柔性直流輸電主設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)及換流站布局。突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：柔性直流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)-能夠基于多目標(biāo)優(yōu)化集合和多邊界約束，進(jìn)行兼顧電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和柔性直流輸電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)方案和設(shè)備參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)；混聯(lián)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)-掌握了交流系統(tǒng)、VSC-HVDC系統(tǒng)和LCC-HVDC系統(tǒng)運(yùn)行特性和相互作用機(jī)制，能夠?qū)炻?lián)系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)；故障準(zhǔn)確辨識(shí)與快速隔離技術(shù)-掌握了柔性直流輸電系統(tǒng)故障發(fā)生機(jī)理和發(fā)展過程，能夠?qū)Ω黝惞收线M(jìn)行準(zhǔn)確辨識(shí)與快速隔離，最大限度保證系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性；過電壓分析與絕緣配合技術(shù)：掌握了柔性輸電系統(tǒng)的過電壓機(jī)理和分析方法，能夠?qū)Ω邏合到y(tǒng)進(jìn)行工程化的絕緣配合方案設(shè)計(jì)。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.2系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)技術(shù)柔性直流系3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.3核心設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)柔性直流核心設(shè)備主要包含：換流閥閥控設(shè)備控制保護(hù)設(shè)備突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：換流閥多物理場(chǎng)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)-能夠?qū)Q流閥進(jìn)行機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和電磁應(yīng)力等進(jìn)行全方位的仿真校驗(yàn)，并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化；換流閥電壓/電流均衡控制技術(shù)-通過特定的優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)換流閥的子模塊均壓和橋臂環(huán)流抑制，保證換流閥運(yùn)行在良好狀態(tài)；換流閥保護(hù)技術(shù)-通過系統(tǒng)暫穩(wěn)態(tài)全工況分析，掌握了兼顧換流閥保護(hù)快速性和保護(hù)可靠性的分層故障保護(hù)策略。高速硬件平臺(tái)技術(shù)：通過快速計(jì)算技術(shù)、快速接口技術(shù)和快速主備系統(tǒng)切換系統(tǒng)，能夠滿足電壓型換流器大規(guī)模計(jì)算和快速同步控制的要求。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.3核心設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)柔性直流核心設(shè)備3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.4試驗(yàn)技術(shù)柔性直流試驗(yàn)主要包含：型式試驗(yàn)例行/出廠試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：基于物理動(dòng)模系統(tǒng)的原型算法試驗(yàn)技術(shù)-通過構(gòu)建小功率的柔性直流輸電物理系統(tǒng)，能夠?qū)Ω鞣N控制保護(hù)策略進(jìn)行貼合實(shí)際工況的運(yùn)行性能檢驗(yàn)，為工程化做好鋪墊；基于RT-LAB的硬件在環(huán)測(cè)試技術(shù)-通過閥控系統(tǒng)與控制保護(hù)系統(tǒng)在RT-LAB構(gòu)建的實(shí)際工程模型中的閉環(huán)聯(lián)合測(cè)試，能夠掌握控制保護(hù)系統(tǒng)全工況的動(dòng)穩(wěn)態(tài)控制性能，為工程化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；基于多源合成的大功率等效試驗(yàn)技術(shù)-通過大功率合成試驗(yàn)回路的設(shè)計(jì)研發(fā)，能夠?qū)Q流閥極限工況的綜合應(yīng)力進(jìn)行等效檢驗(yàn)，保證換流閥產(chǎn)品完全滿足工程實(shí)際需求。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.4試驗(yàn)技術(shù)柔性直流試驗(yàn)主要包含：型4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建

柔性直流輸電試驗(yàn)?zāi)芰χ饕ㄈ齻€(gè)方面：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的掌握或制定試驗(yàn)方法或者方案的設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置的開發(fā)試驗(yàn)?zāi)芰χ饕?、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建柔性直流輸電試驗(yàn)?zāi)芰χ饕ㄈ齻€(gè)方面：試4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.1背靠背柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)雙端背靠背柔性直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)框圖主要功能

：原型控制算法試驗(yàn)研究；系統(tǒng)故障特性分析及保護(hù)策略試驗(yàn)研究；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真建模的試驗(yàn)校對(duì)研究。

4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.1背靠背柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.2三端柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)主要功能

：多端系統(tǒng)啟動(dòng)特性與控制策略試驗(yàn)研究；多端系統(tǒng)運(yùn)行特性與協(xié)調(diào)控制策略試驗(yàn)研究；多端系統(tǒng)故障特性、故障辨識(shí)與保護(hù)技術(shù)試驗(yàn)研究。

三端柔性直流動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)框圖三端柔性直流動(dòng)模試驗(yàn)控制框圖4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.2三端柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)系4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.3工程閥控設(shè)備高速物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)主要功能

：換流閥電流/電壓均衡控制能力試驗(yàn)研究；換流閥開關(guān)頻率優(yōu)化控制試驗(yàn)研究；子模塊冗余切換保護(hù)試驗(yàn)研究；閥控設(shè)備主備系統(tǒng)切換試驗(yàn)研究。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.3工程閥控設(shè)備高速物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)主4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.4RT-LAB數(shù)字物理混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)主要功能

：控制保護(hù)設(shè)備軟硬件在環(huán)測(cè)試；閥控設(shè)備軟硬件在環(huán)測(cè)試；

控制保護(hù)設(shè)備與閥控設(shè)備聯(lián)合在環(huán)測(cè)試。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.4RT-LAB數(shù)字物理混合實(shí)時(shí)仿真平4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.5換流閥背靠背大功率試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容：

最大連續(xù)負(fù)荷運(yùn)行 最大短時(shí)過負(fù)荷運(yùn)行 最小直流電壓運(yùn)行過流關(guān)斷試驗(yàn)冗余切換試驗(yàn) 故障保護(hù)試驗(yàn)等4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.5換流閥背靠背大功率試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.6換流閥暫態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容

：換流閥直流短路耐受能力測(cè)試；控制系統(tǒng)直流短路控制保護(hù)邏輯測(cè)試。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.6換流閥暫態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容：4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.7換流閥絕緣試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容

：換流閥直流耐壓測(cè)試；換流閥交直流耐壓測(cè)試。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.7換流閥絕緣試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容：5、產(chǎn)品研制

近幾年國(guó)內(nèi)掀起了柔性直流輸電的產(chǎn)業(yè)熱潮，相關(guān)高電壓大容量產(chǎn)品不斷得到突破，基于國(guó)內(nèi)籌劃和正在開建的柔性直流輸電工程，目前已經(jīng)研制出以下序列換流閥產(chǎn)品：±30kV/18MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±160kV/200/100/50MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±200kV/400/300/100MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±320kV/1000MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±400kV/1500MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品5、產(chǎn)品研制近幾年國(guó)內(nèi)掀起了柔性直流輸電的產(chǎn)業(yè)451800A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊研制1500A1200A500A5、產(chǎn)品研制451800A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊研制1500A146★額定電流：2400A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊研制5、產(chǎn)品研制46★額定電流：2400A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊3)模塊化換流閥設(shè)備5、產(chǎn)品研制±320kV/1000MW閥塔±200kV/100、300、400MW閥塔±160kV/50、100、200MW閥塔3)模塊化換流閥設(shè)備5、產(chǎn)品研制±320kV/148控制保護(hù)設(shè)備：系統(tǒng)級(jí)、換流站級(jí)控制保護(hù)閥控設(shè)備：換流器級(jí)、閥級(jí)、子模塊級(jí)控制保護(hù)4）控制保護(hù)系統(tǒng)分層方案一5、產(chǎn)品研制48控制保護(hù)設(shè)備：系統(tǒng)級(jí)、換流站級(jí)控制保護(hù)4）控制保護(hù)49控制保護(hù)設(shè)備：系統(tǒng)級(jí)、換流站級(jí)控制保護(hù)閥控設(shè)備：換流器級(jí)、閥級(jí)、子模塊級(jí)控制保護(hù)5）控制保護(hù)系統(tǒng)分層方案二5、產(chǎn)品研制49控制保護(hù)設(shè)備：系統(tǒng)級(jí)、換流站級(jí)控制保護(hù)5）控制保護(hù)系506）柔性直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)分區(qū)5、產(chǎn)品研制506）柔性直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)分區(qū)5、產(chǎn)品研制517）控制保護(hù)系統(tǒng)開放型分布式分層結(jié)構(gòu)

5、產(chǎn)品研制517）控制保護(hù)系統(tǒng)開放型分布式分層結(jié)構(gòu)5、產(chǎn)品研制528）控制保護(hù)系統(tǒng)工程樣機(jī)設(shè)備直流控制保護(hù)設(shè)備5、產(chǎn)品研制528）控制保護(hù)系統(tǒng)工程樣機(jī)設(shè)備直流控制保護(hù)設(shè)備5、產(chǎn)品研制539）閥控系統(tǒng)工程樣機(jī)設(shè)備MVCE300閥控設(shè)備換流器或閥控制柜（FCK301、FCK304)A相上橋臂控制柜(FCK302、FCK303)A相下橋臂控制柜

B相上橋臂控制柜

B相下橋臂控制柜

C相上橋臂控制柜

C相下橋臂控制柜

5、產(chǎn)品研制539）閥控系統(tǒng)工程樣機(jī)設(shè)備MVCE30010)直流電纜5、產(chǎn)品研制XLPE直流海底電纜結(jié)構(gòu)示意圖國(guó)外：較成熟的XLPE電纜且有相關(guān)實(shí)際工程應(yīng)用業(yè)績(jī)電壓等級(jí)為320kV，國(guó)外正在積極開展500kV及更高電壓等級(jí)XLPE研制，目前并無相關(guān)工程應(yīng)用業(yè)績(jī)。國(guó)內(nèi)：已經(jīng)具備200kV電壓等級(jí)XPLE產(chǎn)品生產(chǎn)能力，320kV及更高電壓等級(jí)XLPE電纜正在研制、試驗(yàn)過程中。10)直流電纜5、產(chǎn)品研制XLPE直流海底電纜結(jié)構(gòu)示意圖6、示范工程建設(shè)6.1國(guó)內(nèi)已投運(yùn)柔性直流試驗(yàn)示范工程換流器拓?fù)洌簝呻娖?；工程容量?.6MW；額定直流電壓：±10kV；輸電距離：38.6km。中海油海上鉆井平臺(tái)柔直工程南匯風(fēng)電接入示范工程換流器拓?fù)洌篗MC；工程容量：18MW；額定直流電壓：±30kV；輸電距離：8.4km，采用國(guó)內(nèi)XLPE直流電纜。6、示范工程建設(shè)6.1國(guó)內(nèi)已投運(yùn)柔性直流試驗(yàn)示范工程換流5、示范工程建設(shè)6.2

國(guó)內(nèi)在建示范工程換流器拓?fù)洌篗MC；工程容量：200/100/50MW；額定直流電壓：±160kV；輸電距離：34.2km，國(guó)內(nèi)XLPE+架空線。

南澳多端風(fēng)電接入示范工程簡(jiǎn)介5、示范工程建設(shè)6.2國(guó)內(nèi)在建示范工程換流器拓?fù)洌?、示范工程建設(shè)換流器拓?fù)洌篗MC；工程容量：400/300/100/100/100MW；額定直流電壓：±200kV；輸電距離：140km，國(guó)內(nèi)XLPE。6.2

國(guó)內(nèi)在建示范工程

舟山多端海島供電示范工程簡(jiǎn)介5、示范工程建設(shè)換流器拓?fù)洌篗MC；6.2國(guó)5、示范工程建設(shè)

大連城市供電示范工程簡(jiǎn)介換流器拓?fù)洌篗MC；工程容量：1000MW；額定直流電壓：±320kV；輸電距離：54km，XLPE。6.3

國(guó)內(nèi)規(guī)劃示范工程

廈門城市供電示范工程簡(jiǎn)介換流器拓?fù)洌篗MC；工程容量：1000MW；額定直流電壓：±320kV。5、示范工程建設(shè)大連城市供電示范工程簡(jiǎn)介換流器拓?fù)洌核娜嶂眹?guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)四柔直國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高壓大容量的機(jī)遇與挑戰(zhàn)多端直流與直流電網(wǎng)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)高壓大容量的機(jī)遇與挑戰(zhàn)多端直流與直流電網(wǎng)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)1、高壓帶來的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略高壓帶來的挑戰(zhàn)模塊數(shù)增加閥控研制困難高壓電纜配套困難1、高壓帶來的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略高壓帶模塊數(shù)增加閥控研制困難高壓2、實(shí)現(xiàn)大電流應(yīng)對(duì)策略高壓大容量斷路器；高壓大容量直流變壓器。新型大電流器件研制換流器級(jí)并聯(lián)器件并聯(lián)子模塊2、實(shí)現(xiàn)大電流應(yīng)對(duì)策略高壓大容量斷路器；新型大電流器件研制換3

多端直流與直流電網(wǎng)技術(shù)的挑戰(zhàn)

核心設(shè)備的研制高壓大容量斷路器高壓大容量直流變壓器直流電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)直流電網(wǎng)系統(tǒng)仿真技術(shù)；

直流電網(wǎng)電壓控制及潮流調(diào)配技術(shù)；

直流電網(wǎng)廣域測(cè)量與故障隔離技術(shù)；直流電網(wǎng)理論體系的構(gòu)建相關(guān)直流電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化體系的建立3多端直流與直流電網(wǎng)技術(shù)的挑戰(zhàn)核心設(shè)備的研制謝謝！謝謝！柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用柔性直流輸電技術(shù)目錄三柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求一二柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀四概述目錄三柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求一二柔性直流技一概述一概述1、概述1）直流輸電系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)框圖換流器分類：電流源型

換流器采用晶閘管等半控型器件構(gòu)成電壓源型換流器采用IGBT、IEGT等全控型器件構(gòu)成1、概述1）直流輸電系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)框圖2）常規(guī)直流（超/特壓直流）工作原理

●晶閘管器件●電流源1、概述2）常規(guī)直流（超/特壓直流）工作原理●晶閘管器件●換流閥換流閥整流站逆變站控制保護(hù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)換流站主要設(shè)備的啟?？刂?、故障保護(hù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視--------換流站的中樞神經(jīng)換流閥是直流工程特有的關(guān)鍵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)交直流變化功能--------換流站的心臟1、概述換流閥換流閥整流站逆變站控制保護(hù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)換流站主要設(shè)備的雙閥組串聯(lián)特高壓控制系統(tǒng)分層控制總體構(gòu)架1、概述雙閥組串聯(lián)特高壓控制系統(tǒng)分層控制總體構(gòu)架1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司云廣特高壓（±800kV/5000MW）向上特高壓±800kV/6400MW1、概述

●±800kV/5000A

8000MW（在建）

●

±1100kV/5000A

11000MW（通過鑒定）

●6250A（通過型式試驗(yàn)）

許繼柔性輸電系統(tǒng)公司云廣特高壓（±800kV/5000MW3）柔性直流輸電技術(shù)概念CIGRE和IEEE：VSC-HVDC；ABB：HVDC-Light；Siemens：HVDC-Plus；Alstom：HVDC-Maxsine中國(guó)：柔性直流輸電（HVDC-Flexible）（VSC-HVDC）1、概述3）柔性直流輸電技術(shù)概念CIGRE和IEEE：VSC-4）柔性直流輸電的工作原理1、概述4）柔性直流輸電的工作原理1、概述4）柔性直流輸電的工作原理1、概述4）柔性直流輸電的工作原理1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司

◆變壓器◆換流電抗器◆IGBT閥或IGCT閥◆

直流濾波電容器◆交流濾波器5）柔性直流輸電的系統(tǒng)框圖1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司5）柔性直流輸電的系統(tǒng)框圖1、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司6）柔性直流輸電的換流器拓?fù)?、概述許繼柔性輸電系統(tǒng)公司6）柔性直流輸電的換流器拓?fù)?、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述7）CSC-HVDC與VSC-HVDC對(duì)比1、概述8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)外1990年，加拿大McGill大學(xué)Boon-TeckOoi等人首先提出用PWM控制的VSC進(jìn)行柔性直流輸電。

1997年3月，ABB公司進(jìn)行了首次VSC-HVDC的工業(yè)試驗(yàn)，瑞典中部赫爾斯揚(yáng)工程。1999年，ABB公司在歌德蘭島投入運(yùn)行了世界上第一個(gè)商業(yè)化柔性直流輸電工程，從此揭開了柔性直流輸電工程在世界范圍內(nèi)應(yīng)用的序幕。2010年，由Siemens承擔(dān)的世界首個(gè)模塊化多電平柔性直流輸電工程-美國(guó)TBC工程投運(yùn)，為柔性直流輸電揭開了新的篇章。1、概述8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)外1990年，加拿大McGill8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)內(nèi)2006年，國(guó)家電網(wǎng)公司提出“柔性直流輸電關(guān)鍵技術(shù)研究框架”，開始進(jìn)行基礎(chǔ)理論和前期技術(shù)研究。

2009年，技術(shù)路線調(diào)整為模塊化多電平方式，并完成前期技術(shù)研究，開始進(jìn)入樣機(jī)研制階段。2010年，完成樣機(jī)研制并開始進(jìn)入南匯風(fēng)電接入工程實(shí)施階段；2011年，完成設(shè)備調(diào)試并進(jìn)入試運(yùn)行階段。目前國(guó)內(nèi)有南澳風(fēng)電接入（國(guó)家863計(jì)劃）和舟山海島供電（國(guó)網(wǎng)科技項(xiàng)目）兩個(gè)多端工程正在實(shí)施。1、概述8）柔性直流輸電發(fā)展歷程-國(guó)內(nèi)2006年，國(guó)家電網(wǎng)公司提出“二柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求二柔性直流技術(shù)國(guó)內(nèi)需求海島供電新能源接入混合直流輸電城市電網(wǎng)柔性分區(qū)與組環(huán)技術(shù)多端柔性直流輸電城市輸配電

總體來講，國(guó)內(nèi)柔性直流輸電主要有以下6個(gè)方面的需求：海島供電新能源接入混合直流輸電城市電網(wǎng)柔性多端柔性城市輸配電1、海島供電海島電網(wǎng)遠(yuǎn)離大陸自成體系，難以與大電網(wǎng)互聯(lián)，供電可靠性差；海島用電負(fù)荷小、波動(dòng)大，設(shè)備、燃料利用率低，電網(wǎng)建設(shè)落后，電能質(zhì)量差。構(gòu)建海島電網(wǎng)海上平臺(tái)供電實(shí)現(xiàn)與陸地大電網(wǎng)異步互聯(lián)，提高供電可靠性；形成海島間多端供配電系統(tǒng)，提高潮流調(diào)配靈活性和供電質(zhì)量；為偏遠(yuǎn)無源負(fù)荷供電。1、海島供電海島電網(wǎng)遠(yuǎn)離大陸自成體系，難以與大電網(wǎng)互聯(lián)，供電2、新能源接入太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源的間歇性，導(dǎo)致輸出功率波動(dòng)進(jìn)而引起交流接入系統(tǒng)電壓波動(dòng)，穩(wěn)定性差；能源分散性大，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，在大容量遠(yuǎn)距離場(chǎng)合，利用交流輸電接入很不經(jīng)濟(jì)。緩解由于輸出功率波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)問題，提供輸電穩(wěn)定性；有效隔離交流系統(tǒng)短路故障，顯著改善風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行電網(wǎng)環(huán)境；遠(yuǎn)距離輸電無需補(bǔ)償設(shè)備，大大提高新能源的消納能力。大規(guī)模海上風(fēng)電接入2、新能源接入太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源的間歇性，導(dǎo)致輸出功率波動(dòng)3、城市輸配電采用地埋式直流電纜，同時(shí)滿足城市對(duì)于環(huán)保的約束和占地限制；通過快速控制有功和無功功率，解決電壓波動(dòng)問題，改善供電質(zhì)量；形成城市多端直流電網(wǎng)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和潮流控制靈活性，同時(shí)解決交流系統(tǒng)增容導(dǎo)致的短路電流超限問題。由于城市復(fù)雜負(fù)荷特性的影響，使得城市電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功支撐需求巨大，進(jìn)而引發(fā)電壓穩(wěn)定性等問題；負(fù)荷快速增長(zhǎng)，使得城市電網(wǎng)不斷增加交流系統(tǒng)供電容量，引發(fā)了短路電流超標(biāo)問題；城市嚴(yán)格的環(huán)保約束和占地限制，使得城市負(fù)荷中心供用電出現(xiàn)較大矛盾。構(gòu)建城市直流供配電網(wǎng)3、城市輸配電采用地埋式直流電纜，同時(shí)滿足城市對(duì)于環(huán)保的約束4、多端柔性直流易于實(shí)現(xiàn)一體化的多落點(diǎn)供受電網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)潮流配置靈活性；將交流電網(wǎng)通過柔性直流分區(qū)互聯(lián)，解決大電網(wǎng)區(qū)域穩(wěn)定性問題；構(gòu)建未來直流電網(wǎng)體系。由于單點(diǎn)供受電網(wǎng)絡(luò)可控性差，抗擾動(dòng)能力弱，迫切需要構(gòu)筑多點(diǎn)饋受電系統(tǒng)；為避免形成電磁環(huán)網(wǎng)，交流系統(tǒng)只能構(gòu)筑輻射式供電網(wǎng)絡(luò)，且存在同步穩(wěn)定性問題；傳統(tǒng)直流由于潮流翻轉(zhuǎn)直流電壓極性改變的特點(diǎn)，不適于構(gòu)筑多端系統(tǒng)。多端柔性直流輸電系統(tǒng)拓?fù)洳⒙?lián)型多端柔性直流輸電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)4、多端柔性直流易于實(shí)現(xiàn)一體化的多落點(diǎn)供受電網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)潮流配5、混合直流輸電傳統(tǒng)直流輸電容量巨大，但是存在無功補(bǔ)償、諧波抑制、換相失敗等突出問題；柔性直流雖然具有控制靈活、響應(yīng)迅速、能實(shí)現(xiàn)無源供電等眾多優(yōu)點(diǎn)，但是輸電容量還十分有限。通過混合輸電協(xié)調(diào)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)直流與柔性直流的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)大幅提升輸電容量混合直流輸電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5、混合直流輸電傳統(tǒng)直流輸電容量巨大，但是存在無功補(bǔ)償、諧波6、城市電網(wǎng)柔性分區(qū)與組環(huán)技術(shù)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，城市電網(wǎng)的擴(kuò)容帶來了短路電流超標(biāo)問題；為限制短路電路，常規(guī)的做法是進(jìn)行分區(qū)供電，但又帶來了可靠性差，潮流分布不均的問題。實(shí)現(xiàn)供電分區(qū)的互聯(lián)，形成軟分區(qū)，提高分區(qū)間的有功功率支援能力；為本地分區(qū)提供動(dòng)態(tài)無功功率支撐，提高供電質(zhì)量；實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)解列，隔離交流系統(tǒng)故障，并降低短路電流水平。城市電網(wǎng)柔性分區(qū)組環(huán)示意圖6、城市電網(wǎng)柔性分區(qū)與組環(huán)技術(shù)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市負(fù)荷增三柔直國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀三柔直國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀從以下5方面進(jìn)行介紹：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)突破示范工程建設(shè)產(chǎn)品研制試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建從以下5方面進(jìn)行介紹：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)突破示范工程建設(shè)1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.1發(fā)展歷程基于器件串聯(lián)的兩電平基于器件串聯(lián)的三電平模塊化多電平混合式多電平1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.1發(fā)展歷程基于器件串聯(lián)的兩電平基于器件串1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2MMC的優(yōu)勢(shì)從根本上解決了兩電平或三電平對(duì)于依賴器件串聯(lián)升壓帶來的均壓?jiǎn)栴}IGBT開關(guān)頻率很低，減小了系統(tǒng)電磁噪聲，提高了系統(tǒng)整體傳輸效率由于電平數(shù)的大量提高，使得換流系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)諧波含量很少，無需交流側(cè)高頻濾波器，節(jié)省了投資成本和占地面積模塊化的結(jié)構(gòu)使得容量拓展和冗余設(shè)計(jì)更為容易1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2MMC的優(yōu)勢(shì)從根本上解決了兩電平或三電1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3主接線形式IGBT開關(guān)頻率很低，減小了系統(tǒng)電磁噪聲，提高了系統(tǒng)整體傳輸效率模塊化的結(jié)構(gòu)使得容量拓展和冗余設(shè)計(jì)更為容易從根本上解決了兩電平或三電平對(duì)于依賴器件串聯(lián)升壓帶來的均壓?jiǎn)栴}從根本上解決了兩電平或三電平對(duì)于依賴器件串聯(lián)升壓帶來的均壓?jiǎn)栴}系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，控制保護(hù)邏輯易于實(shí)現(xiàn)；聯(lián)接變壓器不承受直流偏置電壓，成本低，但直流線路絕緣要求高；接地系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)權(quán)衡配置，適用于低壓小容量場(chǎng)合。雙極系統(tǒng)特點(diǎn)偽雙極系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)組成較負(fù)責(zé)，雙極控制保護(hù)設(shè)備需進(jìn)行邏輯配合；聯(lián)接變壓器承受直流偏置電壓，但直流線路絕緣要求低；易于分期擴(kuò)建，運(yùn)行方式靈活，適用于高壓大容量場(chǎng)合。雙極系統(tǒng)主接線示意圖偽雙極系統(tǒng)主接線示意圖1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3主接線形式IGBT開關(guān)頻率很低，減小了963300V系列模塊式IGBT

2換流閥功率器件選擇313300V系列模塊式IGBT2換流閥功率器件選擇3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.1建模仿真技術(shù)柔性直流建模仿真技術(shù)主要包含：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算及穩(wěn)定性分析-PSS/E；柔性直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真-PSCAD/EMTDC；柔性直流系統(tǒng)數(shù)字閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)及性能測(cè)試-Matlab/Simulink。突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：VSC-HVDC自定義建模技術(shù)-能夠基于該模型完成電力系統(tǒng)的機(jī)電暫穩(wěn)態(tài)分析，掌握電力系統(tǒng)特性和柔直系統(tǒng)工程需求；MMC等效電路建模技術(shù)-通過建立特定工況的MMC系統(tǒng)等效電路，克服大規(guī)模柔直系統(tǒng)仿真計(jì)算時(shí)間超長(zhǎng)的問題，為高壓大容量柔性直流工程設(shè)計(jì)提供理論參考；快速電磁暫態(tài)建模技術(shù)-通過建立快速電磁暫態(tài)模型，能夠?qū)?fù)雜特別是多端柔性直流系統(tǒng)進(jìn)行電磁暫態(tài)過程的詳細(xì)仿真；混合建模技術(shù)：通過快速電磁暫態(tài)與詳細(xì)模型的混合，能夠?qū)Υ笠?guī)模系統(tǒng)的換流閥進(jìn)行器件級(jí)的高效率仿真，為換流閥關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)提供依據(jù)。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.1建模仿真技術(shù)柔性直流建模仿真技術(shù)3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.2系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)技術(shù)柔性直流系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)技術(shù)主要包含：電力系統(tǒng)柔性直流接入能力分析及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)技術(shù)；柔性直流輸電系統(tǒng)控制保護(hù)技術(shù)；柔性直流輸電主設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)及換流站布局。突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：柔性直流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)-能夠基于多目標(biāo)優(yōu)化集合和多邊界約束，進(jìn)行兼顧電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和柔性直流輸電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)方案和設(shè)備參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)；混聯(lián)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)-掌握了交流系統(tǒng)、VSC-HVDC系統(tǒng)和LCC-HVDC系統(tǒng)運(yùn)行特性和相互作用機(jī)制，能夠?qū)炻?lián)系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)；故障準(zhǔn)確辨識(shí)與快速隔離技術(shù)-掌握了柔性直流輸電系統(tǒng)故障發(fā)生機(jī)理和發(fā)展過程，能夠?qū)Ω黝惞收线M(jìn)行準(zhǔn)確辨識(shí)與快速隔離，最大限度保證系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性；過電壓分析與絕緣配合技術(shù)：掌握了柔性輸電系統(tǒng)的過電壓機(jī)理和分析方法，能夠?qū)Ω邏合到y(tǒng)進(jìn)行工程化的絕緣配合方案設(shè)計(jì)。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.2系統(tǒng)分析與成套設(shè)計(jì)技術(shù)柔性直流系3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.3核心設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)柔性直流核心設(shè)備主要包含：換流閥閥控設(shè)備控制保護(hù)設(shè)備突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：換流閥多物理場(chǎng)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)-能夠?qū)Q流閥進(jìn)行機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和電磁應(yīng)力等進(jìn)行全方位的仿真校驗(yàn)，并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化；換流閥電壓/電流均衡控制技術(shù)-通過特定的優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)換流閥的子模塊均壓和橋臂環(huán)流抑制，保證換流閥運(yùn)行在良好狀態(tài)；換流閥保護(hù)技術(shù)-通過系統(tǒng)暫穩(wěn)態(tài)全工況分析，掌握了兼顧換流閥保護(hù)快速性和保護(hù)可靠性的分層故障保護(hù)策略。高速硬件平臺(tái)技術(shù)：通過快速計(jì)算技術(shù)、快速接口技術(shù)和快速主備系統(tǒng)切換系統(tǒng)，能夠滿足電壓型換流器大規(guī)模計(jì)算和快速同步控制的要求。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.3核心設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)柔性直流核心設(shè)備3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.4試驗(yàn)技術(shù)柔性直流試驗(yàn)主要包含：型式試驗(yàn)例行/出廠試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)突破的重點(diǎn)核心技術(shù)有：基于物理動(dòng)模系統(tǒng)的原型算法試驗(yàn)技術(shù)-通過構(gòu)建小功率的柔性直流輸電物理系統(tǒng)，能夠?qū)Ω鞣N控制保護(hù)策略進(jìn)行貼合實(shí)際工況的運(yùn)行性能檢驗(yàn)，為工程化做好鋪墊；基于RT-LAB的硬件在環(huán)測(cè)試技術(shù)-通過閥控系統(tǒng)與控制保護(hù)系統(tǒng)在RT-LAB構(gòu)建的實(shí)際工程模型中的閉環(huán)聯(lián)合測(cè)試，能夠掌握控制保護(hù)系統(tǒng)全工況的動(dòng)穩(wěn)態(tài)控制性能，為工程化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；基于多源合成的大功率等效試驗(yàn)技術(shù)-通過大功率合成試驗(yàn)回路的設(shè)計(jì)研發(fā)，能夠?qū)Q流閥極限工況的綜合應(yīng)力進(jìn)行等效檢驗(yàn)，保證換流閥產(chǎn)品完全滿足工程實(shí)際需求。3、關(guān)鍵技術(shù)的突破3.4試驗(yàn)技術(shù)柔性直流試驗(yàn)主要包含：型4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建

柔性直流輸電試驗(yàn)?zāi)芰χ饕ㄈ齻€(gè)方面：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的掌握或制定試驗(yàn)方法或者方案的設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置的開發(fā)試驗(yàn)?zāi)芰χ饕?、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建柔性直流輸電試驗(yàn)?zāi)芰χ饕ㄈ齻€(gè)方面：試4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.1背靠背柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)雙端背靠背柔性直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)框圖主要功能

：原型控制算法試驗(yàn)研究；系統(tǒng)故障特性分析及保護(hù)策略試驗(yàn)研究；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真建模的試驗(yàn)校對(duì)研究。

4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.1背靠背柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.2三端柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)主要功能

：多端系統(tǒng)啟動(dòng)特性與控制策略試驗(yàn)研究；多端系統(tǒng)運(yùn)行特性與協(xié)調(diào)控制策略試驗(yàn)研究；多端系統(tǒng)故障特性、故障辨識(shí)與保護(hù)技術(shù)試驗(yàn)研究。

三端柔性直流動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)框圖三端柔性直流動(dòng)模試驗(yàn)控制框圖4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.2三端柔性直流輸電原型物理動(dòng)模試驗(yàn)系4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.3工程閥控設(shè)備高速物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)主要功能

：換流閥電流/電壓均衡控制能力試驗(yàn)研究；換流閥開關(guān)頻率優(yōu)化控制試驗(yàn)研究；子模塊冗余切換保護(hù)試驗(yàn)研究；閥控設(shè)備主備系統(tǒng)切換試驗(yàn)研究。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.3工程閥控設(shè)備高速物理動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)主4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.4RT-LAB數(shù)字物理混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)主要功能

：控制保護(hù)設(shè)備軟硬件在環(huán)測(cè)試；閥控設(shè)備軟硬件在環(huán)測(cè)試；

控制保護(hù)設(shè)備與閥控設(shè)備聯(lián)合在環(huán)測(cè)試。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.4RT-LAB數(shù)字物理混合實(shí)時(shí)仿真平4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.5換流閥背靠背大功率試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容：

最大連續(xù)負(fù)荷運(yùn)行 最大短時(shí)過負(fù)荷運(yùn)行 最小直流電壓運(yùn)行過流關(guān)斷試驗(yàn)冗余切換試驗(yàn) 故障保護(hù)試驗(yàn)等4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.5換流閥背靠背大功率試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.6換流閥暫態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容

：換流閥直流短路耐受能力測(cè)試；控制系統(tǒng)直流短路控制保護(hù)邏輯測(cè)試。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.6換流閥暫態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容：4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.7換流閥絕緣試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容

：換流閥直流耐壓測(cè)試；換流閥交直流耐壓測(cè)試。4、試驗(yàn)?zāi)芰?gòu)建4.7換流閥絕緣試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容：5、產(chǎn)品研制

近幾年國(guó)內(nèi)掀起了柔性直流輸電的產(chǎn)業(yè)熱潮，相關(guān)高電壓大容量產(chǎn)品不斷得到突破，基于國(guó)內(nèi)籌劃和正在開建的柔性直流輸電工程，目前已經(jīng)研制出以下序列換流閥產(chǎn)品：±30kV/18MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±160kV/200/100/50MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±200kV/400/300/100MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±320kV/1000MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品±400kV/1500MWMMC柔性直流輸電產(chǎn)品5、產(chǎn)品研制近幾年國(guó)內(nèi)掀起了柔性直流輸電的產(chǎn)業(yè)1101800A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊研制1500A1200A500A5、產(chǎn)品研制451800A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊研制1500A1111★額定電流：2400A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊研制5、產(chǎn)品研制46★額定電流：2400A子模塊拓?fù)?）換流閥系列子模塊3)模塊化換流閥設(shè)備5、產(chǎn)品研制±320kV/1000MW閥塔±200kV/100、300、400MW閥塔±160kV/50、100、200MW閥塔3)模塊化換流閥設(shè)備5、產(chǎn)品研制±320kV/1113控制保護(hù)設(shè)備：系統(tǒng)級(jí)、換流站級(jí)控制保護(hù)閥控設(shè)備：換流器級(jí)、閥級(jí)、子模塊級(jí)控制保護(hù)4）控制保護(hù)系統(tǒng)分層方案一5、產(chǎn)品研制48控制保護(hù)設(shè)備：系統(tǒng)級(jí)、換流站級(jí)控制保護(hù)4）控制保護(hù)114控制保護(hù)設(shè)備：系統(tǒng)級(jí)、換流站級(jí)控制保護(hù)閥控設(shè)備：換流器級(jí)、閥級(jí)、子模塊