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第1章　绪论1

1.1　高压直流输电概况1

1.2　高压直流输电运行特性及其与交流输电的比较2

1.2.1　技术性能3

1.2.2　可靠性5

1.2.3　经济性5

1.3　高压直流输电系统的结构和元件6

1.3.1　高压直流联络线的分类6

1.3.2　高压直流输电系统的元件8

第2章　换流器理论及特性方程10

2.1 阀特性10

2.2　换流器电路分析11

2.2.1　忽略电源电感的分析13

2.2.2　包括换相叠弧的分析18

2.3　整流器和逆变器的工作方式22

2.4　交流量和直流量之间的关系25

2.5　换流变压器的额定值27

2.6　多桥换流器27

第3章　高压直流输电系统的基本控制原理及其特性30

3.1　基本控制的原理30

3.1.1　基本控制方程及其选择30

3.1.2　控制特性32

3.1.3　基本控制原理的概括38

3.2　控制系统的实现39

3.3　启动、停运和潮流的逆转40

3.3.1　阀的闭锁和旁路40

3.3.2　启动、停运和潮流的逆转原理41

第4章　高压直流输电系统的谐波及其抑制43

4.1　高压直流输电系统的谐波43

4.1.1　换流站交流侧特征谐波43

4.1.2　换流站直流侧特征谐波45

4.1.3　非特征谐波45

4.2　谐波抑制装置的选择46

4.2.1　滤波装置46

4.2.2　平波电抗器47

4.3　交流滤波器设计48

4.3.1　设计的一般考虑48

4.3.2　各种滤波器的设计52

4.4　直流侧滤波器设计56

第5章　高压直流输电系统的故障和保护58

5.1　换流器的异常运行58

5.1.1　失通、误通58

5.1.2　换相失败58

5.1.3　整流站内部短路59

5.2　交流和直流系统故障的响应60

5.2.1　直流线路故障60

5.2.2　换流器故障61

5.2.3　交流系统故障61

5.3　高压直流输电系统主要保护的配置63

5.3.1　故障及其影响63

5.3.2　保护的原则64

5.3.3　换流器控制的保护功能65

5.3.4　传输线的行波保护66

5.3.5　差动保护66

5.3.6　过电流保护68

5.3.7　其他特殊保护68

5.3.8　装置保护70

第6章 多端和多馈入直流输电系统72

6.1 多端直流输电系统的结构和控制特性73

6.1.1　多端直流网络的结构73

6.1.2　基本控制特性75

6.2　多端直流控制系统的组成77

6.2.1　主控制77

6.2.2　极控制79

6.3　多馈入直流输电系统80

6.3.1　多馈入直流输电系统的分类80

6.3.2　多馈入直流输电系统的相关问题82

第7章　高压交直流输电系统的数学模型84

7.1　高压直流输电系统的元件模型84

7.1.1　换流器的稳态模型84

7.1.2　直流控制器的模型85

7.1.3　直流网络的模型87

7.1.4　交流网络的模型88

7.1.5　交直流系统的接口89

7.2　高压直流输电系统的线性状态空间模型90

7.2.1　概述90

7.2.2　直流网络和换流器模型91

7.2.3　控制模型92

7.3　稳定性研究中高压直流输电系统模型选择的一般原则93

7.3.1　直流系统模型93

7.3.2　建模细节选择的导则95

第8章　高压交直流系统的潮流分析97

8.1　交直流潮流问题和直流标幺系统98

8.1.1　交直流潮流问题的数学描述98

8.1.2　直流系统标幺方程99

8.2　交直流潮流的顺序解法99

8.2.1　换流器的稳态方程99

8.2.2　在高压侧母线处交流和直流接口100

8.2.3　在低压侧母线处交流和直流接口103

8.2.4　计及换流站的损耗105

8.3　交直流潮流的统一解法105

8.3.1　交直流潮流106

8.3.2　消除变量法108

第9章 交流系统和直流系统的交互作用116

9.1　交流系统强弱和交互作用的评估116

9.1.1　短路比和有效短路比116

9.1.2　多馈入交互作用因子119

9.1.3　有效惯性常数119

9.1.4　无功功率和交流系统的强度120

9.2　与弱交流系统相关的问题及其分析120

9.2.1　与弱交流系统相连的直流系统运行相关的问题120

9.2.2　与弱交流系统相关问题的解决方案122

9.3　换相失败及其预防122

9.3.1　换相失败的机理122

9.3.2　影响换相失败的因素124

9.3.3　换相失败的预防控制125

9.4　谐波不稳定性及其抑制126

9.4.1　谐波不稳定性的机理126

9.4.2　谐波不稳定的研究方法128

9.4.3　谐波不稳定的抑制方法129

9.5　动态过电压和控制设备133

9.5.1　动态过电压判据133

9.5.2　试验系统及其电压控制设备134

9.5.3　电压控制和故障恢复性能的比较136

第10章　高压交直流系统的性能分析和控制138

10.1 中点接入HVDC和FACTS的长输电线的功率传输能力138

10.1.1　简化模型分析138

10.1.2　长输电线传输能力139

10.1.3　换流变压器的影响140

10.1.4　数字仿真测试141

10.2　直流系统对功率振荡的阻尼作用141

10.2.1 HVDC联络线接于交流联络线中间的系统141

10.2.2　交、直流联络线并行系统147

10.2.3　高压直流系统约束的影响148

10.3　交直流相互作用的小信号分析151

10.3.1　交直流系统的小信号模型151

10.3.2　交直流相互作用的分析156

10.4　换流器的无功功率和电压控制160

10.4.1　换流器常规控制下的无功功率需求160

10.4.2　直流换流器的P-Q图161

10.4.3　直流换流器用于电压控制163

10.4.4　用直流换流器和SVC进行电压控制的比较164

10.4.5　无功功率调节的实例165

10.5　基于电压稳定因子的电压稳定性分析167

10.5.1　暂态电压稳定性的概念167

10.5.2　电压稳定性因子168

10.5.3 VSF和Pd-Id曲线之间的关系170

10.5.4　控制引起的电压振荡170

10.5.5　暂态交流电压现象的小结171

10.6　电压稳定性的特征值分析171

10.6.1　特征值分析方法171

10.6.2 多馈入HVDC系统的电压稳定分析173

10.7　扭矩相互作用和次同步振荡177

10.7.1　概述177

10.7.2　机组作用系数法181

10.7.3　时域和频域相结合的次同步振荡分析182

10.7.4　基于Prony辨识的次同步振荡分析和控制184

第11章　高压交直流输电系统的仿真190

11.1　概述190

11.2　高压直流输电系统的电磁暂态仿真193

11.2.1 EMTP和换流器模块193

11.2.2　网络模型和解法的选择195

11.2.3　换流器模块的仿真方法198

11.3　多速率仿真技术202

11.3.1　概述202

11.3.2　单速率积分202

11.3.3　多速率方法204

11.3.4　系统分割207

11.3.5　算例研究208

11.4　数字控制器与电力电子设备接口的实时仿真209

11.4.1　问题的描述210

11.4.2　实时数字仿真器与数字控制器的接口212

11.4.3　算例研究214

参考文献218

附录　用于高压直流系统控制研究的标准模型226

A.1 第一个CIGRE HVDC标准模型226

A.2 修改的CIGRE HVDC标准模型229