在当今交直流混联运行的电网背景下，如何保障直流输电系统的安全稳定运行？

直流输电系统凭借其良好的技术经济优势，在跨区域电力输送、电网异步互联、新能源并网等领域得到了广泛应用，保障其稳定运行是国民经济和社会发展的重大需求。

  

▌电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based-high voltage direct current，LCC-HVDC)系统已经在国内外得到了广泛工程应用。

我国能源资源与负荷需求逆向分布的格局，使得具备远距离大容量输电技术优势的LCC-HVDC 成为能源规模化外送和大范围配置的主要输电方式。

自舟山直流输电工程投运以来，我国的高压直流输电发展迅猛，在世界范围内率先进行了±800kV 特高压直流输电工程的建设，首个特高压直流输电工程云南—广东±800kV 直流输电工程已于2010 年投运。2018年，我国投运了世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的昌吉—古泉特高压输电工程，电压等级为±1100kV，额定输电容量为12000MW，输电距离达3324km。截至2019 年2 月，中国已建成投运37 条传统直流输电工程。

 

▌随着电力电子技术的发展，以全控型器件为基础的电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC，VSC-HVDC)得到快速发展。国内将该技术命名为柔性直流输电(HVDC Flexible)，以区别于采用晶闸管的传统直流输电技术，ABB 公司将这一技术称为HVDC Light，西门子公司称之为HVDC PLUS。

▌近年来，基于模块化多电平换流器的高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC，MMC-HVDC)系统，因其具有模块化设计、谐波含量低、损耗小等技术优势，目前已成为VSC-HVDC 的主流拓扑。在我国，自上海南汇风电场柔性直流示范工程建成投运以来，MMC-HVDC 技术发展迅猛，南澳多端柔性直流输电工程、舟山多端柔性直流输电工程、厦门柔性直流输电工程、鲁西背靠背异步联网工程、渝鄂柔直背靠背异步联网工程相继投运，更高电压等级和容量的张北直流电网工程将于2020 年投运。因此，MMC-HVDC 技术在电网异步互联、跨区域电力输送、新能源规模化送出、孤岛和弱系统供电等领域得到了广泛关注和工程应用。

 

▌基于电压源型换流器VSC 和电流源型换流器LCC 的混合直流输电(Hybrid HVDC)系统，可以结合LCC-HVDC 和MMC-HVDC 的技术经济优势，已成为国内外学术研究的热点，而且也在实际工程中得到了初步应用。

• 2014 年，国家电网公司舟山五端柔性直流工程的嵊泗站与芦嵊传统直流线路的逆变站在嵊泗岛上形成了混合双馈入直流输电系统；

• 2015 年，挪威和丹麦之间的Skagerrak HVDC Interconnections 极四工程，在原有三极LCC-HVDC 的基础上建设了一条VSC-HVDC 作为极四，形成了混合四极直流输电系统；

• 2016 年，南方电网公司投运的鲁西背靠背混合直流异步联网工程，采用了1 条MMC-HVDC 与2 条LCC-HVDC 组成的混合多直流并联运行形式，实现云南电网与南方电网主网的异步互联；

• 2018 年，南方电网公司乌东德特高压混合多端直流工程也已开工建设，以改善直流多落点问题并提高电网稳定性，其投运后广东侧的MMC 换流站将与已建成的溪洛渡—广东±500kV LCC-HVDC 工程逆变站落点很接近，届时将形成由LCC-HVDC 和MMC-HVDC 构成的混合双馈入直流输电系统；

• 目前，白鹤滩特高压混合级联直流工程也正在规划中，目的是实现白鹤滩水电大规模稳定可靠输出，并提高多直流密集馈入的华东电网的安全稳定性。 

直流输电技术已经并将继续在电力能源输送和大范围配置中发挥不可替代的作用。然而，不同类型直流输电系统具有换流器组合类型多样、运行工况多变、耦合机理复杂等特点，在联接弱交流电网、参数配置不合理、协同运行机制缺乏等情况下，可能出现耦合振荡失稳现象，给电网的安全稳定运行带来威胁。

因此，亟待探索直流输电系统的耦合振荡机理，而小信号模型及稳定性分析探讨主电路和控制环节对系统稳定性的影响规律，揭示系统振荡模式及模态特征，从而为构建振荡源辨识方法并提出有效的振荡抑制措施提供理论依据。目前关于不同类型直流输电系统小信号稳定性方面的专著还很少，因此，迫切需要一本可以详细介绍直流输电系统小信号模型建立方法及稳定性分析的专著。 

 

为了探究交直流混联系统之间的相互作用机理及耦合振荡模式，作为基础理论研究，《直流输电系统的小信号稳定性》（郭春义，王烨，赵成勇著. 北京：科学出版社，2019.9）一书基于状态空间法，介绍直流输电系统的小信号模型及稳定性分析方法，以期为直流输电的系统设计及参数选择提供一定的理论指导。本书所涉及的直流输电类型包括传统直流输电、柔性直流输电、混合直流输电(LCC-MMC 型混合直流输电、混合多端直流输电、混合多馈入直流输电、含STATCOM 的LCC-HVDC)、柔性直流电网。本书分为上下篇，上篇重点介绍直流输电系统小信号模型的建立方法，下篇重点探讨不同类型直流输电系统的小信号稳定性。

本书适合从事直流输电系统分析、参数设计及稳定控制等方面研究的科技工作者阅读，也可供高等院校电力系统相关专业教师、研究生、本科生参考阅读。

 

限于作者水平和时间仓促，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者批评指正。作者联系方式：010-61771605。

 

本文摘编自《直流输电系统的小信号稳定性》（郭春义，王烨，赵成勇著. 北京：科学出版社，2019.9）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-062008-8

责任编辑：范运年

 

直流输电系统凭借其良好的技术经济优势，在跨区域电力输送、电网异步互联、新能源并网等领域得到了广泛应用，保障其稳定运行是国民经济和社会发展的重大需求。本书针对不同类型的直流输电系统探讨小信号稳定性，以期为直流输电的系统设计和参数选择提供理论指导。本书分为上下篇，上篇重点介绍直流输电系统小信号模型的建立方法，下篇重点探讨不同类型直流输电系统的小信号稳定性。本书所涉及的直流输电类型包括传统直流输电、柔性直流输电、混合直流输电(LCC-MMC 型混合直流输电、混合多端直流输电、混合多馈入直流输电、含STATCOM 的LCC-HVDC)、柔性直流电网。本书适合从事直流输电系统分析、参数设计及稳定控制等方面研究的科技工作者阅读，也可供高等院校电力系统相关专业教师、研究生、本科生参考阅读。

（本文编辑：刘四旦）

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