第1章 高压直流输电概述 1
1.1 引言 1
1.2 交流输电与直流输电的技术比较 6
1.2.1 输电成本评估 6
1.2.2 技术特性评估 7
1.2.3 可靠性和可用率的评估 9
1.2.4 直流输电的应用 9
1.3 高压直流输电系统的类型 10
1.3.1 单极结构 10
1.3.2 双极结构 11
1.3.3 同极结构 11
1.4 参考文献 12
第2章 换流器的类型 13
2.1 引言 13
2.2 电流源换流器（CSC） 14
2.2.1 无换相交叠期的情况 15
2.2.2 换相交叠期小于60°时的情况 17
2.3 电压源换流器（VSC） 21
2.3.1 引言 21
2.3.2 控制交流电流的VSC 23
2.3.3 控制交流电压的VSC 26
2.4 结束语 29
2.5 参考文献 29
第3章 电力换流器的同步技术 30
3.1 引言 30
3.2 关于GFU的评述 31
3.2.1 按相控制（IPC）单元 31
3.2.2 等间隔脉冲控制（EPC）单元 31
3.3 GFU的设计与分析 32
3.3.1 传统型GFU 32
3.3.2 DQo型GFU 34
3.3.3 两者的比较 36
3.4 对两种GFU的测试 37
3.4.1 失去同步电压 37
3.4.2 谐波畸变测试 39
3.5 对一个测试系统的EMTP仿真 40
3.5.1 系统模型的启动 41
3.5.2 电流指令值作10％的阶跃变化 43
3.5.3 单相故障 43
3.5.4 直流线路故障 46
3.6 结论 47
3.7 致谢 47
3.8 参考文献 47
第4章 HVDC的控制 49
4.1 历史背景 49
4.2 HVDC的控制功能 50
4.3 两端直流输电系统的基本控制原理 51
4.4 电流裕度控制方法 54
4.4.1 整流器运行模式 54
4.4.2 逆变器运行模式 55
4.5 整流器的电流控制 57
4.6 逆变器的关断角控制 58
4.6.1 γ角的测量方法 59
4.6.2 γ角的预估方法 59
4.7 分层控制 62
4.7.1 双极控制器 62
4.7.2 极控制器 62
4.7.3 阀组（VG）控制器 63
4.8 扰动之后的控制行为 65
4.9 参考文献 66
第5章 强迫换相的HVDC换流器 68
5.1 引言 68
5.2 用于HVDC换流器的换相技术 68
5.2.1 换相的定义 68
5.2.2 电网换相 70
5.2.3 电路换相 70
5.2.4 自换相 72
5.2.5 换流器的运行区域 75
5.3 用于高压直流输电的强迫换相换流器的例子 77
5.3.1 电路换相换流器 77
5.3.2 自换相换流器 80
5.4 参考文献 81
第6章 用于HVDC系统的电容换相换流器 84
6.1 电容换相换流器 84
6.1.1 无功功率管理 85
6.1.2 晶闸管阀模块 85
6.2 可控串联电容换流器（CSCC） 86
6.3 CCC与CSCC的比较 87
6.3.1 稳态特性 87
6.3.2 暂态特性 90
6.4 阿根廷－巴西之间的Garabi背靠背联网工程 93
6.4.1 阀应力 94
6.4.2 交流开关装置 94
6.4.3 交流滤波器 94
6.4.4 晶闸管阀模块 96
6.4.5 模块化设计的好处 97
6.5 结束语 98
6.6 致谢 98
6.7 参考文献 98
第7章 静止同步补偿器——基于链式换流器的STATCoM 100
7.1 引言 100
7.2 链式换流器 102
7.2.1 单级的额定值 103
7.2.2 损耗 104
7.3 链式STATCOM的优点 105
7.4 产品设计 106
7.5 致谢 107
7.6 参考文献 107
第8章 采用电压源换流器的HVDC系统 109
8.1 引言 109
8.2 基于VSC的HVDC的基本元件 110
8.2.1 电压源换流器 110
8.2.2 XLPE电缆 110
8.3 电压源换流器 111
8.3.1 VSC的运行原理 111
8.3.2 设计应考虑的因素 114
8.4 应用 116
8.4.1 在环境敏感区域（如城市中心）的应用 116
8.4.2 小规模再生能源的馈入 117
8.4.3 风力发电场接入系统 118
8.4.4 现有输电走廊的增容 119
8.4.5 改善城市中心的供电可靠性 119
8.5 丹麦Tjaereborg风力发电工程 120
8.5.1 工程说明 120
8.5.2 主要数据 121
8.5.3 电压源换流器的运行状态 121
8.5.4 电能质量 121
8.5.5 控制系统 121
8.5.6 直流电缆 122
8.5.7 建筑物 122
8.5.8 现场所做的试验 122
8.5.9 优点 122
8.6 向远方（如岛屿等）供电 122
8.7 非同步互连 124
8.7.1 澳大利亚新南威尔士和昆士兰之间的Directlink工程 124
8.7.2 系统的主要部件 124
8.7.3 控制系统 126
8.8 结束语 126
8.9 致谢 126
8.10 参考文献 126
第9章 有源滤波器 127
9.1 引言 127
9.2 直流滤波器 130
9.3 交流滤波器 130
9.3.1 测试系统 130
9.3.2 控制原理 131
9.3.3 试验结果 135
9.4 结束语 137
9.5 致谢 137
9.6 参考文献 138
第10章 高压直流输电系统中的典型扰动 140
10.1 引言 140
10.2 用于HVDC控制研究的CIGRE标准测试系统模型 140
10.3 所用控制系统的详细模型 143
10.3.1 整流器控制单元 143
10.3.2 逆变器控制单元 145
10.4 试验结果 146
10.4.1 控制器优化试验 146
10.4.2 模式转换 149
10.4.3 逆变侧1个周波单相故障（单次换相失败） 150
10.4.4 逆变侧5个周波单相故障（多次换相失败） 150
10.4.5 逆变侧5个周波三相故障 151
10.4.6 整流侧5个周波单相故障 151
10.4.7 整流侧5个周波三相故障 152
10.4.8 整流侧直流线路故障 152
10.4.9 逆变侧直流线路故障 152
10.5 结束语 155
10.6 致谢 155
10.7 参考文献 155
第11章 先进控制器 156
11.1 引言 156
11.2 一个先进VDCL单元的应用 156
11.2.1 引言 156
11.2.2 模糊推理 157
11.2.3 RBF NN的结构 158
11.2.4 方法学 159
11.2.5 用于本项研究的HVDC系统 161
11.2.6 结果和讨论 162
11.3 结论 167
11.4 致谢 167
11.5 参考文献 167
第12章 测量与监视 169
12.1 引言 169
12.2 监视的信号 169
12.3 过电流保护 170
12.4 过电压保护 172
12.5 致谢 173
12.6 参考文献 173
第13章 交直流系统相互作用的实例研究 174
13.1 引言 174
13.2 交直流系统的相互作用 174
13.2.1 系统特性 174
13.2.2 直流控制器特性 175
13.3 多端HVDC系统 176
13.3.1 整流器1的远方三相故障 178
13.3.2 容量较小的逆变器2的换相失败 179
13.4 印度Chandrapur HVDC换流站谐波相互作用 182
13.5 结论 184
13.6 致谢 185
13.7 参考文献 185
第14章 电力系统分析的仿真工具 186
14.1 引言 186
14.2 IREQ的混合仿真器 186
14.3 离线数字仿真软件包 191
14.3.1 EMTP 191
14.3.2 EMTDC/PSCAD 192
14.4 实时数字仿真器 195
14.4.1 方法学 197
14.4.2 硬件方面的考虑 198
14.4.3 软件方面的考虑 198
14.4.4 用户图形界面（GUI） 199
14.4.5 实时数字仿真器的有效性验证 199
14.4.6 硬件实现 200
14.5 目前情况和发展趋势 200
14.6 致谢 201
14.7 参考文献 201
第15章 现代高压直流输电技术的发展水平 203
15.1 引言 203
15.2 过去10年的情况 203
15.3 未来10年的情况 203
15.3.1 晶闸管阀 203
15.3.2 自换相阀 206
15.3.3 有源滤波器 206
15.3.4 可调谐的交流滤波器 209
15.3.5 交流量和直流量的检测 210
15.3.6 基于数字信号处理器（DSP）的控制器 211
15.3.7 紧凑型换流站设计 211
15.3.8 深井接地极 212
15.4 结束语 213
15.5 致谢 213
15.6 参考文献 214
作者介绍 215