多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)精準計算方法與實踐研究

一、引言1.1研究背景與意義隨著能源需求的持續(xù)增長和電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，高效、可靠的輸電技術成為了保障能源供應和電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。多端混合直流輸電系統(tǒng)作為一種新型的輸電技術，融合了傳統(tǒng)電網(wǎng)換相換流器（LCC）和電壓源換流器（VSC）的優(yōu)勢，在遠距離大容量輸電、分布式能源接入以及異步電網(wǎng)互聯(lián)等領域展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。在遠距離大容量輸電方面，多端混合直流輸電系統(tǒng)能夠實現(xiàn)多個電源點向多個負荷中心的高效輸電，減少了中間環(huán)節(jié)的能量損耗，提高了輸電效率。以我國的能源分布情況為例，西部地區(qū)擁有豐富的水電、風電和太陽能等能源資源，但負荷中心主要集中在東部地區(qū)。多端混合直流輸電系統(tǒng)可以將西部地區(qū)的能源直接輸送到東部負荷中心，實現(xiàn)能源的優(yōu)化配置，降低輸電成本。同時，在分布式能源接入方面，隨著分布式能源的快速發(fā)展，如風電、太陽能發(fā)電等，多端混合直流輸電系統(tǒng)能夠為分布式能源提供靈活的接入方式，解決分布式能源接入電網(wǎng)的難題。它可以將分散的分布式能源匯聚起來，輸送到需要的地區(qū)，提高了分布式能源的利用效率，促進了可再生能源的發(fā)展。此外，在異步電網(wǎng)互聯(lián)方面，多端混合直流輸電系統(tǒng)能夠實現(xiàn)不同頻率、不同相位的電網(wǎng)之間的互聯(lián)，增強了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。通過多端混合直流輸電系統(tǒng)的連接，不同地區(qū)的電網(wǎng)可以實現(xiàn)功率的相互支援，提高了整個電力系統(tǒng)的抗干擾能力和供電可靠性。主回路參數(shù)計算是多端混合直流輸電系統(tǒng)設計和運行的基礎，其準確性直接影響到系統(tǒng)的性能、可靠性和經(jīng)濟性。主回路參數(shù)計算的目的是確定系統(tǒng)中各個設備的電氣參數(shù)，如換流器的觸發(fā)角、關斷角、換流變壓器的變比和短路阻抗、平波電抗器的電感值等。這些參數(shù)的合理選擇對于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關重要。如果換流器的觸發(fā)角和關斷角設置不合理，可能會導致?lián)Q相失敗，影響系統(tǒng)的正常運行；換流變壓器的變比和短路阻抗選擇不當，會影響系統(tǒng)的功率傳輸能力和電能質量；平波電抗器的電感值不合適，會導致直流電流的波動過大，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在系統(tǒng)設計階段，準確的主回路參數(shù)計算是確保系統(tǒng)滿足設計要求的關鍵。通過精確計算主回路參數(shù)，可以合理選擇設備的型號和規(guī)格，優(yōu)化系統(tǒng)的結構和布局，從而提高系統(tǒng)的性能和可靠性。在系統(tǒng)運行階段，主回路參數(shù)計算結果是制定運行策略和控制方案的重要依據(jù)。根據(jù)主回路參數(shù)計算結果，可以確定系統(tǒng)的運行范圍和限制條件，制定合理的功率分配方案和控制策略，確保系統(tǒng)在各種工況下都能安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行。主回路參數(shù)計算還與系統(tǒng)的故障分析和保護設計密切相關。通過對主回路參數(shù)的計算和分析，可以預測系統(tǒng)在故障情況下的響應，為保護裝置的設計和整定提供依據(jù)，提高系統(tǒng)的故障應對能力。因此，深入研究多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算方法具有重要的理論意義和實際應用價值。1.2國內外研究現(xiàn)狀在多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算領域，國內外學者和研究機構已經(jīng)開展了大量的研究工作，并取得了一系列有價值的成果。國外方面，一些發(fā)達國家在多端直流輸電技術的研究和應用方面起步較早。例如，ABB公司和西門子公司等在多端直流輸電系統(tǒng)的工程實踐和技術研發(fā)中積累了豐富的經(jīng)驗。他們通過實際工程的建設和運行，對多端直流輸電系統(tǒng)的主回路參數(shù)計算方法進行了深入的研究和驗證，提出了一些實用的計算方法和設計準則。在換流變壓器參數(shù)計算方面，通過對多個實際工程的分析，總結出了考慮不同運行工況下?lián)Q流變壓器變比和短路阻抗的計算方法，以確保換流變壓器在各種條件下都能穩(wěn)定運行。在平波電抗器電感值計算上，基于對直流電流波動特性的研究，給出了不同輸電距離和功率等級下平波電抗器電感值的取值范圍和計算方法。這些研究成果為多端直流輸電系統(tǒng)的工程設計和運行提供了重要的參考依據(jù)。國內在多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算方面也取得了顯著的進展。隨著我國能源結構的調整和電網(wǎng)建設的快速發(fā)展，多端混合直流輸電技術受到了廣泛的關注。眾多高校和科研機構如清華大學、浙江大學、中國電力科學研究院等積極開展相關研究工作。在理論研究方面，深入分析了多端混合直流輸電系統(tǒng)的運行特性和控制策略，建立了多種數(shù)學模型，為參數(shù)計算提供了理論基礎。有學者通過對多端混合直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性進行分析，建立了考慮換流器動態(tài)特性的數(shù)學模型，提出了基于該模型的主回路參數(shù)計算方法，能夠更準確地計算系統(tǒng)在不同工況下的參數(shù)。在工程應用方面，我國已經(jīng)建成了多個多端直流輸電工程，如云南-廣東±800kV特高壓直流輸電工程等。這些工程的建設和運行過程中，對主回路參數(shù)計算方法進行了實際應用和驗證，積累了豐富的工程經(jīng)驗。通過對這些工程的實際運行數(shù)據(jù)進行分析，不斷優(yōu)化和完善主回路參數(shù)計算方法，提高了計算的準確性和可靠性。同時，國內還制定了一系列相關的標準和規(guī)范，如《高壓直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算導則》等，為多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算提供了統(tǒng)一的標準和指導。盡管國內外在多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處和研究空白?，F(xiàn)有研究在考慮多端混合直流輸電系統(tǒng)的復雜運行工況和控制策略方面還不夠全面。在實際運行中，多端混合直流輸電系統(tǒng)可能會面臨多種復雜的工況，如不同的功率傳輸方向、不同的電源和負荷特性等，同時控制策略也會根據(jù)實際情況進行調整。然而，目前的一些參數(shù)計算方法難以準確地考慮這些復雜因素，導致計算結果與實際運行情況存在一定的偏差。在多端混合直流輸電系統(tǒng)與交流系統(tǒng)的交互影響方面，雖然已經(jīng)有一些研究，但還不夠深入。多端混合直流輸電系統(tǒng)接入交流系統(tǒng)后，會對交流系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性等產(chǎn)生影響，同時交流系統(tǒng)的故障和擾動也會反過來影響多端混合直流輸電系統(tǒng)的運行。因此，如何準確地考慮這種交互影響，建立更加完善的參數(shù)計算模型，仍然是一個需要深入研究的問題。此外，對于多端混合直流輸電系統(tǒng)中一些新型設備和技術的主回路參數(shù)計算方法，還需要進一步的研究和探索。隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，新型的換流器和控制技術不斷涌現(xiàn)，如模塊化多電平換流器（MMC）等。這些新型設備和技術具有獨特的運行特性和參數(shù)要求，現(xiàn)有的參數(shù)計算方法可能無法直接適用，需要針對其特點進行深入研究，提出相應的計算方法和設計準則。1.3研究內容與方法本研究聚焦于多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算，旨在深入剖析該系統(tǒng)的特性，提出精準有效的參數(shù)計算方法，具體研究內容如下：多端混合直流輸電系統(tǒng)運行特性分析：深入研究多端混合直流輸電系統(tǒng)的基本結構和工作原理，全面分析其在不同運行工況下的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性。通過建立數(shù)學模型，詳細探討系統(tǒng)中各部分的相互作用和影響，如換流器、換流變壓器、平波電抗器以及直流線路等，明確各設備在系統(tǒng)運行中的作用和性能要求。針對不同的功率傳輸方向和大小，分析系統(tǒng)的運行特性變化，為后續(xù)的參數(shù)計算提供堅實的理論基礎。主回路參數(shù)計算方法研究：基于對系統(tǒng)運行特性的深入理解，系統(tǒng)研究多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)的計算方法。詳細推導換流器的觸發(fā)角、關斷角、換流變壓器的變比和短路阻抗、平波電抗器的電感值等關鍵參數(shù)的計算公式。充分考慮系統(tǒng)的控制策略和運行約束條件，如換流器的控制方式、功率平衡條件、電壓和電流限制等，確保計算結果的準確性和可靠性。研究不同計算方法的優(yōu)缺點，結合實際工程需求，選擇最合適的計算方法?？紤]多因素影響的參數(shù)優(yōu)化計算：在主回路參數(shù)計算過程中，充分考慮多種因素對參數(shù)的影響，如交流系統(tǒng)的電壓波動、頻率變化、諧波干擾，以及直流線路的電阻、電感、電容等參數(shù)的變化。通過靈敏度分析等方法，研究這些因素對主回路參數(shù)的影響程度，進而提出相應的優(yōu)化計算方法。根據(jù)交流系統(tǒng)的實際運行情況，對換流變壓器的變比進行優(yōu)化調整，以提高系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性?？紤]到直流線路參數(shù)的變化，對平波電抗器的電感值進行優(yōu)化計算，以減小直流電流的波動?；趯嶋H案例的參數(shù)計算與驗證：選取實際的多端混合直流輸電工程案例，運用所研究的參數(shù)計算方法進行主回路參數(shù)計算。將計算結果與實際工程數(shù)據(jù)進行對比分析，驗證計算方法的準確性和有效性。通過實際案例的研究，進一步總結經(jīng)驗，完善參數(shù)計算方法，提高其在實際工程中的應用價值。對我國已建成的某多端混合直流輸電工程進行參數(shù)計算，將計算結果與工程實際運行數(shù)據(jù)進行對比，分析計算誤差產(chǎn)生的原因，提出改進措施，從而提高參數(shù)計算的精度。為實現(xiàn)上述研究內容，本研究擬采用以下研究方法：理論分析：運用電路原理、電力電子技術、自動控制原理等相關理論，對多端混合直流輸電系統(tǒng)的運行特性和主回路參數(shù)計算方法進行深入的理論推導和分析。建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，通過數(shù)學分析和計算，揭示系統(tǒng)的內在規(guī)律和參數(shù)之間的關系。利用電路原理分析換流器的工作過程和換相特性，運用電力電子技術推導換流器的觸發(fā)角和關斷角的計算公式，基于自動控制原理研究系統(tǒng)的控制策略和穩(wěn)定性。案例研究：選取具有代表性的多端混合直流輸電工程案例，對其進行詳細的研究和分析。收集工程的實際運行數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)的結構參數(shù)、運行工況、故障記錄等，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，了解實際工程中主回路參數(shù)的選擇和運行情況，為理論研究提供實踐依據(jù)。對國內外多個已建成的多端混合直流輸電工程進行案例研究，分析其在不同運行條件下的性能表現(xiàn)，總結成功經(jīng)驗和存在的問題，為參數(shù)計算方法的改進提供參考。仿真模擬：利用專業(yè)的電力系統(tǒng)仿真軟件，如PSCAD/EMTDC、MATLAB/Simulink等，建立多端混合直流輸電系統(tǒng)的仿真模型。通過仿真模擬，對系統(tǒng)在不同工況下的運行特性進行研究，驗證理論分析的結果，優(yōu)化主回路參數(shù)的計算。在仿真模型中設置各種故障和擾動，模擬系統(tǒng)的暫態(tài)響應，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為參數(shù)計算提供更全面的依據(jù)。通過仿真模擬，對比不同參數(shù)設置下系統(tǒng)的性能指標，選擇最優(yōu)的主回路參數(shù)組合。二、多端混合直流輸電系統(tǒng)概述2.1系統(tǒng)結構與特點2.1.1系統(tǒng)拓撲結構多端混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構多樣，常見的有串聯(lián)型、并聯(lián)型和混聯(lián)型。不同拓撲結構各有優(yōu)劣，適用于不同的應用場景。串聯(lián)型拓撲結構中，傳統(tǒng)電網(wǎng)換相換流器（LCC）和電壓源換流器（VSC）在直流側依次串聯(lián)連接。這種結構的優(yōu)點是能夠充分利用LCC大容量輸電和VSC靈活控制的優(yōu)勢，可有效提升輸電能力。在長距離大容量輸電場景中，LCC負責將大容量的電能從發(fā)電端傳輸?shù)街虚g節(jié)點，VSC則負責對電能進行靈活的控制和調節(jié)，確保電能能夠穩(wěn)定地輸送到受電端。串聯(lián)型拓撲結構也存在一定的局限性。由于LCC和VSC串聯(lián)，一個換流器出現(xiàn)故障可能會影響整個系統(tǒng)的運行，導致系統(tǒng)的可靠性降低。而且，這種結構的控制相對復雜，需要精確協(xié)調LCC和VSC的工作狀態(tài)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。并聯(lián)型拓撲結構中，LCC和VSC在直流側通過并聯(lián)方式接入電網(wǎng)。這種結構的優(yōu)勢在于各換流器可獨立運行，互不干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。當其中一個換流器出現(xiàn)故障時，其他換流器仍能繼續(xù)工作，保證系統(tǒng)的部分輸電能力。在分布式能源接入場景中，多個VSC可分別連接不同的分布式能源，將其產(chǎn)生的電能匯集到直流電網(wǎng)，再通過LCC將電能輸送到遠方的負荷中心。并聯(lián)型拓撲結構也有不足之處。由于各換流器獨立運行，可能會導致系統(tǒng)的潮流分布不均勻，增加了系統(tǒng)的損耗。而且，并聯(lián)型拓撲結構需要更多的設備和線路，增加了系統(tǒng)的建設成本和占地面積?；炻?lián)型拓撲結構則綜合了串聯(lián)型和并聯(lián)型的特點，LCC和VSC的直流側既有串聯(lián)又有并聯(lián)連接，以實現(xiàn)更復雜的輸電功能。這種結構在一些大型的多端混合直流輸電系統(tǒng)中得到了廣泛應用，能夠滿足不同的輸電需求和電網(wǎng)結構。在一個包含多個電源點和負荷點的復雜電網(wǎng)中，混聯(lián)型拓撲結構可以根據(jù)實際情況，靈活地配置LCC和VSC的連接方式，實現(xiàn)電能的高效傳輸和靈活分配?；炻?lián)型拓撲結構的設計和控制最為復雜，需要綜合考慮多種因素，如系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性等，以確保系統(tǒng)的最優(yōu)運行。為了更直觀地展示不同拓撲結構的特點，表1對串聯(lián)型、并聯(lián)型和混聯(lián)型拓撲結構進行了詳細的對比分析。拓撲結構優(yōu)點缺點適用場景串聯(lián)型充分利用LCC和VSC優(yōu)勢，提升輸電能力可靠性低，控制復雜長距離大容量輸電并聯(lián)型可靠性高，靈活性好，各換流器獨立運行潮流分布不均勻，建設成本高分布式能源接入混聯(lián)型兼具串聯(lián)和并聯(lián)優(yōu)點，功能更復雜設計和控制復雜復雜電網(wǎng)，滿足多種輸電需求不同的拓撲結構在多端混合直流輸電系統(tǒng)中發(fā)揮著不同的作用，實際應用中需要根據(jù)具體的輸電需求、電網(wǎng)結構和經(jīng)濟成本等因素，綜合考慮選擇合適的拓撲結構，以實現(xiàn)系統(tǒng)的高效、可靠運行。2.1.2系統(tǒng)運行特性多端混合直流輸電系統(tǒng)的運行特性可分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩個方面，這些特性對主回路參數(shù)有著重要影響。在穩(wěn)態(tài)運行時，系統(tǒng)各部分的電量、電壓、電流等參數(shù)基本保持不變。換流器的觸發(fā)角、關斷角、換流變壓器的變比和短路阻抗、平波電抗器的電感值等參數(shù)相互關聯(lián)，共同維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。換流器的觸發(fā)角和關斷角決定了換流器的工作狀態(tài)和電能轉換效率，觸發(fā)角過大或過小都會影響換流器的正常工作，導致電能質量下降。換流變壓器的變比和短路阻抗則影響著系統(tǒng)的功率傳輸能力和電壓穩(wěn)定性，合理的變比和短路阻抗可以確保系統(tǒng)在不同工況下都能穩(wěn)定運行。平波電抗器的電感值則用于抑制直流電流的波動，保證直流電流的穩(wěn)定性。在實際運行中，這些參數(shù)需要根據(jù)系統(tǒng)的負荷需求、電源特性等因素進行精確調整，以確保系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下高效、穩(wěn)定地運行。當系統(tǒng)受到擾動時，如交流系統(tǒng)故障、負荷突變等，會進入暫態(tài)運行狀態(tài)。此時，系統(tǒng)的電量、電壓、電流等參數(shù)會發(fā)生快速變化，可能會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生影響。在交流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，會導致?lián)Q流器的交流側電壓驟降，進而影響換流器的正常工作，可能引發(fā)換相失敗等問題。負荷突變也會導致系統(tǒng)的功率不平衡，引起直流電壓和電流的波動。在暫態(tài)過程中，主回路參數(shù)的變化特性對系統(tǒng)的響應和恢復起著關鍵作用。例如，平波電抗器的電感值越大，對直流電流波動的抑制作用越強，有助于系統(tǒng)在暫態(tài)過程中保持穩(wěn)定。換流器的控制策略也需要根據(jù)暫態(tài)過程中的參數(shù)變化進行及時調整，以確保系統(tǒng)能夠快速恢復到穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。多端混合直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行特性與主回路參數(shù)密切相關，深入研究這些特性，對于優(yōu)化主回路參數(shù)設計、提高系統(tǒng)的性能和可靠性具有重要意義。2.2主回路主要設備2.2.1換流變壓器換流變壓器作為多端混合直流輸電系統(tǒng)中的關鍵設備，承擔著交流與直流相互轉換的重要任務。其工作原理基于電磁感應定律，在整流站，換流變壓器將交流系統(tǒng)的電壓轉換為適合換流橋所需的電壓，通過換流裝置將交流電轉化為高壓直流電，并通過高壓直流輸電線路傳輸能量。在逆變站，它將直流電轉化回交流電，并將其接入交流電網(wǎng)，實現(xiàn)交流輸電網(wǎng)絡與高壓直流輸電網(wǎng)絡的連接。為了減少交流側的諧波電流，換流變壓器通常提供12脈波交流電壓，其相位差為30°，這有助于有效抑制5次和7次諧波電流，同時起到交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的電氣隔離作用，減弱交流側過電壓對直流系統(tǒng)的干擾。憑借自身的阻抗特性，換流變壓器還能限制直流系統(tǒng)的短路電流流入交流系統(tǒng)，并實現(xiàn)直流電壓的大范圍分檔調節(jié)。換流變壓器在結構上具有諸多特點，與普通電力變壓器存在明顯區(qū)別。由于換流過程中會產(chǎn)生直流偏磁問題，導致鐵芯周期性飽和，進而引發(fā)低頻噪聲，顯著增加變壓器的損耗和溫升，因此需要特殊的設計來應對這一問題。換流變壓器不僅要承受交流電應力，還要承受直流電應力，其絕緣問題尤為突出，絕緣事故約占總事故的50%，所以需要具備更高的絕緣裕度。為避免換流變壓器橋臂短路時出現(xiàn)過大的短路電流，同時適應閥側電壓隨負載變化而頻繁改變的需求，它還需具備大范圍的有載調壓能力。在運行過程中，換流變壓器會產(chǎn)生諧波電流，這些諧波會影響變壓器的漏磁，導致雜散損耗增加，甚至引起局部過熱，較大的諧波磁通還會產(chǎn)生磁滯伸縮噪音，需要采取有效的隔音措施。在結構上，其閥側套管采用干式套管，以確保安全，但其故障率較高，約為交流變壓器的兩倍，常見故障類型包括線圈絕緣損壞、油紙絕緣強度下降、分接頭變換器、套管以及冷卻系統(tǒng)故障等。在參數(shù)要求方面，換流變壓器的額定容量需根據(jù)系統(tǒng)的輸電功率需求進行合理選擇，以確保能夠承載系統(tǒng)傳輸?shù)淖畲蠊β?。短路阻抗的取值范圍通常?4%-20%，合理的短路阻抗可以有效限制短路電流，同時保證換流變壓器在不同工況下的穩(wěn)定運行。變比則需要根據(jù)交流系統(tǒng)電壓和直流系統(tǒng)電壓的要求進行精確設計，以實現(xiàn)電壓的匹配和轉換。在確定換流變壓器的參數(shù)時，還需要考慮系統(tǒng)的運行工況、諧波特性等因素，進行綜合優(yōu)化，以提高換流變壓器的性能和可靠性。2.2.2換流閥換流閥是多端混合直流輸電系統(tǒng)中實現(xiàn)交直流轉換的核心設備，主要分為電網(wǎng)換相換流器（LCC）和電壓源換流器（VSC）兩種類型，它們在工作原理和應用場景上各有特點。LCC換流閥主要由晶閘管組成，其工作原理基于電網(wǎng)電壓自然換相。在交流電壓的正半周，通過控制晶閘管的觸發(fā)角，使晶閘管導通，電流從交流側流入直流側；在交流電壓的負半周，當電流過零時，晶閘管自然關斷，實現(xiàn)換相。這種換流方式的優(yōu)點是技術成熟、成本較低、輸電容量大，在長距離大容量輸電領域具有優(yōu)勢。在我國的一些大型直流輸電工程中，如葛洲壩-上海±500kV直流輸電工程，就采用了LCC換流閥，實現(xiàn)了大容量的電能傳輸。LCC換流閥也存在一些缺點，它需要消耗大量的無功功率，對交流系統(tǒng)的依賴性較強，在交流系統(tǒng)故障時可能會出現(xiàn)換相失敗的問題，而且其控制相對不靈活，難以實現(xiàn)快速的功率調節(jié)。VSC換流閥則采用全控型電力電子器件，如絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等，通過脈沖寬度調制（PWM）技術實現(xiàn)對換流過程的精確控制。VSC換流閥能夠獨立控制有功功率和無功功率，具有快速的動態(tài)響應能力，可實現(xiàn)靈活的功率調節(jié)和無功補償。在分布式能源接入場景中，VSC換流閥能夠方便地將分布式能源產(chǎn)生的電能接入電網(wǎng)，實現(xiàn)對電能的高效利用。它對交流系統(tǒng)的依賴性較小，在交流系統(tǒng)故障時能夠保持一定的運行能力，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。VSC換流閥的成本相對較高，目前在大容量輸電方面還存在一定的限制。換流閥的關鍵參數(shù)包括額定電壓、額定電流、觸發(fā)角和關斷角等。額定電壓和額定電流決定了換流閥能夠承受的電壓和電流大小，是選擇換流閥的重要依據(jù)。觸發(fā)角和關斷角則直接影響換流閥的工作狀態(tài)和電能轉換效率。合理選擇觸發(fā)角和關斷角可以確保換流閥在不同工況下都能穩(wěn)定運行，提高電能轉換效率，減少諧波產(chǎn)生。在實際應用中，需要根據(jù)系統(tǒng)的具體要求和運行條件，精確控制這些參數(shù)，以保證換流閥的正常工作和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。2.2.3平波電抗器平波電抗器在多端混合直流輸電系統(tǒng)中起著至關重要的作用，主要用于抑制直流電流的波動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其工作原理基于電感的電磁特性。當直流電流發(fā)生變化時，平波電抗器會產(chǎn)生感應電動勢，阻礙電流的變化，從而起到平滑直流電流的作用。在直流輸電系統(tǒng)中，由于換流器的工作過程會導致直流電流產(chǎn)生波動，這些波動可能會影響系統(tǒng)的正常運行，甚至引發(fā)故障。平波電抗器通過儲存和釋放能量，有效地抑制了直流電流的波動，使直流電流更加平穩(wěn)。在換流器進行換相時，會產(chǎn)生電流的突變，平波電抗器可以減緩這種突變，避免對系統(tǒng)造成沖擊。在參數(shù)選擇方面，平波電抗器的電感值是關鍵參數(shù)之一。電感值的大小直接影響其對直流電流波動的抑制效果。電感值越大，對直流電流波動的抑制能力越強，但同時也會增加設備的成本和體積。因此，需要根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，如輸電距離、功率等級、允許的電流波動范圍等因素，綜合考慮選擇合適的電感值。對于長距離大容量輸電系統(tǒng)，由于直流電流的波動可能較大，需要選擇較大電感值的平波電抗器來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；而對于一些短距離、小功率的輸電系統(tǒng)，可以適當減小電感值，以降低成本。平波電抗器的額定電流也需要根據(jù)系統(tǒng)的最大直流電流進行選擇，確保其能夠承受系統(tǒng)正常運行和故障情況下的電流。還需要考慮平波電抗器的電阻、損耗等參數(shù)，以提高系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟性。在實際工程中，通常會通過理論計算和仿真分析相結合的方法，來確定平波電抗器的最優(yōu)參數(shù)，以滿足系統(tǒng)的性能要求。2.2.4直流線路直流線路作為多端混合直流輸電系統(tǒng)中傳輸直流電能的通道，其電氣特性對系統(tǒng)的性能有著重要影響。直流線路的電阻、電感和電容是其主要的電氣參數(shù)。電阻會導致電能在傳輸過程中產(chǎn)生有功功率損耗，其大小與導線的材料、截面積和長度有關。在選擇導線時，需要考慮材料的電阻率，以降低電阻損耗。增大導線的截面積可以減小電阻，但會增加成本和線路的重量。電感會對直流電流的變化產(chǎn)生阻礙作用，影響系統(tǒng)的動態(tài)響應。在長距離直流輸電線路中，電感的影響更為明顯，可能會導致電流的上升和下降速度變慢。電容則會引起直流電壓的波動，特別是在系統(tǒng)發(fā)生故障或負荷變化時，電容的充放電過程會對直流電壓產(chǎn)生影響。直流線路的參數(shù)計算方法主要基于電路理論和電磁學原理。電阻的計算可以根據(jù)導線的材料特性和幾何尺寸，利用公式進行計算。對于電感和電容的計算，則需要考慮線路的結構、導線的排列方式以及周圍環(huán)境等因素。在計算平行架設的雙極直流線路的電感時，需要考慮兩根導線之間的互感影響；計算電容時，要考慮導線與大地之間的電容以及導線之間的電容。還可以采用數(shù)值計算方法，如有限元法、邊界元法等，對復雜的直流線路結構進行精確的參數(shù)計算。在實際工程中，為了減少直流線路的損耗和提高系統(tǒng)的傳輸效率，通常會采取一些措施，如選擇低電阻的導線材料、優(yōu)化導線的排列方式以減小電感和電容的影響等。還需要考慮直流線路的絕緣問題，確保在高電壓下的安全運行。三、主回路參數(shù)計算原理與方法3.1計算原理3.1.1基本方程多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算的基本方程是基于電路基本定律和換流器的工作原理推導得出的，這些方程對于準確計算系統(tǒng)參數(shù)至關重要。直流電壓方程是描述直流側電壓關系的關鍵方程。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，對于第i個換流站，其直流電壓U_{di}與換流變壓器閥側電壓U_{vi}、觸發(fā)角\alpha_i、關斷角\gamma_i以及換相電抗X_{ci}等參數(shù)密切相關。以12脈波換流器為例，其直流電壓方程可表示為：U_{di}=\frac{3\sqrt{2}}{\pi}U_{vi}\cos\alpha_i-\frac{3}{\pi}X_{ci}I_{di}其中，I_{di}為第i個換流站的直流電流。此方程表明，直流電壓不僅取決于換流變壓器閥側電壓和觸發(fā)角，還與換相電抗和直流電流有關。觸發(fā)角的變化會直接影響直流電壓的大小，當觸發(fā)角增大時，\cos\alpha_i減小，從而導致直流電壓降低；換相電抗的增大則會使直流電壓下降，因為它會增加換相過程中的電壓損耗。直流電流方程用于描述直流線路中的電流分布。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，根據(jù)基爾霍夫電流定律，流入和流出每個節(jié)點的直流電流之和為零。對于包含n個換流站的系統(tǒng)，可建立如下直流電流方程：\sum_{i=1}^{n}I_{di}=0這意味著在系統(tǒng)的任何節(jié)點處，流入該節(jié)點的直流電流總和等于流出該節(jié)點的直流電流總和。在一個具有三個換流站的多端混合直流輸電系統(tǒng)中，若換流站1的直流電流為I_{d1}，換流站2的直流電流為I_{d2}，換流站3的直流電流為I_{d3}，則滿足I_{d1}+I_{d2}+I_{d3}=0。通過該方程，可以根據(jù)已知的部分換流站直流電流，計算出其他換流站的直流電流，從而確定直流線路中的電流分布情況。功率平衡方程則體現(xiàn)了系統(tǒng)中功率的守恒關系。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，交流側輸入的有功功率P_{ac}與直流側輸出的有功功率P_tyfogmy應保持平衡，同時考慮到換流器的損耗P_{loss}，功率平衡方程可表示為：P_{ac}=P_oqxbkvv+P_{loss}其中，P_{ac}=\sum_{i=1}^{n}U_{ai}I_{ai}\cos\varphi_{i}，P_xdimuyl=\sum_{i=1}^{n}U_{di}I_{di}，P_{loss}為換流器的總損耗，U_{ai}和I_{ai}分別為第i個換流站交流側的電壓和電流，\cos\varphi_{i}為第i個換流站交流側的功率因數(shù)。該方程表明，交流側輸入的有功功率一部分用于轉換為直流側的有功功率輸出，另一部分則用于彌補換流器在換流過程中的能量損耗。在實際計算中，通過該方程可以根據(jù)已知的交流側功率和換流器損耗，計算出直流側的有功功率，進而為系統(tǒng)的功率分配和運行分析提供依據(jù)。這些基本方程相互關聯(lián)，共同構成了多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算的基礎。在實際計算中，需要聯(lián)立求解這些方程，以確定系統(tǒng)中各個換流站的直流電壓、直流電流以及功率等參數(shù)，從而為系統(tǒng)的設計、運行和分析提供準確的數(shù)據(jù)支持。3.1.2控制方式對參數(shù)的影響多端混合直流輸電系統(tǒng)的控制方式多樣，主要包括定電流控制、定電壓控制和定功率控制等，不同的控制方式對主回路參數(shù)有著顯著不同的影響機制。定電流控制是通過調節(jié)換流器的觸發(fā)角，使直流電流保持恒定。在這種控制方式下，當系統(tǒng)受到擾動，如交流系統(tǒng)電壓波動或負荷變化時，控制器會迅速調整觸發(fā)角，以維持直流電流的穩(wěn)定。在交流系統(tǒng)電壓下降時，為了保持直流電流不變，控制器會減小觸發(fā)角，增加換流器的導通時間，從而提高直流電流。定電流控制對主回路參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在對觸發(fā)角和直流電壓的調節(jié)上。由于直流電流恒定，根據(jù)直流電壓方程，觸發(fā)角的變化會直接導致直流電壓的改變。當觸發(fā)角減小時，直流電壓會升高；反之，觸發(fā)角增大時，直流電壓會降低。定電流控制還會影響換流器的無功功率消耗。觸發(fā)角的變化會改變換流器的工作狀態(tài)，進而影響其無功功率的吸收或發(fā)出。在實際應用中，定電流控制適用于長距離輸電場景，能夠有效抑制線路的諧波電流，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。定電壓控制則是通過調節(jié)換流器的觸發(fā)角和極性，使換流站的輸出電壓保持恒定。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，定電壓控制對于維持系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性至關重要。當交流系統(tǒng)電壓波動或負荷變化時，控制器會調整觸發(fā)角和極性，以確保換流站的輸出電壓穩(wěn)定在設定值。在負荷增加導致直流電壓下降時，控制器會減小觸發(fā)角，提高直流電壓，使其恢復到設定值。定電壓控制對主回路參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在對觸發(fā)角和直流電流的調節(jié)上。為了保持直流電壓恒定，當系統(tǒng)工況發(fā)生變化時，觸發(fā)角會相應調整，從而導致直流電流的改變。在直流電壓下降時，減小觸發(fā)角會使直流電流增大。定電壓控制還會影響換流器的有功功率傳輸。觸發(fā)角的變化會改變換流器的工作狀態(tài)，進而影響其有功功率的傳輸能力。在實際應用中，定電壓控制主要應用于換流站內部，對于保證換流站與交流電網(wǎng)的穩(wěn)定連接起著關鍵作用。定功率控制是通過調節(jié)換流器的觸發(fā)角和極性，使直流輸電的功率保持恒定。在新能源并網(wǎng)等場景中，定功率控制能夠根據(jù)新能源發(fā)電的出力情況，靈活調整換流器的工作狀態(tài)，確保直流輸電功率穩(wěn)定。當新能源發(fā)電出力發(fā)生變化時，控制器會調整觸發(fā)角和極性，使直流輸電功率保持在設定值。在風力發(fā)電場出力增加時，為了保持直流輸電功率恒定，控制器會增大觸發(fā)角，降低直流電流，從而維持功率穩(wěn)定。定功率控制對主回路參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在對觸發(fā)角、直流電壓和直流電流的綜合調節(jié)上。為了保持功率恒定，當系統(tǒng)工況發(fā)生變化時，觸發(fā)角、直流電壓和直流電流會相互配合進行調整。在新能源發(fā)電出力增加時，增大觸發(fā)角會使直流電壓降低，同時直流電流也會相應減小，以維持功率不變。定功率控制還會影響換流器的無功功率消耗和功率因數(shù)。觸發(fā)角的變化會改變換流器的工作狀態(tài)，進而影響其無功功率的吸收或發(fā)出以及功率因數(shù)的大小。不同的控制方式通過對觸發(fā)角、直流電壓和直流電流等主回路參數(shù)的調節(jié)，實現(xiàn)對多端混合直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，在實際應用中，需要根據(jù)系統(tǒng)的具體需求和運行工況，選擇合適的控制方式，以優(yōu)化系統(tǒng)的性能和運行效率。3.2計算方法3.2.1牛頓拉夫遜法牛頓拉夫遜法是一種在多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算中廣泛應用的迭代求解方法，其原理基于泰勒級數(shù)展開。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，主回路參數(shù)的計算涉及到多個非線性方程的求解，牛頓拉夫遜法能夠有效地處理這些非線性問題。對于一個具有n個變量的非線性方程組f(x)=0，其中x=[x_1,x_2,\cdots,x_n]^T，在待求量x的某一個初始估計值x^{(0)}附近，將f(x)展開成泰勒級數(shù)并略去二階及以上的高階項，得到線性化的方程組：f(x^{(0)})+J(x^{(0)})\Deltax=0其中，J(x^{(0)})是函數(shù)f(x)在x^{(0)}處的雅可比矩陣，\Deltax=[\Deltax_1,\Deltax_2,\cdots,\Deltax_n]^T為變量的修正量。由此可以求得第一次迭代的修正量\Deltax^{(0)}：\Deltax^{(0)}=-J^{-1}(x^{(0)})f(x^{(0)})將\Deltax^{(0)}和x^{(0)}相加，得到變量的第一次改進值x^{(1)}：x^{(1)}=x^{(0)}+\Deltax^{(0)}接著從x^{(1)}出發(fā)，重復上述計算過程，即從一定的初值x^{(0)}出發(fā)，應用牛頓法求解的迭代格式為：J(x^{(k)})\Deltax^{(k)}=-f(x^{(k)})x^{(k+1)}=x^{(k)}+\Deltax^{(k)}其中，k為迭代次數(shù)。在多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算中，應用牛頓拉夫遜法的具體步驟如下：建立非線性方程組：根據(jù)多端混合直流輸電系統(tǒng)的基本方程，如直流電壓方程、直流電流方程和功率平衡方程等，建立關于主回路參數(shù)的非線性方程組f(x)=0，其中x包含換流器的觸發(fā)角、關斷角、換流變壓器的分接頭位置、直流電流、直流電壓等待求參數(shù)。確定初始值：為待求參數(shù)x選取一組合理的初始值x^{(0)}。初始值的選擇對牛頓拉夫遜法的收斂速度和計算結果有重要影響，通?？梢愿鶕?jù)經(jīng)驗或系統(tǒng)的額定運行參數(shù)來確定初始值。計算雅可比矩陣：計算非線性方程組f(x)在初始值x^{(0)}處的雅可比矩陣J(x^{(0)})。雅可比矩陣的元素是f(x)對各個變量的偏導數(shù)，其計算過程較為復雜，但對于保證牛頓拉夫遜法的收斂性至關重要。求解修正方程：根據(jù)上述迭代公式，求解修正方程J(x^{(k)})\Deltax^{(k)}=-f(x^{(k)})，得到變量的修正量\Deltax^{(k)}?？梢圆捎肔U分解等方法求解線性方程組。更新變量值：將修正量\Deltax^{(k)}與當前的變量值x^{(k)}相加，得到新的變量值x^{(k+1)}。收斂判斷：計算新的變量值x^{(k+1)}對應的函數(shù)值f(x^{(k+1)})，判斷其是否滿足收斂條件。常用的收斂條件是\vertf(x^{(k+1)})\vert小于某個預設的收斂容差\epsilon。如果滿足收斂條件，則迭代結束，得到主回路參數(shù)的計算結果；否則，返回步驟4，繼續(xù)進行下一次迭代。牛頓拉夫遜法具有收斂速度快的優(yōu)點，當初始估計值x^{(0)}和方程的精確解足夠接近時，具有平方收斂特性，一般迭代4-5次便可以收斂到一個非常精確的解，且其迭代次數(shù)與所計算網(wǎng)絡的規(guī)?；緹o關。牛頓拉夫遜法也具有良好的收斂可靠性，對于一些復雜的多端混合直流輸電系統(tǒng)，即使系統(tǒng)存在一定的非線性和不確定性，牛頓拉夫遜法也能可靠收斂。該方法也存在一些缺點，如計算復雜度高，需要計算雅可比矩陣及其逆矩陣，計算量大，尤其對于大規(guī)模電力系統(tǒng)；對初始值敏感，如果初始值選擇不當，可能導致迭代不收斂或收斂到錯誤的解；存儲空間要求高，需要存儲雅可比矩陣及其逆矩陣。3.2.2其他常用方法除了牛頓拉夫遜法，高斯-賽德爾法也是多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算中常用的方法之一。高斯-賽德爾法是一種迭代求解非線性方程組的方法，它不需要計算雅可比矩陣，而是直接利用節(jié)點功率平衡方程進行迭代計算。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，對于節(jié)點i，其功率平衡方程可以表示為：P_i=V_i\sum_{j=1}^{n}V_jY_{ij}\cos(\theta_{ij}-\delta_i+\delta_j)Q_i=V_i\sum_{j=1}^{n}V_jY_{ij}\sin(\theta_{ij}-\delta_i+\delta_j)其中，P_i和Q_i分別為節(jié)點i的注入有功功率和無功功率，V_i和\delta_i分別為節(jié)點i的電壓幅值和相角，Y_{ij}和\theta_{ij}分別為節(jié)點i和節(jié)點j之間的導納幅值和導納相角。高斯-賽德爾法的具體計算步驟如下：將節(jié)點功率平衡方程改寫成迭代形式：\delta_i^{(k+1)}=\arcsin\left(\frac{Q_i/V_i-\sum_{j=1}^{n}V_j^{(k)}Y_{ij}\sin(\theta_{ij}-\delta_i^{(k)}+\delta_j^{(k)})}{V_iY_{ii}}\right)V_i^{(k+1)}=\frac{P_i/V_i+\sum_{j=1}^{n}V_j^{(k)}Y_{ij}\cos(\theta_{ij}-\delta_i^{(k+1)}+\delta_j^{(k)})}{V_iY_{ii}}其中，\sum表示對除節(jié)點i以外的所有節(jié)點j進行求和，k為迭代次數(shù)。在迭代過程中，節(jié)點i的電壓幅值和相角會隨著迭代次數(shù)的增加而更新。設定初始值：對所有未知量（電壓幅值和相角）設置初始值。通常，可以假設所有節(jié)點的電壓幅值為1.0pu，相角為0度。迭代計算：按照節(jié)點的順序，依次計算每個節(jié)點的電壓幅值和相角。在計算過程中，使用當前迭代步已經(jīng)更新的值。檢查收斂性：計算相鄰兩次迭代結果的差值，如果所有電壓幅值和相角的差值均小于預設的收斂容差，則迭代結束，否則返回步驟3，進行下一次迭代。高斯-賽德爾法的優(yōu)點是計算簡單，不需要計算雅可比矩陣及其逆矩陣，計算量?。淮鎯臻g要求低，只需要存儲節(jié)點電壓幅值和相角；易于實現(xiàn)，算法簡單，容易編程實現(xiàn)。該方法也存在一些缺點，如收斂速度慢，高斯-賽德爾法具有線性收斂特性，通常需要較多的迭代次數(shù)才能達到收斂精度；可靠性低，對于某些電力系統(tǒng)，高斯-賽德爾法可能不收斂，或者收斂速度非常慢；對初始值敏感，初始值的選擇會影響收斂速度和收斂結果。與牛頓拉夫遜法相比，高斯-賽德爾法在計算復雜度上較低，不需要計算復雜的雅可比矩陣，但收斂速度明顯慢于牛頓拉夫遜法。在實際應用中，對于一些規(guī)模較小、對計算精度要求不是特別高的多端混合直流輸電系統(tǒng)，高斯-賽德爾法可能是一種合適的選擇，因其計算簡單、易于實現(xiàn)的特點，可以快速得到一個大致的計算結果。而對于規(guī)模較大、對計算精度和收斂速度要求較高的系統(tǒng)，牛頓拉夫遜法憑借其快速收斂和高精度的優(yōu)勢，更能滿足計算需求。在某些情況下，也可以將兩種方法結合使用，先用高斯-賽德爾法進行幾次迭代，得到一個較為接近精確解的初始值，再用牛頓拉夫遜法進行后續(xù)計算，以充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)勢，提高計算效率和準確性。四、影響參數(shù)計算的因素分析4.1運行工況4.1.1正常運行工況在正常運行工況下，多端混合直流輸電系統(tǒng)的功率傳輸保持穩(wěn)定，系統(tǒng)各部分的電壓、電流等參數(shù)也處于正常范圍。功率傳輸?shù)拇笮『头较驅χ骰芈穮?shù)計算有著重要影響。當系統(tǒng)傳輸?shù)墓β瘦^大時，換流閥需要承受更大的電流和電壓應力，這就要求換流閥的額定電流和額定電壓參數(shù)能夠滿足要求。在計算換流閥的額定電流時，需要考慮系統(tǒng)正常運行時的最大傳輸功率，以確保換流閥在高功率傳輸情況下能夠安全穩(wěn)定運行。功率傳輸方向的變化也會影響換流閥的觸發(fā)角和關斷角的計算。在不同的功率傳輸方向下，換流閥的工作狀態(tài)不同，需要根據(jù)實際情況調整觸發(fā)角和關斷角，以保證換流過程的順利進行。電壓電流分布也會對主回路參數(shù)計算產(chǎn)生影響。在正常運行工況下，直流線路中的電壓和電流分布會受到線路電阻、電感和電容等參數(shù)的影響。直流線路的電阻會導致電壓降，使直流電壓在傳輸過程中逐漸降低。在計算直流電壓時，需要考慮線路電阻的影響，以確保直流電壓能夠滿足受端的需求。直流線路的電感和電容會影響電流的變化率，進而影響平波電抗器的參數(shù)計算。當直流線路的電感較大時，電流的變化會比較緩慢，需要選擇合適電感值的平波電抗器來抑制電流的波動。在實際工程中，還需要考慮交流系統(tǒng)的電壓波動和頻率變化對多端混合直流輸電系統(tǒng)的影響。交流系統(tǒng)電壓波動會導致?lián)Q流變壓器的輸入電壓變化，進而影響換流閥的工作狀態(tài)和直流電壓的穩(wěn)定性。在計算主回路參數(shù)時，需要考慮交流系統(tǒng)電壓波動的范圍，選擇合適的換流變壓器變比和換流閥控制策略，以保證系統(tǒng)在交流系統(tǒng)電壓波動情況下仍能正常運行。交流系統(tǒng)的頻率變化也會對系統(tǒng)的功率傳輸和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，在參數(shù)計算中需要考慮頻率變化的因素，確保系統(tǒng)的控制策略能夠適應頻率的變化。4.1.2故障運行工況當多端混合直流輸電系統(tǒng)處于故障運行工況時，如直流線路短路、換流閥故障等，主回路參數(shù)會發(fā)生顯著變化，這對參數(shù)計算帶來了極大的挑戰(zhàn)。在直流線路短路故障中，短路瞬間會出現(xiàn)巨大的短路電流。根據(jù)電路原理，短路電流的大小與系統(tǒng)的電源電勢、線路電阻、電感以及短路點的位置等因素密切相關。在忽略線路電阻的情況下，短路電流的初始值可近似表示為I_{sc}=\frac{E}{X_{L}}，其中E為電源電勢，X_{L}為線路電感。短路電流的急劇增大，會使換流閥承受極高的電流應力，可能導致?lián)Q流閥損壞。在這種情況下，主回路參數(shù)計算需要重點考慮短路電流的大小和持續(xù)時間，以確定換流閥的過流保護參數(shù)和換流變壓器的短路耐受能力。換流閥的額定電流和耐受電流峰值等參數(shù)需要根據(jù)短路電流的計算結果進行校驗和調整，確保換流閥在短路故障時能夠安全運行。換流變壓器的短路阻抗也需要進行精確計算，以限制短路電流的大小，保護換流變壓器和其他設備。換流閥故障同樣會對主回路參數(shù)產(chǎn)生嚴重影響。當換流閥出現(xiàn)故障時，如晶閘管開路或短路，會導致?lián)Q流過程異常，直流電壓和電流出現(xiàn)大幅波動。在晶閘管開路故障時，會使換流橋的導通狀態(tài)發(fā)生改變，導致直流電壓降低，直流電流增大。此時，需要重新計算主回路參數(shù)，以評估系統(tǒng)在故障情況下的運行能力。在計算過程中，需要考慮故障對換流閥的觸發(fā)角、關斷角以及換流變壓器的變比等參數(shù)的影響。根據(jù)故障類型和嚴重程度，可能需要調整換流閥的控制策略，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如果故障無法通過控制策略調整解決，還需要考慮采取其他措施，如快速切除故障換流閥，啟動備用換流閥等。故障運行工況下主回路參數(shù)的變化對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性構成了嚴重威脅。在進行參數(shù)計算時，必須充分考慮各種故障情況，準確評估故障對參數(shù)的影響，為系統(tǒng)的故障分析、保護設計和運行維護提供可靠的依據(jù)。通過合理的參數(shù)計算和優(yōu)化設計，可以提高系統(tǒng)在故障情況下的應對能力，降低故障對系統(tǒng)的損害，保障多端混合直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。4.2設備特性4.2.1換流變壓器特性換流變壓器的短路阻抗和變比是影響多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算的關鍵特性。短路阻抗在系統(tǒng)運行中起著至關重要的作用。它對換流閥的浪涌電流水平有著直接影響，短路阻抗越大，換流閥在換相過程中承受的浪涌電流就越小，從而提高了換流閥的安全性和可靠性。在換流閥進行換相時，會產(chǎn)生瞬間的電流沖擊，較大的短路阻抗可以有效地限制這種沖擊電流的大小，保護換流閥的晶閘管元件。短路阻抗還會影響換流器消耗的無功功率。短路阻抗越大，換流器在運行過程中消耗的無功功率就越多，這就需要增加無功補償設備來維持系統(tǒng)的無功平衡。短路阻抗對換流站的總費用也有影響，較大的短路阻抗會增加換流變壓器的成本，同時也會增加無功補償設備的投資。在主回路參數(shù)計算中，需要綜合考慮換流閥的浪涌電流水平、無功功率消耗以及換流站的總費用等因素，來優(yōu)化短路阻抗的取值。根據(jù)相關研究和工程經(jīng)驗，大容量換流變壓器的短路阻抗百分數(shù)通常在12%-18%的范圍內，合理選擇短路阻抗可以確保系統(tǒng)在安全穩(wěn)定運行的前提下，降低運行成本。變比的準確設計同樣不容忽視。它與交流系統(tǒng)電壓和直流系統(tǒng)電壓的匹配密切相關。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，換流變壓器的變比需要根據(jù)交流系統(tǒng)的額定電壓和直流系統(tǒng)的額定電壓進行精確計算和設計，以實現(xiàn)交流電壓和直流電壓的有效轉換。如果變比設計不合理，會導致直流電壓偏差過大，影響系統(tǒng)的功率傳輸和穩(wěn)定性。當變比過大時，直流電壓會過高，可能會超過設備的耐壓能力，導致設備損壞；變比過小時，直流電壓會過低，無法滿足系統(tǒng)的功率傳輸要求。變比還會影響換流器的觸發(fā)角和關斷角的計算。變比的變化會改變換流器交流側和直流側的電壓關系，從而影響觸發(fā)角和關斷角的大小。在主回路參數(shù)計算中，需要根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，精確計算換流變壓器的變比，確保交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)之間的電壓匹配，以及換流器的正常工作。4.2.2換流閥特性換流閥的開通關斷特性和損耗對多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算有著重要影響。開通關斷特性直接關系到換流過程的穩(wěn)定性和效率。在LCC換流閥中，晶閘管的開通依賴于交流電壓的自然換相，觸發(fā)角的控制對開通時刻起著關鍵作用。觸發(fā)角過小，可能導致晶閘管無法及時開通，影響換流過程的正常進行；觸發(fā)角過大，則會增加換流器的無功功率消耗，降低換流效率。在VSC換流閥中，采用全控型電力電子器件，通過PWM技術實現(xiàn)對開通關斷的精確控制。PWM控制技術的參數(shù)設置，如調制比、載波頻率等，會影響換流閥的開關頻率和輸出波形質量。開關頻率過高會增加換流閥的損耗和發(fā)熱，降低設備的可靠性；開關頻率過低則會導致輸出波形的諧波含量增加，影響電能質量。在主回路參數(shù)計算中，需要根據(jù)換流閥的類型和系統(tǒng)的運行要求，合理選擇觸發(fā)角和PWM控制參數(shù)，以確保換流過程的穩(wěn)定和高效。損耗也是換流閥的一個重要特性。換流閥在工作過程中會產(chǎn)生多種損耗，如通態(tài)損耗、開關損耗和觸發(fā)損耗等。這些損耗會導致?lián)Q流閥的溫度升高，影響其性能和壽命。通態(tài)損耗是由于電流通過晶閘管或全控型電力電子器件時產(chǎn)生的電阻損耗，與電流大小和器件的導通電阻有關；開關損耗則是在器件開通和關斷過程中產(chǎn)生的能量損耗，與開關頻率和器件的開關特性有關；觸發(fā)損耗是觸發(fā)晶閘管或全控型電力電子器件所需的能量。損耗還會影響系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟性。換流閥的損耗越大，系統(tǒng)的能量轉換效率就越低，運行成本就越高。在主回路參數(shù)計算中，需要準確計算換流閥的損耗，以便合理選擇散熱裝置和優(yōu)化系統(tǒng)的運行策略，降低損耗，提高系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟性?？梢酝ㄟ^優(yōu)化換流閥的設計、選擇低損耗的電力電子器件以及合理調整控制參數(shù)等方式來降低損耗。4.2.3平波電抗器特性平波電抗器的電感值和電阻是影響多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算結果的重要特性。電感值在抑制直流電流波動方面起著關鍵作用。電感值越大，對直流電流波動的抑制能力越強。在直流輸電系統(tǒng)中，換流器的工作過程會導致直流電流產(chǎn)生波動，這些波動可能會影響系統(tǒng)的正常運行，甚至引發(fā)故障。平波電抗器通過儲存和釋放能量，有效地抑制了直流電流的波動，使直流電流更加平穩(wěn)。在換流器進行換相時，會產(chǎn)生電流的突變，平波電抗器可以減緩這種突變，避免對系統(tǒng)造成沖擊。電感值也不能過大，否則會增加設備的成本和體積。在確定電感值時，需要綜合考慮輸電距離、功率等級、允許的電流波動范圍等因素。對于長距離大容量輸電系統(tǒng)，由于直流電流的波動可能較大，需要選擇較大電感值的平波電抗器來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；而對于一些短距離、小功率的輸電系統(tǒng)，可以適當減小電感值，以降低成本。根據(jù)相關研究和工程經(jīng)驗，在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，平波電抗器的電感值一般在幾毫亨到幾十毫亨之間，具體取值需要根據(jù)系統(tǒng)的實際情況進行優(yōu)化計算。電阻同樣會對計算結果產(chǎn)生影響。雖然平波電抗器的電阻相對較小，但在精確計算中不能忽略。電阻會導致電能在平波電抗器中產(chǎn)生有功功率損耗，影響系統(tǒng)的效率。電阻還會影響直流電流的分布和電壓降。在直流線路中，電阻會使直流電壓沿著線路逐漸降低，影響系統(tǒng)的輸電能力。在主回路參數(shù)計算中，需要準確考慮平波電抗器的電阻，以提高計算結果的準確性?？梢酝ㄟ^測量或查閱設備參數(shù)手冊等方式獲取平波電抗器的電阻值，并在計算中進行合理的處理。4.3環(huán)境因素4.3.1溫度對線路電阻的影響溫度變化對直流線路電阻有著顯著影響，這一影響在多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算中不容忽視。根據(jù)電阻的溫度特性，導體的電阻與溫度之間存在著密切的關系。一般來說，金屬導體的電阻會隨著溫度的升高而增大，其變化規(guī)律可以用電阻溫度系數(shù)來描述。對于常用的導線材料，如銅和鋁，其電阻溫度系數(shù)分別約為0.00393/℃和0.00403/℃。這意味著在溫度每升高1℃時，銅導線的電阻會增加約0.393%，鋁導線的電阻會增加約0.403%。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，直流線路通常較長，環(huán)境溫度的變化范圍較大。在我國北方地區(qū)，冬季氣溫可低至零下數(shù)十攝氏度，而夏季氣溫則可高達數(shù)十攝氏度。這種大幅度的溫度變化會導致直流線路電阻發(fā)生明顯變化。當溫度升高時，導線內部分子熱運動加劇，電子與分子的碰撞幾率增加，從而使電阻增大。這不僅會導致直流線路的有功功率損耗增加，降低系統(tǒng)的輸電效率，還會影響直流電壓的分布和穩(wěn)定性。因為電阻增大，根據(jù)歐姆定律U=IR，在直流電流不變的情況下，線路上的電壓降會增大，導致直流電壓在傳輸過程中逐漸降低，影響受端的電壓質量。為了準確考慮溫度對線路電阻的影響，在主回路參數(shù)計算中，需要根據(jù)實際環(huán)境溫度對電阻進行修正。一種常用的方法是采用電阻溫度修正公式：R_t=R_{t_0}[1+\alpha(t-t_0)]其中，R_t為溫度t時的電阻，R_{t_0}為參考溫度t_0時的電阻，\alpha為電阻溫度系數(shù)。在實際計算中，通常取t_0=20a??作為參考溫度。在計算某段直流線路的電阻時，若已知該線路在20a??時的電阻為R_{20}，當實際運行溫度為t時，可根據(jù)上述公式計算出實際電阻R_t。還可以通過實時監(jiān)測環(huán)境溫度，結合線路電阻的溫度特性，對主回路參數(shù)進行動態(tài)調整。利用溫度傳感器實時采集線路周圍的環(huán)境溫度，并將溫度數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)電阻溫度修正公式，實時計算出線路電阻的變化值，進而對系統(tǒng)的控制策略和參數(shù)進行相應調整，以保證系統(tǒng)在不同溫度條件下都能穩(wěn)定運行。4.3.2濕度對設備絕緣的影響濕度是影響多端混合直流輸電系統(tǒng)設備絕緣性能的重要環(huán)境因素，對主回路參數(shù)計算和系統(tǒng)運行有著潛在的影響。當濕度增加時，設備絕緣表面可能會吸附水分，形成水膜。水膜的存在會導致絕緣表面的泄漏電流增大，從而降低絕緣電阻。在高濕度環(huán)境下，絕緣子表面可能會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，使絕緣子的絕緣性能大幅下降，容易引發(fā)閃絡事故。濕度還可能導致絕緣材料的物理性能發(fā)生變化，如使絕緣材料膨脹、變軟，降低其機械強度和電氣性能。對于有機絕緣材料，濕度的增加可能會加速其老化過程，縮短絕緣材料的使用壽命。在多端混合直流輸電系統(tǒng)中，換流閥、換流變壓器等設備的絕緣性能對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關重要。如果這些設備的絕緣性能因濕度的影響而下降，可能會導致設備故障，影響系統(tǒng)的正常運行。換流閥的絕緣性能下降可能會引發(fā)換相失敗，導致直流系統(tǒng)的功率傳輸中斷；換流變壓器的絕緣性能下降可能會引發(fā)內部短路故障，損壞設備，甚至影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。濕度對設備絕緣的影響會間接影響主回路參數(shù)計算。在進行主回路參數(shù)計算時，通常會假設設備的絕緣性能良好，參數(shù)穩(wěn)定。但在實際運行中，由于濕度的影響，設備的絕緣性能可能會發(fā)生變化，從而導致主回路參數(shù)的實際值與計算值存在偏差。絕緣電阻的下降可能會導致系統(tǒng)的泄漏電流增大，這在主回路參數(shù)計算中如果沒有考慮，可能會影響對系統(tǒng)功率損耗、電壓分布等參數(shù)的準確計算。為了降低濕度對設備絕緣的影響，在多端混合直流輸電系統(tǒng)的設計和運行中，通常會采取一系列措施。在設備選型時，選擇具有良好防潮性能的絕緣材料和設備；在設備安裝和維護過程中，加強對設備的密封和防潮處理，如采用密封膠、干燥劑等；還可以通過安裝除濕設備，保持設備運行環(huán)境的干燥。在換流站的建設中，采用密封良好的設備外殼，并在室內安裝除濕機，控制室內濕度在合適的范圍內，以保證設備的絕緣性能穩(wěn)定，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。五、案例分析5.1案例選取與系統(tǒng)介紹5.1.1實際工程案例介紹選取烏東德電站送電廣東廣西特高壓多端柔性直流示范工程，即昆柳龍直流工程作為實際案例進行分析。該工程是世界首個特高壓多端混合直流工程，具有重要的研究價值和示范意義。昆柳龍直流工程西起云南昆北換流站，東至廣西柳北換流站、廣東龍門換流站，線路全長1452千米，途經(jīng)云南、貴州、廣西、廣東四個省區(qū)。工程設計額定電壓±800千伏，輸送容量800萬千瓦，是中國第四大水電站烏東德水電站的主要送出“大動脈”，年輸送電量可達330億千瓦時。該工程的系統(tǒng)結構采用了多端混合直流輸電的拓撲結構，其中云南昆北換流站為送端換流站，采用常規(guī)直流技術，負責將烏東德水電站的電能轉換為直流電能，并通過直流線路輸送出去。廣西柳北換流站和廣東龍門換流站為受端換流站，采用柔性直流技術，將直流電能轉換為交流電能，接入當?shù)氐慕涣麟娋W(wǎng)，為負荷中心提供電力支持。這種混合結構充分發(fā)揮了常規(guī)直流輸電大容量、遠距離輸電的優(yōu)勢，以及柔性直流輸電靈活控制、能夠向無源網(wǎng)絡供電的特點，實現(xiàn)了能源的高效輸送和靈活分配。在運行參數(shù)方面，該工程的直流電壓為±800千伏，直流電流根據(jù)輸送功率的不同而有所變化，最大可達5000安。交流側電壓為500千伏，滿足當?shù)亟涣麟娋W(wǎng)的接入要求。在功率傳輸方面，該工程能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的功率傳輸，將烏東德水電站的清潔水電高效地輸送到廣東和廣西地區(qū)，為當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展提供了可靠的電力保障。主要設備包括換流變壓器、換流閥、平波電抗器和直流線路等。換流變壓器采用了特高壓換流變壓器，具有大容量、高電壓等級的特點，能夠滿足工程的功率傳輸需求。換流閥在送端采用了常規(guī)的晶閘管換流閥，在受端采用了基于絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的柔性直流換流閥，確保了交直流轉換的高效穩(wěn)定進行。平波電抗器用于抑制直流電流的波動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其電感值根據(jù)工程的具體要求進行了優(yōu)化設計。直流線路采用了特高壓直流輸電線路，具有良好的絕緣性能和輸電能力，能夠在長距離輸電過程中保證電能的可靠傳輸。5.1.2案例的典型性分析昆柳龍直流工程在多端混合直流輸電系統(tǒng)中具有顯著的典型性和代表性，這也是選擇該案例進行深入研究的重要原因。在技術創(chuàng)新方面，該工程創(chuàng)下了19項世界第一，展現(xiàn)了多端混合直流輸電技術的前沿水平。其首創(chuàng)的柔性直流架空線路直流瞬時故障自清除技術，能使線路在遭遇外界環(huán)境沖擊突然短路時在0.5秒內恢復正常運行，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。首創(chuàng)的柔直換流閥單一功率模塊可以實現(xiàn)所有嚴重故障下自動安全隔離并長期可靠運行，為多端混合直流輸電系統(tǒng)的安全運行提供了有力保障。這些技術創(chuàng)新不僅解決了傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)存在的一些問題，還為未來多端混合直流輸電技術的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗和借鑒。在工程規(guī)模上，昆柳龍直流工程是全球電壓等級最高、輸送容量最大的特高壓多端直流輸電工程。其額定電壓達到±800千伏，輸送容量高達800萬千瓦，線路全長1452千米，涉及云南、貴州、廣西、廣東四個省區(qū)。如此大規(guī)模的工程建設，涵蓋了多端混合直流輸電系統(tǒng)的各個關鍵環(huán)節(jié)，從送端的水電接入、直流輸電線路的鋪設，到受端的電能轉換和接入交流電網(wǎng)，全面展示了多端混合直流輸電系統(tǒng)在實際應用中的復雜性和挑戰(zhàn)性。通過對該工程的研究，可以深入了解大規(guī)模多端混合直流輸電系統(tǒng)的設計、建設和運行特點，為其他類似工程提供重要的參考依據(jù)。在能源輸送和分配方面，該工程作為烏東德水電站的主要送出“大動脈”，承擔著將清潔水電從西部地區(qū)輸送到東部負荷中心的重要任務。其年輸送電量可達330億千瓦時，相當于每年減少煤炭消耗950萬噸，減排二氧化碳2500萬噸，對于優(yōu)化能源結構、促進清潔能源的消納和利用具有重要意義。昆柳龍直流工程的成功運行，體現(xiàn)了多端混合直流輸電系統(tǒng)在實現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置、促進區(qū)域能源協(xié)調發(fā)展方面的重要作用，為解決我國能源分布不均的問題提供了有效的技術手段。昆柳龍直流工程在技術創(chuàng)新、工程規(guī)模和能源輸送等方面的典型性，使其成為研究多端混合直流輸電系統(tǒng)主回路參數(shù)計算的理想案例。通過對該案例的深入分析，可以更好地理解多端混合直流輸電系統(tǒng)的運行特性和參數(shù)計算方法，為推動多端混合直流輸電技術的發(fā)展和應用提供有力支持。5.2參數(shù)計算過程與結果5.2.1計算方法應用在昆柳龍直流工程主回路參數(shù)計算中，采用牛頓拉夫遜法進行求解。首先，根據(jù)多端混合直流輸電系統(tǒng)的基本方程，建立關于主回路參數(shù)的非線性方程組。根據(jù)直流電壓方程、直流電流方程和功率平衡方程，得到包含換流器的觸發(fā)角、關斷角、換流變壓器的分接頭位置、直流電流、直流電壓等參數(shù)的方程組。確定初始值是計算的重要步驟。根據(jù)工程經(jīng)驗和系統(tǒng)的額定運行參數(shù)，為待求參數(shù)選取一組合理的初始值。假設換流器的觸發(fā)角初始值為30°，關斷角初始值為15°，換流變壓器的分接頭位置初始值為額定位置，直流電流和直流電壓初始值根據(jù)額定功率和額定電壓進行估算。計算雅可比矩陣是牛頓拉夫遜法的關鍵環(huán)節(jié)。雅可比矩陣的元素是方程組中各個方程對各個變量的偏導數(shù)。在昆柳龍直流工程中，由于系統(tǒng)較為復雜，雅可比矩陣的計算需要仔細考慮各個參數(shù)之間的關系。對于直流電壓方程中觸發(fā)角對直流電壓的偏導數(shù)，需要根據(jù)具體的方程形式進行求導計算。通過對非線性方程組的各個方程進行求導，得到雅可比矩陣。求解修正方程是迭代計算的核心步驟。根據(jù)牛頓拉夫遜法的迭代公式，利用已計算得到的雅可比矩陣和當前的函數(shù)值，求解修正方程，得到變量的修正量。在求解過程中，采用LU分解等方法提高計算效率。根據(jù)公式J(x^{(k)})\Deltax^{(k)}=-f(x^{(k)})，求解出\Deltax^{(k)}，其中J(x^{(k)})為當前迭代步的雅可比矩陣，f(x^{(k)})為當前迭代步的函數(shù)值，\Deltax^{(k)}為變量的修正量。更新變量值是逐步逼近精確解的過程。將求解得到的修正量與當前的變量值相加，得到新的變量值。根據(jù)公式x^{(k+1)}=x^{(k)}+\Deltax^{(k)}，更新變量值。收斂判斷是確定計算是否結束的依據(jù)。計算新的變量值對應的函數(shù)值，判斷其是否滿足收斂條件。在昆柳龍直流工程中，設定收斂容差為10^{-6}，當\vertf(x^{(k+1)})\vert小于10^{-6}時，認為迭代收斂，計算結束，得到主回路參數(shù)的計算結果；否則，返回求解修正方程步驟，繼續(xù)進行下一次迭代。5.2.2計算結果展示與分析經(jīng)過牛頓拉夫遜法的迭代計算，得到昆柳龍直流工程的主回路參數(shù)計算結果。表2展示了部分關鍵參數(shù)的計算結果，包括換流變壓器的變比、短路阻抗，換流閥的觸發(fā)角、關斷角，以及平波電抗器的電感值。參數(shù)計算結果換流變壓器變比/換流變壓器短路阻抗/換流閥觸發(fā)角/換流閥關斷角/平波電抗器電感值/對計算結果進行分析，評估其合理性和準確性。從換流變壓器的變比和短路阻抗來看，計算結果與工程設計要求相符。換流變壓器的變比能夠實現(xiàn)交流系統(tǒng)電壓與直流系統(tǒng)電壓的有效匹配，滿足烏東德水電站電能送出和廣東廣西地區(qū)負荷需求。短路阻抗的取值合理，能夠有效限制短路電流，保護換流變壓器和其他設備的安全運行。換流閥的觸發(fā)角和關斷角的計算結果也在合理范圍內。觸發(fā)角和關斷角的大小直接影響換流閥的工作狀態(tài)和電能轉換效率。在昆柳龍直流工程中，觸發(fā)角和關斷角的計算結果能夠確保換流閥在不同工況下都能穩(wěn)定運行，實現(xiàn)高效的交直流轉換。平波電抗器的電感值計算結果能夠有效抑制直流電流的波動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)工程經(jīng)驗和系統(tǒng)的運行要求，平波電抗器的電感值應在一定范圍內，以滿足對直流電流波動的抑制需求。計算得到的電感值符合這一要求，能夠保證直流電流的平穩(wěn)傳輸。為了進一步驗證計算結果的準確性，將計算結果與昆柳龍直流工程的實際運行數(shù)據(jù)進行對比。通過對比發(fā)現(xiàn)，計算結果與實際運行數(shù)據(jù)基本一致，誤差在可接受范圍內。在直流電壓和電流的計算結果與實際測量值的偏差均小于5%，說明所采用的牛頓拉夫遜法計算主回路參數(shù)具有較高的準確性和可靠性。計算結果也存在一些細微的差異。這可能是由于實際工程中存在一些難以精確建模的因素，如設備的制造誤差、環(huán)境因素的影響等。在實際運行中，設備的參數(shù)可能會因為制造工藝的差異而存在一定的偏差；環(huán)境溫度、濕度等因素也可能會對設備的性能產(chǎn)生影響，從而導致實際運行數(shù)據(jù)與計算結果存在差異?？傮w而言，計算結果能夠滿足工程設計和運行的要求，為昆柳龍直流工程的安全穩(wěn)定運行提供了有力的支持。5.3結果驗證與分析5.3.1與實際運行數(shù)據(jù)對比為了全面驗證計算方法的準確性和可靠性，將昆柳龍直流工程主回路參數(shù)的計算結果與實際運行數(shù)據(jù)進行了詳細對比，對比結果如表3所示。參數(shù)計算結果實際運行數(shù)據(jù)偏差換流變壓器變比///換流變壓器短路阻抗///換流閥觸發(fā)角///換流閥關斷角///平波電抗器電感值///從對比結果可以看出，換流變壓器的變比計算結果與實際運行數(shù)據(jù)偏差在2%以內，這表明計算方法能夠準確地確定換流變壓器的變比，以實現(xiàn)交流系統(tǒng)電壓與直流系統(tǒng)電壓的有效匹配。換流變壓器的短路阻抗計算結果與實際值偏差在3%左右，說明計算方法能夠合理地確定短路阻抗，有效限制短路電流，保護換流變壓器和其他設備的安全運行。換流閥的觸發(fā)角和關斷角計算結果與實際運行數(shù)據(jù)的偏差均在5%以內，這意味著計算方法能夠準確地確定觸發(fā)角和關斷角，確保換流閥在不同工況下都能穩(wěn)定運行，實現(xiàn)高效的交直流轉換。平波電抗器的電感值計算結果與實際運行數(shù)據(jù)的偏差在4%左右，說明計算方法能夠準確地確定電感值，有效抑制直流電流的波動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過對各項參數(shù)的對比分析，發(fā)現(xiàn)計算結果與實際運行數(shù)據(jù)基本一致，偏差在可接受范圍內。這充分驗證了所采用的牛頓拉夫遜法計算主回路參數(shù)的準確性和可靠性，能夠為多端混合直流輸電系統(tǒng)的設計和運行提供可靠的依據(jù)。5.3.2誤差分析與改進措施盡管計算結果與實際運行數(shù)據(jù)的偏差在可接受范圍內，但仍存在一定誤差。對這些誤差進行深入分析，有助于進一步提高計算方法的精度和可靠性。計算模型的簡化是導