摘要：我国经济的发展速度与能源的输出不成正比。高压直流输电模式在我国经济发展中起着重要作用。最早运用的两端直流输电模式只能单方面的进行电流运输，电流具有局限性，当前，经济在不断的发展，城市用电需求越来越多，因此电网必须要能多路供电，进而多端电路模式受到了广泛的关注。多端电路模式相比两端电路模式构造要复杂得多，所以在多端电路模式中还存在许多问题，本文就这些问题进行分析并找出相应的解决办法。
关键词：多端；高压直流；输电技术；应用前景
我国的能源发展与经济发展具有很大的不平衡性，高压直流输电技术具有大容量、远距离的输电优势，尤其在我国“西电东送”的国家战略中发挥了不可替代的作用。但是传统的两端直流仅能实现点对点的直流功率传送，随着经济发展和电网的建设，必然要求电网能够实现多电源供电以及多落点受电，因此在两端直流输电系统上发展而来的多端直流（multi-terminaldirectcurrent，MTDC）输电系统受到了越来越多的关注。下文针对多端高压直流输电技术及应用前景进行了探讨。
1多端直流输电的发展
目前，世界上已有3项多端直流输电工程投入运行：意大利—科西嘉—撒丁岛3端、加拿大魁北克—新英格兰5端（实际按3端运行）及日本的新信浓背靠背3端直流系统，加拿大的纳尔逊河以及美国的太平洋联络线直流输电工程也具有4端直流输电系统的特性。
2多端直流输电的接线方式
多端直流输电系统具有多种结构形式，大致分为并联、串联和并联、串联结合在一起的结构形式，结构形式中的并联又被分为反射式和环网式。
并联式结构中运行的电流必须是同等级的电流，其中改变换流站中的电流能够对功率进行重新分配；串联式也是同等级直流相互运行，而功率的分配直流电压来改变的；串并联结合的结构模式可以使不得同等级的直流相互运行，提高了直流的灵活性。在创作阶段，要对安全性能、灵活性能以及投入成本进行多方面的分析，通过严谨的思考来选择最合适的接线方式。
在两端直流输电中，并联式电流相对于串联式电流正价经济，操作更加方面，运用范围更广泛，因此，当前多段高压直流运输点技术中多使用并联式电流。但是两端直流输电与多段直流输电相比还有很多的不足。以下是多端电流输电发挥其优点的场合：从能源基地输送大量电力到远方的多个负荷中心；直流输电线路中间分支接入负荷或电源；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。
目前，电子技术在不断的发展，大功率电子电力技术也在不断完善，新型直流输电技术的逐渐引进，城市中逐渐形成可再生发电，在多端高压直流输电技术中的成果越来越突出。
3多端直流输电的关键技术
3.1高压直流断路器
采用晶闸管换流阀的整流器，具有快速切断电流的能力，因此在两端直流输电系统中，直流停运可通过整流器完成，不需要装设直流断路器。对于多端直流输电系统，如果按照传统方法进行处理，需要短时停运整个多端直流系统以清除故障，然后重启直流系统，这会导致与其相连的交流系统受到较大冲击，对弱交流系统的影响更为显著，甚至会带来系统失稳的风险。
3.1.1叠加振荡电流法。该方法利用电弧的负阻特性，在直流电流上叠加一个振幅逐渐增大的振荡电流来制造“人工电流零点”，完成直流电流开断。然而当电弧电流大至一定程度时，其负阻特性将变得不明显，不能保证振荡电流稳定振荡到可产生零点的幅值，因此该类断路器开断电流的能力有一定的限制，由于结构简单，容易控制等优点，已成为目前实际工程中应用最多的一类直流断路器。
3.1.2电流转移法。该方法通过一预充电电容放电来产生一个与系统电流方向相反的电流来制造“人工电流零点”。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用该原理的断路器可以开断较大的直流电流，且开断时间较短，但该类型断路器的控制较为复杂，可靠性稍弱。研发、制造、完善高压直流输电工程中实用的直流断路器，是目前我国发展多端直流输电技术亟需解决的关键问题。
3.2基本控制模式
多端直流系统的研究过程中完全可以将两端直流住店系统的制造原理应用进来，多端直流系统与两端直流输电系统中的不同在于接线方式的不同，但是其原理都是相通的，只不过在控制方式上有所不同。①在并联式多端直流系统中，主要分为四种控制方式：定电流模式、电压限制模式、最小关断角模式及分散控制模式。另外，在并联式多端直流系统的基础上还具备更多的控制模式。②串联式多端直流输电系统由于通过各个换流站和直流线路的电流相同，通常选定一个换流站为定电流控制方式，所有其他换流站承担直流电压的控制，或运行于定触发角或定熄弧角控制。
3.3多端直流控制系统的协调控制
多端直流控制系统中，由于内部电流多样化，因此需要各电流之间的协调配合，要将各个换流站集中控制起来。因此，对于控制系统来说，控制大局的系统装置要比多端直流更加繁琐，难度更大。总体来说，并联式的多端直流输电系统，要求各个换流站都具备相互协调的能力，而串联式的多端直流输电系统，只要各电流站直流电压保持平衡状态就可以。所以，对比来讲，并联系统的协调控制问题应该是首要完善的问题。
3.4多端直流系统仿真分析技术
由于多端直流系统中存在多个整流器或逆变器，拓扑结构相对复杂，其整流和逆变的配合与协调控制也更加复杂，因此，与两端直流系统的仿真分析类似，多端直流系统仿真分析中也面临着直流模型的准确性问题，特别是直流换相特性和控制保护系统的准确模拟。
全数字实时仿真是目前国际上仿真研究的发展趋势，对于换流阀等大功率电力电子器件快速电磁暂态过程的模拟，数字仿真的精度还需进一步提高。因此采用全数字模型仿真大部分交流系统和一部分直流输电系统，用物理模型仿真需要深入研究物理响应特性的交/直流输电系统，并将它们连接起来，这是目前精确模拟大规模交/直流输电系统仿真研究的较好方案。数模混合仿真既能充分发挥全数字实时仿真规模大、效率高的特点，又能准确真实地模拟大功率电力电子器件。
中国电力科学研究院国家电网仿真中心采用全数字实时仿真装置与物理仿真装置的联合仿真技术，该项技术达到国际仿真技术的前沿。目前正在对多端直流系统控制保护特性及其与接入系统间的电磁暂态和机电暂态特性等相关问题开展前瞻性研究。
结语
我国能源资源与负荷中心呈逆向分布，大型电源基地远离负荷中心，多端直流输电技术将在我国西南水电、北部煤电以及远期的西藏水电的远距离、大容量电力输送中发挥重要作用，具有重大的发展潜力和应用前景。
参考文献：
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[2]王海龙.多端直流输电系统仿真研究[D].华北电力大学，2013.
[3]李兴源．高压直流输电系统[M]．北京：科学出版社，2010．
[4]孙舒捷，邰能灵，薄志谦．高压直流输电工程中的直流断路器设计及应用仿真[J]．华东电力，2009．
作者简介：
1.耿战霞（1981-），女，汉族，工程师，本科学历，研究方向：从事高压直流输电系统软件设计与系统调试工作
2.张浩然（1979-），男，汉族，工程师，研究生学历，研究方向：从事高压直流输电系统软件设计与系统调试工作
3.闫静卫（1986-），男，汉族，工程师，研究生学历，研究方向：从事高压直流输电系统软件设计与系统调试工作
论文作者:耿战霞,张浩然,闫静卫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：系统论文; 电流论文; 多端论文; 高压论文; 两端论文; 模式论文; 断路器论文; 《电力设备》2017年第23期论文;