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成套设计是柔性直流输电工程自主研发、设计建设的核心技术，《柔性直流输电=Voltage-Sourced Converter Based High Voltage Direct Current Transmission》按照成套设计技术体系，系统介绍了柔性直流输电技术、主要构成和工程基本情况，共11章，主要包括绪论、柔性直流输电工作原理与主回路设计、柔性直流输电关键设备、柔性直流输电控制保护系统、柔性直流换流站电磁兼容、柔性直流输电过电压与绝缘配合、柔性直流输电接入系统稳定性、柔性直流输电实时数字仿真技术、柔性直流输电谐波及谐振特性、柔性直流输电工程系统试验、柔性直流输电工程。

精彩书评

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目录

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“智能电网技术与装备丛书”序
前言
第1章　绪论　1
1.1　直流输电发展概况　1
1.1.1　汞弧阀换流时期(1954～1972年)　1
1.1.2　晶闸管阀换流时期(1972年至今)　2
1.1.3　全控阀/电压源换流时期　4
1.2　柔性直流输电工程系统构成与特点　6
1.2.1　两端柔性直流输电系统　6
1.2.2　多端柔性直流输电系统　8
1.2.3　柔性直流输电系统的特点　10
1.3　柔性直流输电工程典型应用场景　13
1.4　柔性直流输电工程成套设计　14
1.5　柔性直流输电工程现状　16
参考文献　19
第2章　柔性直流输电工作原理与主回路设计　20
2.1　柔性直流换流器拓扑结构　20
2.1.1　两电平和三电平拓扑结构　20
2.1.2　模块化多电平拓扑结构　21
2.2　柔性直流输电工作原理　27
2.3　MMC的稳态运行分析　28
2.4　柔性直流输电工程的接线方式　33
2.4.1　端对端柔性直流输电系统接线　33
2.4.2　多端柔性直流输电系统接线　38
2.5　柔性直流输电工程参数设计　39
2.5.1　直流电压选取方法　39
2.5.2　主回路参数计算需要的基础数据　40
2.5.3　柔直变压器与桥臂电抗器设计　40
2.5.4　换流阀参数设计　42
2.5.5　直流电抗器　43
2.5.6　启动电阻和柔直变压器中性点接地电阻　43
2.5.7　半桥全桥混合型MMC模块比例设计　43
2.6　柔性直流与常规直流的混合运行　45
2.6.1　混合直流输电的定义　45
2.6.2　三种典型直流输电的对比　48
参考文献　52
第3章　柔性直流输电关键设备　54
3.1　柔性直流换流阀　55
3.1.1　概述　55
3.1.2　阀塔　56
3.1.3　功率模块　57
3.1.4　阀级控制器　61
3.1.5　主要技术参数　65
3.1.6　换流阀试验技术　66
3.2　柔直变压器　71
3.2.1　运行特性　72
3.2.2　主要元部件　73
3.2.3　主要技术参数　74
3.2.4　试验技术　75
3.3　桥臂电抗器　77
3.3.1　运行特性　77
3.3.2　主要元部件　77
3.3.3　主要技术参数　78
3.3.4　试验技术　79
3.4　启动电阻　82
3.4.1　运行特性　82
3.4.2　主要元部件　83
3.4.3　主要技术参数　84
3.4.4　试验技术　84
3.5　穿墙套管　85
3.5.1　运行特性　85
3.5.2　主要元部件　85
3.5.3　主要技术参数　86
3.5.4　试验技术　86
3.6　直流开关设备　87
3.6.1　直流高速并列开关　88
3.6.2　直流转换开关　92
3.6.3　直流断路器　94
3.7　直流电缆　96
3.7.1　运行特性　96
3.7.2　主要元部件　97
3.7.3　主要技术参数　99
3.7.4　试验技术　100
3.8　其他设备　100
3.8.1　直流电抗器　100
3.8.2　避雷器　101
3.8.3　直流GIS/GIL　101
第4章　柔性直流输电控制保护系统　104
4.1　柔性直流控制系统　104
4.1.1　总体结构　104
4.1.2　直流站控　105
4.1.3　极控制　108
4.1.4　阀组控制　118
4.2　柔性直流保护系统　137
4.2.1　典型故障特性　138
4.2.2　直流保护　142
4.2.3　柔直变压器保护　152
4.2.4　柔性直流阀控保护　153
4.3　柔性直流测量系统　154
4.3.1　电流测量装置　154
4.3.2　电压测量装置　157
参考文献　159
第5章　柔性直流换流站电磁兼容　160
5.1　柔性直流换流站阀厅电磁兼容设计原则　160
5.1.1　柔性直流换流站电磁干扰源　160
5.1.2　柔性直流换流阀及阀厅电磁兼容设计原则　161
5.2　柔性直流阀厅电磁兼容技术指标和研究方法　164
5.2.1　柔性直流阀厅电磁兼容技术指标　164
5.2.2　柔性直流阀厅电磁兼容研究方法　165
5.3　柔性直流阀厅电磁兼容设计举例　167
5.3.1　低频电磁场设计　168
5.3.2　宽频等效模型设计　171
5.3.3　抗电磁干扰设计　174
5.4　柔性直流换流阀电磁特性实测分析　176
第6章　柔性直流输电过电压与绝缘配合　178
6.1　概述　178
6.2　过电压机理　178
6.2.1　双极柔性直流输电系统过电压　179
6.2.2　对称单极柔性直流输电系统过电压　182
6.2.3　柔性直流过电压和常规直流过电压的区别　183
6.3　过电压抑制措施　187
6.3.1　避雷器　187
6.3.2　旁通晶闸管　198
6.3.3　中性母线冲击电容器　198
6.3.4　控制保护策略　199
6.3.5　耗能装置　201
6.4　柔性直流输电工程绝缘配合设计示例　203
6.4.1　混合多端直流输电工程　203
6.4.2　背靠背柔性直流输电工程　206
6.4.3　海上风电送出工程　207
第7章　柔性直流输电接入系统稳定性　210
7.1　单直流馈入系统交直流耦合机理　210
7.1.1　单馈入常规直流与交流系统的耦合机理　211
7.1.2　单馈入柔性直流与交流系统的耦合机理　218
7.2　含柔性直流的多直流馈入系统交直流耦合机理及评估方法　225
7.2.1　柔性直流接入多直流馈入系统模型　225
7.2.2　含柔性直流的多直流馈入系统受端电网强度的评估方法　227
7.2.3　柔性直流对多直流馈入受端电网的改善作用　241
7.3　柔性直流接入系统稳定性分析实例　246
7.3.1　高压大容量柔性直流输电在受端电网的应用　246
7.3.2　背靠背柔性直流分区互联　251
7.3.3　常规直流受端柔性化改造稳定性分析　253
参考文献　257
第8章　柔性直流输电实时数字仿真技术　259
8.1　柔性直流输电数字仿真技术概述　259
8.1.1　柔性直流输电工程的数字仿真需求　259
8.1.2　柔性直流输电工程的数字仿真技术　260
8.2　柔性直流输电工程实时数字仿真建模　262
8.2.1　实时数字仿真建模基本原则　262
8.2.2　柔性直流换流阀实时数字仿真技术　263
8.2.3　柔性直流换流阀故障仿真方法　265
8.2.4　交直流复杂大电网全景实时数字仿真系统　266
8.3　柔性直流输电工程实时数字仿真试验　268
8.3.1　硬件在环实时数字仿真系统　268
8.3.2　仿真试验项目设计　272
8.4　仿真应用实例　277
8.4.1　多端混合直流输电系统拓扑　278
8.4.2　多端混合直流实时数字仿真试验典型结果　278
8.4.3　仿真试验结果与工程现场对比　284
参考文献　286
第9章　柔性直流输电谐波及谐振特性　288
9.1　交流侧谐振　288
9.1.1　柔性直流与交流电网间的谐振现象　288
9.1.2　谐振稳定性分析　290
9.1.3　影响因素分析　293
9.1.4　仿真验证　303
9.1.5　高频谐振应对策略　305
9.2　背景谐波影响　307
9.2.1　柔性直流与交流电网共同作用的谐波放大/抑制效果分析　307
9.2.2　柔性直流谐波电流抑制方案　308
参考文献　313
第10章　柔性直流输电工程系统试验　315
10.1　站系统试验和系统试验的主要工作　315
10.1.1　站系统试验和系统试验的计算分析　315
10.1.2　试验方案的制定　316
10.1.3　调试实施阶段的工作　316
10.2　站系统和系统试验项目设置及内容　316
10.2.1　现场调试阶段划分及项目设置　316
10.2.2　站系统和系统试验项目内容　319
10.3　柔性直流输电系统试验典型案例　321
10.3.1　昆柳龙直流工程概况　321
10.3.2　昆柳龙直流工程系统试验典型案例　322
参考文献　333
第11章　柔性直流输电工程　335
11.1　成套设计　335
11.2　柔性直流输电工程类型　338
11.2.1　背靠背柔性直流输电工程　338
11.2.2　多端柔性直流输电工程　342
11.2.3　特高压混合直流输电工程　346
11.2.4　柔性直流电网工程　353
11.2.5　柔性直流配电网工程　356
11.2.6　远海风电经柔性直流送出工程　360
11.3　工程展望　365
参考文献　366

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精彩书摘

第1章绪论
　　1.1直流输电发展概况
　　电力技术的发展从直流电开始，早期电能由直流电源送往直流负荷，发电、输电和配电均为直流，如1882年在德国建成的2kV/1.5kW/57km向慕尼黑国际展览会的送电工程[1]。当时的技术条件下，直流电升降压难度大，为提高输电效率，需通过直流发电机串联等复杂方式实现远距离直流输电，如1889年在法国通过直流发电机串联实现的125kV/20MW/230km的毛梯埃斯到里昂直流输电工程。随着三相交流发电机、电动机与变压器的迅速发展，交流电的升降压可通过变压器方便、经济地实现，交流电在发电、输电和用电领域迅速占据主导地位。
　　20世纪以来，随着世界范围内经济的快速增长，实施远距离、大容量的电能输送，成为优化资源配置、解决能源与电力负荷逆向分布的客观要求，也是将欠发达地区的资源优势变为经济优势，促进区域经济共同发展的重要措施。由于交流输电方式电压、电流的交变特性，随着输电距离的增加，输电容量提升受稳定极限等限制，同时在异步电网互联以及中远距离电缆送电应用场景，交流方式均面临较大的技术挑战且经济性显著下降。直流输电在上述场景下具有交流方式不可替代的优势，随着交流与直流之间的电力变换技术（即换流技术）与装备的突破性进展，直流输电在世界范围内获得迅速发展。根据不同阶段换流技术与装备的特点，直流输电的发展可划分为以下三个时期[1]。