-
柔性输电之直流输电
内容简介
轻型直流输电技术是
20
世纪
90
年代开始发展的
一种新型直流输电技术，核
心是采用以全控型器件
（如
GTO
和<
/p>
IGBT
等）组成的电压源换流器（
VS
C
）进
行换流。这种换流器功能强、体积小，可减少换流站
的设备、
简化换流站的结构，
故称之为轻型
直流输电，
其系统原理如图
2-1
所示
。
图
2.1
柔性直流输电系统原理示意图
其中两
个电压源换流器
VSC1
和
VSC2<
/p>
分别用作整
流器和逆变器，主要部件包括全控换流桥、直流侧电<
/p>
容器；全控换流桥的每个桥臂均由多个绝缘栅双极晶
体管
IGBT
或门极可关断晶体管
GTO
等可关断器件组
成，可以满足一定技术条件下的容量需求；直流侧电
容为换流器提供电压支撑，直流电压的稳定是整个换
流器可靠工作的保证；交流侧换流变压器和换流电抗
器起到
VSC
与交流系统间能量交换纽带和滤波
作用；
交流侧滤波器的作用是滤除交流侧谐波。由于柔性直
流输
电一般采用地下或海底电缆，对周围环境产生的
影响很小。
1
引言
随着科学技术的发展，
到目前为止，
电力传输经历了直流、
交流和交直
流混
合输电三个阶段。
早期的输电工程是从直流输电系统开始的
，
但是由于不能直接
给直流电升压，
使
得输电距离受到较大的限制，
不能满足输送容量增长和输电距
离
增加的要求。
19
世纪
80
年代末发明了三相交流发电机和变压器，
交流输
电就普遍地代替
了直流输电，
并得到迅速发展，
逐渐形成现代交流电网的雏形。
大功率换流器的
研究成
功，
为高压直流输电突破了技术上的障碍，
因此直流输电重新受
到人们的
重视。
直流输电相比交流输电在某些方面具有一定优势
，
自从
20
世纪
50
年代联
接哥特兰岛与瑞典大陆之间的世界第一条高压直流
输电（
HVDC
）线路建成以来，
HV
DC
在很多工程实践中得到了广泛的应用，如远距离大功率输电、海底电缆输
电、
两个交流系统之间的非同步联络等等。
目前，
国内已有多个大区之间通过直
流输电系统实现非同步联网：
未来几年，
南方电网将建成世界上最大的多馈入直
< br>流系统；
东北电网也有多条直流输电线路正在建设或纳入规划。
< br>交直流混合输电
是现代电网的主要发展趋势。
经过多年来的研究和工程实践工作，
HVDC
技
术有了较大的提高，在降低损
耗、控制和保护技术等方面取得了长足的进步。但是
HVDC
在应用中，仍然存在
着一些固有的缺
陷：
受端网络必须是一个有源系统，
不能向无源系统供电；
在向
短路容量不足的系统供电时易发生换相失败；
< br>换流器本身为一谐波源，
需要配置
专门的滤波装置，
增加了设备投资和占地而使费用相对较高；
同时，
< br>运行过程中
吸收较多的无功功率等。尽管人们对传统
HV
DC
输电技术进行了不断的改进，但
这些改进措施均不能从根本上解决传统
HVDC
输电系统的不足。
20
世纪
90
年代以后，随着电力电子技术的发展，特别是具有可关断能
力的
新型半导体器件的出现，
如绝缘栅双极晶体管
（
IGBT
）
、
门极可关断晶闸管
（
GTO
）
等，
这些新型全控型器件取代传统半控型晶闸管应用于
HVDC
中，
从而促进了
< br>HVDC
输电技术的重大变革。
1997
年第一个采用
IGBT
组成的电压源型换流器的柔性直
流输电（
HVDC Flexible
）试验工程在瑞典投入运行，标志着直流输电技术开始
了新的发展。
随着全控型功率器件的发展及其性能的不断改善，
基于电压源
（
VSC
）
换流技术的高压直流输电
（
HVDC
）
的工程应用越来越多。
从其技术特点和实际工
程的运行来看，很
适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城
市电网供电、异步交流电网
互联等领域。
2
柔性直流输电技术概述
2.1
直流输电技术的发展历程
虽然历史上
第一个实用的电力系统采用直流输电，
但由于在电力工业发展初
期，直流输电与交流输电相比存在很多劣势，如灵活变压能力差、电压低、损耗
大、联网
能力差、供电范围小、输电和用电设备复杂、维护量大和成本高等，导
致直流输电的发展
较慢。
在很长一段时间内，
直流输电都处于劣势，
而交流输电
发展迅速，
占据了电力工业的主导地位。
但是随着电力系统的不断发展壮大，
电
网联系日趋复杂，
交流系统也暴露了一些其固有的特点，
特别是
交流远距离输电
受到同步运行稳定性的限制，
直流输电技术重新
为人们重新重视，
从而推动直流
输电技术的快速发展。由于电力
系统的发输配电各个环节绝大部分均为交流电，
要采用直流输电，
就必须要解决换流问题，
因此，
直流输电技术的发展主要体现
在换流器件的发展变化上。
根据换流器件的不同可以看出直流输
电技术的发展过
程。
1.
可控汞弧阀换流器
20
世纪
50
年代，可控汞
弧阀（
mercury arc valve
）换流器的研制成
功并
投入运行，为发展高电压、大功率直流输电开辟了道路。
1
954
年，世界上第一
个采用汞弧阀换流器的商业化直流输电系
统——瑞典大陆到哥特兰岛
（
Gotland
< br>）
的直流输电工程的成功投入运行，标志着
HVDC
输电的诞生。
20
世纪
50~70
年代
是
HVDC
的汞弧阀换流器换流时期。在此期间，世界上共有
12
项汞弧阀换流的
HVDC
工程投入运行，总容量约为
5000MW
。但是由于汞弧阀制造技术复杂、价格
昂贵、逆弧故障率高、可靠性较差、运行维护不
便等因素，它很快被新兴的晶匝
管阀换流技术所代替。
到
20
世纪末期，
全世界依然采用汞弧阀换流的
HVDC
工程
尚存
4
个。
2.
晶匝管换流器
< br>由于晶匝管换流器克服了汞弧阀易发生逆弧、
控制复杂、
启动时间长等缺点，
而且制造、
维修和维护也都比汞弧阀方便，
因此，
随着高压大容量的可控硅元件
组
成的晶匝管换流器的出现，逐渐代替汞弧阀，并将
HVDC
输电
带入一个新的发
展时期，即所谓的晶匝管换流时期。
1970<
/p>
年，瑞典首先采用可控硅换流器叠加
在原有汞弧阀换流器上，
对哥特兰岛直流输电系统进行了扩建增容，
增容部分的
直流电压为
50kV
、电流为
200A
、送电功率为
10MW
，扩
建成为
150kV
、
30MW
的直
流输电系统。
1972
年投入的加拿大伊尔河非同步联络站（
80kV
、
320MW
）是世界
上第一个全部采用晶匝管换
流器的直流输电工程。
1976
年以后，世界上建成的
直流输电工程几乎全部采用可控硅换流器，
包括目前世界上容量最大、<
/p>
电压等级
最高的巴西
Itaipu
HVDC
输电工程（
1987
年投运，±
600kV
，
6
300MW
，传输距离
约为
800km
）。晶匝管换流器的应用，使直流输电有了较快的发展。
196
0-1975
年间，直流输电容量的年平均增长速度仅
450M
W
，而
1976-1980
年间，年平
均增
长速度达
1500MW
。
虽然我国的直流输电工程起步较晚，但发展异常迅速，从
1987
年我国第一
个直流输电工程——舟山直流输
电工程开始，到
2004
年底已有
7<
/p>
项直流输电工
程投入运行，
还有多项直流
工程正在实施或计划建设，
如三峡向上海送电的第二
个
HVDC
工程，西北
-
华北
HVDC B2B
互联的灵宝工程，西南水电向华南、华中
、
广东输送的
HVDC
工程等。
3.
新型半导体换流元件构成的换流器
目前，
HVDC
中应用最广泛的仍然是
基于晶匝管的换流器，但是随着新型电
力电子器件的出现，
特别
是可关断器件的发展，
其电压等级不断提高，
容量不断
增大，而且具有高频开关特性，给
HVDC
技术
注入新的活力。其中“轻型直流输
电（
HVDC light<
/p>
）”（即柔性直流输电）被认为是
HVDC
发展史上的一次重大技
术突破。它一改传统的采用的
CSC<
/p>
的作法，而是采用
IGBT
等可关断器件
构成的
VSC
，从而给
HVDC
技术带来了诸多新特点。
1997
年，世界上第一个采用
IGBT
组成的电压源型换流器的
HVDC Light<
/p>
工
业性试验工程在瑞典投入运行，输送功率和电压为
3MW
和±
10kV
，输送
距离为
10km
，标志着直流输电技术开始了新的发展。第一个
商业化
HVDC light
工程，
即
瑞典
Gotland
地下电缆送电工程，于
1999
年投运，用于连接
Gotland
岛上风
力发电厂和
Visby
市电网，
输送功率和电压为
50MW
。
目前已投运最大容量的
HVDC
Li
ght
输电项目是于
2002
年投运的
连接康涅狄格和纽约长岛的水下电缆输电工
程，输送容量和电压达
330MW
和±
150kV
，输电距
离为
40km
。
总的来说，直流发电和输电技术在电力工业诞生时经过短暂的辉煌（
19
世
纪
80
年代）后，交流
电迅速取代它而成为占据绝对优势的发电、输电和供电技
术；直到
20
世纪中期，随着大容量、高电压汞弧阀换流器，特别是随后的电力
电子变换技术的发展，
高压直流输电技术从新获得重视。
由于它在远距离输电的
成本和一些特殊的环境（背靠背、地下、海下）中具有明显的优
势而得到应用，
从而形成了当前电力工业中
HVAC
输电占主导地位、
HVDC
输电作为有益补充的格
局。
2.2
基本原理
轻型直流输电技术是
20
世纪
90
年代开
始发展的一种新型直流输电技术，
核
心是采用以全控型器件（如
GTO
和
IGBT
等）组成的电压源换流器（
VSC
）进行换
流。这种换流器功能强、体积小，可减少换流站的设备、简化换流站的结构，故
称之为轻型直流输电，其系统原理如图
2-1
所示。
图
2.1
柔性直流输电系统原理示意图
其中两
个电压源换流器
VSC1
和
VSC2<
/p>
分别用作整流器和逆变器，
主要部件包
括全控换流桥、
直流侧电容器；
全控换流桥的每个桥臂均由多个绝缘栅双极晶体
管
< br>IGBT
或门极可关断晶体管
GTO
等可关断器件组成，可以满足一定技术条件下
的容量需求；
直流侧电容为换流器提供电压支撑，
直流电压的稳定是整个换流器
可靠工作的保证；
交流侧换流变压器和换流电抗器起到
VSC
与交流系统间能量交
换纽带和滤波作用；
交流侧滤波器的作用是滤除交流侧谐波。
由于柔性直流输电
一
般采用地下或海底电缆，对周围环境产生的影响很小。
假设换
流电抗器是无损耗的，
在忽略谐波分量时，
换流器和交流电网之
间传
输的有功功率
P
及无功功率
Q
分别为
式中：
U
C
为换流器
输出电压的基波分量；
U
S
为交流母线
电压基波分量；
δ
为
之间的相角差；<
/p>
X
L
为换流电抗器和换流变压器的电抗。
由式（
1
）
、（
2
）可以看出，有功功率的传输主要取决于
δ
，无功功率的传
输主要取决于
U
C
。而
U
C
是由换流器输出的脉宽调制（
PWM
）电压的脉冲宽度控制
的。
轻型直流
输电技术是在大功率全控型器件组成的电压源换流器（
VSC
）
和用
于高压直流输电的交联聚乙烯
（
X
LPE
）
电缆出现之后，
采用脉宽调制
控制技术而
发展起来的。柔性直流输电技术中的一项核心技术是正弦脉宽调制（
Sine
Pulse
Width Modu
lation
，
SPWM
），其控制原
理如图
2.2
所示。图
2
中
A
相
SPWM
的调
制参考波
U
Aref
与三角载波
U
tri
< br>进行数值比较，当参考波数值大于三角载波，触发
A
相的
上桥臂开关导通，并关断下桥臂开关，反之则触发下桥臂开关导通，并关
断上桥臂开关。
伴随上下桥臂开关的交替导通与关断，
VSC
交流出口电压
U
Ao
将
产生幅值
为正负
U
d
/2
的脉冲序列，
U
d
为
VSC
的直流侧电压。该脉冲序列中的基
频电压分量<
/p>
U
Ao1
与调制参考波相位一致，幅值为
U
d
/2
。因
此从调制参考波与出口
电压基频分量的关系上看，
VSC
可视为无相位偏移、增益为
U
d
/2
的线性放大器。
由于调制参考波的幅值与相位可
通过
PWM
的脉宽调制比
M
（
VSC
交流输出基频相
电压幅值与直流电压的比值）
以及移相角
δ
实现调节，
因此
VSC
交流输出电
压基
和
频
分量的幅值与相位亦可通过这两个变量进行调节。
这样，
采用<
/p>
SPWM
技术的
VSC
< br>可以同时独立地控制调制比
M
和移相角
< br>δ
两个物理量。
图
2.2 VSC-HVDC
系统
SPWM
控制原理图
2.3
技术特点
柔性直流输电是采用可控关
断型电力电子器件和
PWM
技术，
它与
传统直流输
电相比，主要有以下技术特点：
< br>（
1
）
VSC
< br>电流能够自关断，可以工作在无源逆变方式，所以不需要外加的
换相电压，受端系
统可以是无源网络，克服了传统的
HVDC
受端必须是有源网络
的根本缺陷，使利用
HVDC
为远距离
的孤立负荷送电成为可能。
（
2
）正常运行时，
VSC
可以同时且独立地控
制有功功率和无功功率，控制
更加灵活方便。而传统
HVDC<
/p>
中控制量只有触发角，不可能单独控制有功功率或
无功功率。
（
3
）
VSC
不仅不需要交流侧提供无功功率而且能够起到
STATCOM
的作用，
动态补偿交流母线的无功功率，稳
定交流母线电压。这意味着故障时，如
VSC
容量允许，
那么柔性直流输电系统既可向故障系统提供有功功率的紧急支援，
又<
/p>
可提供无功功率紧急支援，
从而既能提高系统的功角稳定性，
还能提高系统的电
压稳定性。
（
4
）柔性直流输电系统在潮流反转时，直流电流
方向反转而直流电压极性
不变，与传统的
HVDC
恰好相反。这个特点有利于构成既能方便地控制潮流又有
较高可靠性的并联多
端直流系统，克服了传统多端
HVDC
系统并联连接时潮流控<
/p>
制不便、串联连接时又影响可靠性的缺点。
（
5
）由于
VSC
交流侧电流可以被控制，所以
不会增加系统的短路功率。这
意味着增加新的柔性直流输电线路后，交流系统的保护整定
基本不需改变。
（
6
）
VSC
通常采用
PWM
技术，开关频率相对较高，经过低通滤波后就可得
到所需交流电压，
可以不用变压器，
从而简化了换流站的结构，
< br>并使所需滤波装
置的容量也大大减小。
（
7
）
模块化设计使柔性直流
输电的设计、
生产、
安装和调试周期大大缩短。
同时，换流站的占地面积仅为同容量下传统直流输电的
20%
< br>左右。
（
8
< br>）换流站间的通讯不是必需的，其控制结构易于实现无人值守。
（
9
）柔性直流输电具有良好的电网故障后的快速恢复
控制能力。
（
10
< br>）
在连接两个独立的交流系统的柔性直流输电系统中，
一
侧交流系统发
生故障或扰动时，并不会影响到另一侧交流系统和换流器的工作。
2.4
应用领域
柔性直流输电克服了传统<
/p>
HVDC
的固有缺陷，使得直流输电的应用范围得到
扩展，为直流输电技术的发展开辟了一个新的方向。其主要应用领域是：
<
/p>
（
1
）连接分散的小型发电厂。受环境条
件限制，清洁能源发电一般装机容
量小、
供电质量不高并且远离
主网，
如中小型水电厂、
风电场
（含海
上风电场）
、
潮汐电站、
太阳能电站等
，
由于其运营成本很高以及交流线路输送能力偏低等原
因使采用
交流互联方案在经济和技术上均难以满足要求，
利用柔性直流输电与主
< br>网实现互联是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保护环境。
（
2
）不同额定频率或相同额定频率的交流系统间的
非同步运行。模块化结
构及电缆线路使柔性直流输电对场地及环境的要求大为降低，
换流站的投资大大
下降，因此可根据供电技术要求选择最理想的接入
系统位置。
（
3
）构筑城市直流输配电网。由于大中城市的空中输电走廊已没有发展余
地，
原有架空配电网络已不能满足电力增容的要求，
合理的方法是采用电缆输
电。
而直流电缆不仅比交流电缆占有空间小，
而且能输送更多的
有功，
因此采用柔性
直流输电向城市中心区域供电可能成为未来
城市增容的最佳途径。
（
4
）
向偏远地区供电。
偏远地区一般远离电网，<
/p>
负荷轻而且日负荷波动大，
经济因素及线路输送能力低是限制架设
交流输电线路发展的主要因素，
制约了偏
远地区经济的发展和人
民生活水平的提高。
采用柔性直流输电进行供电，
可使电
缆线路的单位输送功率提高，线路维护工
作量减少，并提高供电可靠性。
（
5
）海上供电。远离陆地电网的海上负荷如：海岛或海上石油钻井平台等
< br>负荷，
通常靠价格昂贵的柴油或天然气来发电，
不但发电
成本高、
供电可靠性难
以保证，而且破坏环境，用柔性直流输电
以后，这些问题得以解决，同时还可将
多余电能（如用石油钻井产生的天然气发电）反送
给系统。
（
6
）提高配电网电能质量。柔性直流输电系统可以独立快速地控制有功和
无功，
且能够保持交流系统的电压基本不变，
它使系统的电压和电流较容易地满
足电能质量的相关标准。
因此，
柔性直
流输电技术是未来改善配网电能质量的有
效措施。
（
7
）电力市场模式下的应用。通过柔性直流输电
的直接连接，可以构筑地
区电力供应商之间交换电力的可行的技术平台，增加了运行灵活
性和可靠性。
3
国内外研究及应用动态
高压直流（<
/p>
HVDC
）输电技术始于
20
世纪
20
年代，到
195
4
年，连接哥特兰
岛与瑞典大陆之间的世界上第一条高压直流输
电线路建成，才进入了商业化时
代。多年来，
HVDC
输电技术的性能有了很大的提高，但在技术上没有发生根本
性的变化，采
用的是基于晶阐管器件的自然换相技术。
20
世纪末出现了采用
电
压源换流器（
VSC
）技术的柔性直
流输电。
随着新型高压大功率可控关断电力电子器件，
如
IGBT
、
GTO
、
IGCT
的不断涌
< br>现，
及其额定电压、
电流的快速增长，
< br>原来在中低压和小功率系统中广泛使用的
基于脉宽调制（
PWM
）技术的新型换流技术已开始在输电领域得到了部分应用，
并有可能将来取代相控换流技术，
其中基于电压源换流技术的柔性直流输电技术
相对较为成熟。
1990
年，利用脉宽调制控
制的
VSC
的直流输电概念首先由加拿
大
McGill
大学的
Boon-
Teck Ooi
等提出。在此基础上，
ABB
公司把
VSC
和聚合
物电缆相
结合提出了柔性直流输电的概念，并与
1997
年
3
月在瑞典中部的赫尔
斯杨和格兰斯堡之间进行了首
次的
HVDC light
的工业试验。该试验站的功率为
3MW
，直流电压等级为±
10kV
，输电距离为
10km
，分别连接到现有的<
/p>
10kV
交流
电网中。
< br>从此柔性直流输电作为一种新兴的输电技术开始进入大发展的商业应用
阶段。
3.1
国内外研究现状
3.1.1
国外研究现状
随着
< br>1997
年第一条柔性直流输电工程的出现，世界范围内关于柔性直流输
电的研究一直处于十分活跃的状态。
目前，
国际
上关于柔性直流输电的研究，
无
论在工程实用化方面还是在基础
理论方面都已比较深入。这种以电压源换流器、
可关断器件和脉宽调制（
PWM
）技术为基础的新一代直流输电技术，国际上电力
方面的权威学术组织
CIGRE
和
I
EEE
，将其正式称为“
VSCHVDC
”，即“电压源换
流器型直流输电”。而
ABB
公司则称之为轻型直流输电（
HVDC
Light
），并作为
商标注册；西门子公司则称之为
HVDC
Plus
。国际大电网会议
CIGRE
于前些年已
经成立了专门研究
< br>VSC-HVDC
输电的
B4-37
工作组，以推动柔性直流输电技术的
发展，目前已经完成了关于
VSC-HVDC
输电的工作组研究报告；另外，国际大电
网会议最近又成立了研究采用
VSC-HVDC
将风电场接入电
网的
B4-39
工作组。针
对实际工程
中所遇到的困难，
国际上的研究热点包括如何提高柔性直流输电的容
量、降低输电损耗、降低造价，如何提高柔性直流输电的安全可靠性，以及对交
流电
网的支持、与交流电网相互作用等。
3.1.2
国内研究现状
国内关于柔性直流输电
技术的研究开始的比较晚，
目前还属于起步阶段。
中
国电力科学研究院、浙江大学、华北电力大学、华中科技大学、合肥工业大学等
单位已经开展了这方面的基础理论研究，
研究工作主要集中在柔性直流输电的建
模仿真，
柔性直流输电的控制和保护策略等。
国内，
由于受
ABB
公司宣传的影响
较多，常常将柔性直流输电叫做轻型直流输电。为了促进并形成自有知识产权，
2006
年
5
月，由中
国电力科学研究院组织国内权威专家在北京召开“柔性（轻
型）直流输电系统关键技术研
究框架研讨会”，会上，与会专家一致建议国内将
该技术统一命名为“柔性直流输电”，
对应英文为
HVDC
Flexible
。
2007
年
12
月，
中国电科
院开始了柔性直流输电技术的前期研究及柔性直流
输电的基础理论研究。
2008
年
12
月
24
日，国家电网公司“十一五”重大科技
项目之
一
“柔性直流关键技术研究及示范工程前期研究”
在北京召开项
目合同签
约仪式，
由上海市电力公司与中国电科院签署技术开发
合同及设备供货合同，
由
此正式启动了我国柔性直流输电技术的
科研攻关及上海南汇风电场柔性直流输
电系统并网试验示范工程。
据报道，继
< br>2010
年
4
月
23
日我国首个柔性直流输电样机试验圆满完成后，
中
国电力科学研究院与上海市电力公司合作于
5
月
27
日顺利完成了模块化多电
平柔性直流输电换流站控
制性能测试，
标志着我国电力科研人员已经基本掌握了
柔性直流
输电核心技术，向柔性直流输电技术工程化应用迈出坚实的一步。
3.2
国内外应用情况
自
< br>1997
年第一条柔性直流输电工程投入工业试验运行以来，至今已有多个
柔性直流输电工程投入商业运行。这些柔性直流输电工程全部由
ABB
公司制造，
主要应用于风力发电、电力交易、电网互联、海上钻
井平台供电等领域。
（
1
）
瑞典
Hellsjon
直流工程：
容量为
（
3MW
，
士
10kV
）
，
直流传输线为
10km
架空线路，
工程目的是将
Hellsjon
< br>和
Grangeberg
两个交流电网互联，
1997
年
4
月投运；<
/p>
（
2
）瑞典<
/p>
Gotland
直流工程：容量为（
54
MW
，士
80kV
），直流传输线为<
/p>
2
×
70km
直
流电缆，工程目的是将
Gotland
岛上的风力发电站发出的
电力送至负
荷中心，
1999
年
11
月投运；
（<
/p>
3
）澳大利亚
Directlink
直流工程：容量为（
180MW
），直流传
输线为
6
×
65km
< br>直流电缆，工程目的是将
Queensland
和
New South Wales
两个交流电网
互联，
2000
年
7
月投运；
（
4
）丹麦
Tiaereborg
直流工程：容量为（<
/p>
7.2MW
，士
9kV
< br>），直流传输线
为
2x4.3km
直流电缆，
工程目的是将
Tiaereborg
的风力发电站与交流主网相联，
2000
年
9
月投运；
（
5
）美国和墨西哥
Eagle Pass
直流工程：容量为（
36MW
，士
15.9kV
），
背靠背，
工程目的是将美国的德克萨斯
（
Texas
）
州电网与墨西哥电网互联，
2000
年
11
月投运；
（
6
）美国
Cross-
Sound
直流工程：容量为（
330MW
，士
150kV
），直流传输
线为
2x40km
直流电缆，
工程目的是将
New
Mavend
的
Connecticut
电网与纽约长
岛电网互联，
2002
年
7
月投运；
（
7
）澳大利亚
Murraylink
直流工程：容量为（
200MW
，士
15kV
），直流传
输线为
2x180km
直流电缆，
该工程是目前世界上最长的地下电缆输电项目，
工程
目的是将澳大利亚南部电网与
Victoria
州的电网互联，
2002
年
8
月投运；
（
8
）挪威
T
roll A
工程：两端换流站分别位于
Troll A
和
Kollsnes
，容量
< br>为（
82MW
，士
60kV
），直流传输线为
67km
的直流电缆，该
工程利用
VSC-
HVDC
向
Troll A
海上石油钻
井平台供电，
2002
年
8
月投运；
（
9
）爱沙尼亚
Estlink
工程：两端换流站分
别位于
Espoo
和
Harku
，容量
为（
350MW
，士
150kV
），直流传输线为
1
05km
的直流电缆，该工程主要用于电
能交易并实现电网互联
，
2006
年投运；
（
10
）德国
NORD 1
VSC-HVDC
工程：该项目把世界最大的风电场通过
额定功
率为
4OOMW
，额定电压士
150k
V
，
2xl78km
海底电缆和
2X75km
地下电缆系
统接入德国电网，两
端交流电压为
170/380kV
，该工程主要目的是为了解决
远距
离通过海底和地下电缆引入风电的问题，于
2009
年投运。
（
11<
/p>
）纳米比亚
CAPRIVI
Link
VSC-HVDC
工程：该项目把纳米比亚的两部分
弱交流电网通过
97Okm
线路连接起来以加强南
非电网，
ABB
的
HVDC-Ligh
t
技术
用于稳定两个交流系统，该项目将
HVDC-Light
的电压提升到
350kV
并首次使用
架空线路，两端交流电压为
400/33
OkV
，于
2009
年投运。
4
实际工程应用中需开展的研究工作
柔
性直流输电工程涉及电力系统、
材料、
控制等学科。
由于目前国内相关的
工程实践经验还非常少，
因此
在开展柔性直流输电技术工程应用的研究中，
要充
分调研国外柔
性直流输电技术的研究成果和相关工程经验，
并需对以下几方面技
术进行重点研究。
（
1
）柔性直流输电的主电路拓扑结构及调制方式。通过主电路拓扑结构和
调制
方式的研究，
比较和明确适用于柔性直流输电的各种换流器拓扑结构、
< br>技术
特点及其相应的调制方式，为示范工程的建设提供理论依据。
（
2
）在研究和总结现有电
压源型换流器数学模型的基础上，建立柔性直流
输电系统的数学模型，
< br>针对不同的换流器拓扑结构和系统结线方式，
建立相应的
电磁暂态仿真模型和机电暂态仿真模型，
并对不同仿真模型下所得结果进行对比
研究，为系统的主电路拓扑结构、开关调制方式、控制保护策略，系统过电压和
< br>绝缘配合等相关课题的研究提供有效的仿真手段。
（<
/p>
3
）针对柔性直流输电的不同应用领域，对其控制保护策略展开研
究。从
保护系统安全运行的角度出发，
提出相应的器件级、
装置级和系统级保护策略和
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