The Application of HVDC transmission and its stability analysis
摘要：目前,单纯提高输电电压的交流输电方法已不能适应现代电力输送的要求，相比之下直流输电技术在技术和经济方面显现出优势，本文介绍了高压直流输电的应用现状和出现的问题, 并对其稳定性进行分析。
[关键词] 直流输电；交流输电；高压直流输电；电力系统；稳定
ABSTRACT
At present, The way of only improve the transmission of voltage AC transmission method has already can not adapt to the modern electricity transmission requirements, compared with HVDC technology in technical and economic aspects show advantages, this paper introduces the present situation of the application of HVDC transmission and the problems, and analyzing its stability.
Key Words：DC transmission；AC transmission；HVDC；power system；stability；
1 引言
人类历史上最先采用的输电方式是直流输电。最初，直流发电机的输电电压只有100伏，后来逐步提高到6千伏。但是，相应的直流发电机的制造越来越困难，尤其是能产生高电压大功率的直流发电机，另外局限于当时的技术，对直流电不能升压。后来，三相交流发电机、变压器相继出现，尤其是三相异步电动机-结构简单，运行可靠，价格便宜，交流输电就逐步取代了直流输电。不过，由于电力应用的进一步扩展，大电网、远距离的输电的需求，必须采用高压输电，对于交流电压的升高或降低，用变压器就可完成；功率也越来越大。但这时交流输电有一些缺点，比如导线的电感作用造成损耗，旁路电容造成损耗。
自20世纪50年代高压直流(HVDC)技术兴起后,经60多年的发展,已日益成熟。尤其是20世纪80年代以来,随着可控硅技术以及电网技术的发展,HVDC技术取得了跨越性的发展。特别是光纤和计算机等技术的发展,使直流输电系统不断完善,容量增大,可靠性提高。目前高压直流输电成为世界上解决高电压、大容量、长距离送电和异步联网的重要手段。具体到我国，能源资源和能源消费很不均衡，能源分布上呈现“北多南少、西多东少"的格局，而经济和电力需求则与此相反。为满足未来经济社会发展和人民生活的用电需求，客观上要求通过坚强的电网，实现能源的大范围资源优化配置。建设具有远距离、大容量、低损耗输电能力的高压输电系统，是中国能源和经济社会协调发展的必然要求，有利于促进大煤电、大水电和大核电基地的集约化开发，优化能源生产和消费布局；有利于西部地区将资源优势转化为经济优势，促进区域经济协调发展；有利于改善电网结构，提高电网的安全性和可靠性；有利于降低电网建设成本，节约土地资源，减轻运输和环保压力，提高运营效率，促进资源节约型和环境友好型社会建设。
故，发展高压直流输电是符合中国国情，是实现能源经济可持续发展的重大战略选择，对全面建设节约型社会具有十分重大的意义。
2 直流输电技术与交流输电技术的比较
2.1 技术方面
直流输电是将发电厂发出的交流电，经过整流器变成直流电,然后由直流输 电线路送至受电端,再经逆变器将直流电转换成交流电,注入受端交流电网的一种输电方式。与交流线路相比,直流输电线路的物理特性主要表现在: （1）对于同一导线,单位电阻略小于交流输电的单位电阻。因为三相交变 电流产生集肤效应和邻近效应,使导线有效截面减小,电阻增大。
（2）没有电抗值。因为电抗是一个用来反映导线流过交变电流时产生电磁 场效应的参数。
与交流输电技术相比，直流输电技术具有以下优点：
（1） 稳定性较好。直流输电不存在两端交流系统之间同步运行的稳定性问题,也不存在相位和功角问题，故其输送能量与距离不受同步运行稳定性的；而在交流输电系统中,由于受发电机功角特性的,所有连接在电力系统的同步发电机必须保持同步运行以维持系统的稳定，对于大电网、远距离的电网，电网中的同步发电机不易做到完全同步。
（2） 能有效短路容量。如果用交流输电线连接两个交流系统,短路容量将增大,甚至需要更换断路器或增设限流装置。用直流输电线路连接两个交流系统,直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流在额定值附近,短路容量不因互联而增大。
（3）调度、控制性较好。直流输电控制系统响应快速、调节精确、操作方 便、能实现多目标控制；通过直流输电联网,不仅利于分区调度管理,也便于在故障时交流系统间的快速紧急支援和事故扩大；
（4）直流输电线路沿线电压分布平稳,虽然也存在对地电容,但由于其电压波形纹波较小,所以稳态时电容电流很小,沿线电压分布平稳,没有电压异常升高的现象，也没有电容电流,不需并联电抗补偿；
（5）抗故障能力强。发生故障后有响应快、恢复时间短、不受稳定制约, 可多次再启动和降压运行来创造消除故障恢复正常运行条件。
（6）两端直流输电便于分级分期建设及增容扩建, 有利于及早发挥效益。
2.2 经济方面
相比于交流输电技术，直流输电在经济方面具有以下优点：
(1) 直流架空线路投资省、占地少,有利于可持续发展。直流输电一般采用 双极中性点接地方式,直流线路仅需两根导线, 三相交流线路则需三根导线,但两者输送的功率几乎相等, 因此可减轻杆塔的荷重,减少线路走廊的宽度和占地面积。在输送相同功率和距离的条件下,直流架空线路的投资一般为交流架空线路投资的三分之二。
(2) 直流电缆线路的投资少。相同的电缆绝缘用于直流时其允许工作电压比用于交流时高两倍, 所以在电压相同时,直流电缆的造价远低于交流电缆。
(3) 换流站比变电站投资大。换流站的设备比交流变电站复杂,它除了必须 有换流变压器外, 还要有目前价格比较昂贵的可控硅换流器, 以及换流器的其它附属设备, 因此换流站的投资高于同等容量和相应电压的交流变电站。
(4) 在相同的可比条件下,当输电线路长度大于等价距离时,采用直流输电所需的建设费用比交流输电省。
(5) 运行费用较低。对于长距离大容量输电,经济性显著。根据国外的运行经验, 线路和站内设备的年折旧维护费用占工程建设费用的百分数,交流与直流大体相近。但是在电压等级相同输送容量相等、导线截面相同、输送有功功率相等的条件下, 直流输电电能损耗是交流输电的三分之二。另外，随着高电压大容量晶闸管及控制保护技术的发展,换流设备造价逐渐降低,直流输电的经济优势更为明显。所以其运行费用也低。此外，当前对高温超导的研究正方兴未艾,它在强电方面应用的可能性也与日俱增。超导技术应用于直流输电要比用于交流输电更为有利,可以期待在不远的将来, 超导将使电能的传输发生划时代的变革,并进一步推进直流输电的发展。
3 高压直流输电技术及应用3.1 高压直流输电技术
高压直流输电(HVDC)是利用稳定的直流电具有无感抗、容抗也不起作用、 无同步问题等优点通过整流器将交流电变换为直流电形式，再通过逆变器将直流电变换为交流电的大功率远距离直流输电方式。典型的双极HVDC的主系统结构图如下图1所示。
图1 双极HVDC的主系统结构图
下面简单介绍各个元件的作用：
（1）变压器
换流（整流和逆变）变压器向阀桥提供适当等级的不接地三相电压。由于变压器阀侧不能接地运行，直流系统能建立自己的对地参考点，通常将换流器的正端或负端接地。
（2）整流器和逆变器
在直流输电中完成整流和逆变的任务，通常接成3相桥式电路。单桥式有6个晶闸管组合而成，其直流电压是6脉动的，双桥侧由两个单相桥式构成，其脉动电压是12脉动的。
（3）平波电抗器
平波电抗器的电感一般较大，串联在每个极换流器的直流输出端于直流线之间，它们有以下作用：直流系统发生事故时直流电流的上升率，避免事故的扩大；抑制直流侧脉波的谐波分量，减少对邻近高频通道的干扰；防止直流低负荷时直流电流间断以及引起过电压现象的出现；抑制线路电容和换流站直流端容性设备通过换流器（例如投旁通过）的放电电流，以免损坏阀的原件；对于沿直线线路向换流站入侵的过电压起缓冲的作用。
（4）谐波滤波器
直流输电中的换流器可以看成一个谐波源。脉动数为p的换流器，在直流侧会产生n=kp次谐波，而在交流侧产生n=kp±1次谐波（k为正整数）。这些谐波会导致电容器和附近的电机过热，并干扰远动通信系统。装设滤波器可以减少谐波，以降低旋转电机和电容器的谐波附加损耗，防止局部过热和避免谐波谐振过电压，同时也降低对音频通道的干扰影响。因此，在交流侧和直流侧都有滤波器。
（5）无功补偿装置
直流线路本身在运行中不需要无功功率，但是两端换流器在运行中会消耗大量的无功功率。稳态条件下，其所消耗的无功功率是传输有功功率的40～60%；暂态条件下，无功功率消耗会更大。因此，必须在换流站装设无功补偿设备。换流站所需要的无功功率，一部分由换流站内的交流滤波器中的电容器提供，不足部分再由无功补偿装置提供。
（6）直流输电线
直流输电线可以是架空线，也可以是电缆。若是采用电缆，就不用装设直流滤波器，因为电缆的外皮和大地或海水对谐波在音频通道中所引起的干扰有良好的屏蔽作用。直流输电线除了导体和间距的要求有差异外，其它的和交流线路相似。
与交流输电方式相比，HVDC输电技术有许多优点，概括起来主要有以下几点：（1）在传输功率相同的条件下，远距离高压输电时造价要小于交流输电。
（2）双极型直流系统可分期建设，先建成单极系统运行以发挥效益。双极系统运行中如有一极发生故障，另一极能继续运行，减小功率损失。
（3）在输送同功率水平下比交流输电方式节省输电走廊，更经济环保。当 前我国土地资源紧张，这一优点不仅可以减少土地占用和拆迁费，而且可以减少投资。
3.2 高压直流输电的应用
自1954年第一条HVDC工程投运以来，伴随着现代科技的发展和进步，HVDC 技术也取得了长足的发展，截至2003年，世界上已投运的HVDC工程约76个。在HVDC 的技术发展史上，表l列出了HVDC技术发展过程中的若干重要事件。
表l HVDC技术发展史上的若干重要事件 序号 事 件 时间
1 第一条HVDC工程，Gottand工程建成投产 1954
2 晶闸管环流桥第一次投入使用 1970
3 第一个12脉动换流器投入使用 1976
4 最大的HVDC工程巴西Itaipu工程(6300 MW，±600 kV)
建成
1979
5 第一条多端HVDC工程Quebec-New England工程建成 1992
6 第一个采用电压源型换流器技术的工程的建成 1999
7 第一个采用电容换相换流器的直流技术的工程巴西
Garabi背靠背工程建成
2000
8 容量最大的换流器在三峡-常州直流工程使用 2002
我国各地区资源分布和经济发展很不平衡：从一次能源分布来看，水能资源主要集中在西部和西南部地区，可以开发的容量占全国的83%，煤炭资源集中于华北和西北部，占全国的80%；从各地区经济发展和电力消费水平来看，中部和东部沿海地区经济总量占全国的82%，电力消费占78%，而西部地区则分别占18%和22%。这种资源和经济发展的不平衡客观上要求必须加快全国联网，推动西电东送和南北互供，以促进全国范围内的资源优化配置。由于具备远距离、大容量输电以及电网互联等方面的优势，高压直流输电将在优化资源配置方面发挥重要的作用。这样不仅能解决煤电基地大规模外送的问题，有利于加快火电和水电的开发利用，还可以将俄罗斯、蒙古等周边国家的电力资源纳入我国市场进行配置。
我国自舟山直流输电工1987年投入运行以来，截至2010年底又陆续有葛洲坝-上海、三峡-上海、贵州-广东、云南-广东工程等7项直流输电工程相继投入运行，东北-北背靠背联网工程，呼盟-宁工程，金沙江-华工程等数十个项目正在
建设。这些直流工程的建设为开发我国的水、火电资源，缓解东部省份的用电紧张局面，促进大区电网的互联发挥着不可替代的作用。
总结现有的相关输电工程的运行情况，可以得到以下几点：
（1） 空间和线路成本。一回双极直流线路只需要2根导线，比交流线路的3根导线经济。低成本的直流线路弥补了换流站的投资成本。另外长距离的交流线路需要无功补偿和开关站。
（2） 低损耗。高压直流利用直流电压和直流电流输送功率，因而不输送无功率，这是直流线路比交流线路损耗低的其中一个原因。虽然换流站也有损耗，但是直流输电的总损耗约为5％～6％，只有交流输电损耗(8％～10％)的一半左右。
（3） 系统的稳定性。中国很多联网中的电网是非同步电网，采用交流联网需要系统运行具备紧密地配合，这给交流输电分阶段建设带来困难，因为要求两个联网的非同步电网本身比较强壮。而直流输电完全没有这方面的缺陷，并能帮助联网的电网提高稳定性。
（4） 可控性。交流系统的潮流是不可控的，直流系统可以对潮流的方向和容量进行快速的控制。
（5）灵活性。直流双极输电意味单极故障时，一半的功率可以通过系统的过负荷能力通过另一极正常输送。例如在绝缘子受到污染或恶劣天气环境下时，直流线路绝缘强度减弱的情况下，直流电压可以降压至±350千伏运行。到目前为止，国内用于输送电力的已建和在建的±500千伏高压直流项目共有。直流系统的性能表现愈加令人满意：直流工程的可靠性和可用率稳步提高，双极强迫停运制造商可以保证每十年发生一次；通过普遍采用的单调谐，双调谐和三调谐的交流滤波器使得注入由直流系统产生的交流谐波受到严格控制：直流偏磁对中性点变压器的影响通过采取适当的运行方式和加装中性点电抗器得以有效的控制；直流谐波的等值干扰电流可以控制在500毫安以内以满足环保要求：直流入地电流通过金属接地极得以解决；通过智能控制系统如ABB公司的MACHII系统可以实现交直流并联运行；外绝缘闪络的发生率通过硅橡胶合成材料的广泛应用大大降低：通过完善的火灾检测和报警装置使得换流站发生火灾的机率极大降低：已经积累了丰富的直流建设运行经验使得建设周期缩短。
4 高压直流输电稳定性分析
4.1 HVDC在实际应用中出现的若干问题
（1）直流偏磁问题
当直流电流经接地极注入大地时，除了电流会选择电阻率比土壤低的金属管件等通过，对这些金属管件造成腐蚀外，还会在周围形成一个恒定的直流电场，电场的强度随与接地极的距离增加而减弱。这～电场会在周围变电站的接地网上感应出电位，电位的高低与到接地极的距离及接地网的接地电阻相关。我国110 kV及以上电压等级的变压器多采用中性点直接接地方式，如果变电站间存在电位差，则直流电流将通过大地、交流输电线路、各个变电站的变压器中性点形成回路。如果流过变压器绕组的直流电流较大，将引起变压器铁心磁饱和，导致变压器振动、噪音增加、谐波含量增高、损耗增大、温度升高等问题，严重危害变压器的安全运行。而电磁感应式电压互感器通过直流电流后会导致二次电压畸变，有可能导致相关的继电保护装置误动作。
消除由HVDC接地极电流引起地中金属管件腐蚀和变压器直流偏磁的根本性措施是保持HVDC的双极平衡运行，然而在HVDC的建设过程中，先建成的一极会立即投入运行以发挥效益，即便在双极都投运的情况下，因故障导致的单极闭锁也不可避免．因此如何抑制变压器的直流偏磁问题仍是值得研究的问题。
(2) HVDC的稳定运行与现代电能质量问题
以电力电子设备为代表的非线性负荷的大量使用，使得电网的谐波污染日益严重，而电气化铁道的牵引机车、轧钢机、电弧炉等引起的三相不平衡问题也不容忽视。稳定可靠运行是HVDC的基本要求，然而现代电网中存在的这些严重的电能质量问题对这一目标提出了挑战。
背景谐波不但会增加换流站滤波器的负担，而且还有可能与滤波器形成谐振，造成滤波器的过电压或过电流。换相失败是HVDC逆变站的常见故障，谐波、不平衡、暂降等会引起换流母线电压过零点的跳变或偏移，导致HVDC逆变器的换相失败等，对换相失败的机理分析和抑制措施研究是一个热点。
(3) HVDC的谐波传变特性与谐波不稳定
HVDC换流器是一个高瘦非线性的电力电子功率变换装置，换流器将电压、电 流变换为另一频率的形态。在理想条件下，HVDC交、直流两侧只产生特征谐波，但实际系统并非理想，比如交流系统电源非无穷大、存在换相电抗，触发脉冲非等间距、平抗非无穷大、阀臂通态压降不等于零等，因而有可能产生较大的非特征谐波。除了正常运行方式下的非特征谐波外，在故障情况下也会产生非特征谐波，而且故障量还会被作为保护动作的重要判据。研究非理想工作条件下的谐波传变特性对实际HVDC系统的正常运行、控制保护等具有指导意义。
谐波不稳定现象主要表现为由于换流器的作用而导致谐波在交、直流系统中被放大，最终致使换流站交流母线电压严重畸变，引起谐波超标，换相困难，乃至HVDC的闭锁。谐波不稳定主要由低次谐波引起，主要有两种形式。一种是交流系统的谐振点在二次谐波，直流系统的谐振点在基波。一旦交流系统出现二次谐波的激励，则在直流系统产生较大基波。然后反馈至交流系统，产生更大的二次谐波，造成谐波不稳定。另～种由铁心饱和引起。直流系统的基波会在换流变中流过直流分量，一旦超过限值就会造成铁心饱和，产生幅值较大的谐波，造成谐波不稳定。二者时常同时发生。最早出现谐波不稳定问题的直流输电工程有新话兰直流输电工程和英法海峡直流输电工程，后来Kingsnorth和Nelson River等多个直流输电工程都曾出4现过谐波不稳定现象。早期采用按相触发的HVDC极易发生谐波不稳定，采用等间距触发后这种现象减少很多，但并未从根本上消除这一现象。
(4)共用接地极问题
除背靠背工程外，HVDC工程都需要有专门的接地极，并通过专门的接地极引 线接至换流站内。接地极的选址有较高要求。如不能离换流站太近(一般约50～ 100km)，周围无地下金属管线，周围10km内无变电站、土壤电阻率低、地势相对平坦等。在我国南方，由于用地紧张，地质结构等特点使得符合这些条件的土地比较紧张，接地极的选择成为一件相当棘手的问题。在多个直流工程相距不远的情况下，共用一个接地极可以大大缓解这种资源紧张的局面。共用接地极后，在各个HVDC双极平衡运行的情况下没有什么问题，但当两个以上的HVDC处于不平衡运行时就要注意防止接地极电流超过其设计值。共用接地极的HVDC控制系统应加强信号交换，协制。
（5）多馈入系统及相关问题
东部沿海省份是我国的经济中心和能源消费中心，而我国的能源与偶多分布于西南、西北和内陆地区，这种经济和能源分布不平衡的局面使得我国电力输送的基本格局为由西向东，我国已建成或在建的远距离直流输电工程的逆变站多落点于华南和华东。这种多条直流落点于同一交流电网的多馈入系统在安全稳定方面存在很多潜在的危险，比如两个电气距离较近的逆变站之间有无互相影响，一个逆变站的故障是否会波及到另一个逆变站，如果两个直流工程同时故障引起的功率损失是否会给交流系统带来多大的影响，这些问题有待深入研究。
4.2 HVDC系统的稳定性分析与研究现状
HVDC是一个包括了控制系统在内的闭环系统，维持整个系统的稳定运行是首要目标。然而，直流偏磁、谐波和电力系统故障等都有可能使HVDC系统运行于非理想的环境，在一定条件下甚至可能导致HVDC系统的稳定运行被破坏。分析HVDC 系统的稳定特性有助于加深对HVDC这一复杂闭环控制系统的理解，针对具体问题提出有效的应对措施更有助于提高HVDC的应用水平。
对于直流偏磁这种严重威胁变压器和电力系统安全的痼疾，科技工作者提出了各种解决办法，比如在变压器中性点串接电容（见图2）、注入反向电流（见图3）串接电阻和在线路上串接电容等。串接电容法可彻底堵塞直流电流的通路，但有可能使其它中性点的直流电流增大。实际操作中也发现，为消除某台变压器的直流偏磁面不得已断开接地，却使其它变电站的变压器中性点直流电流增大并引起了直流偏磁。反向电流注入法也仅是在电流超标的接地处使用，其效果还待进一步验证。串接电阻法可改变直流电流的分布，从而减小中性点电流的超标度并达到抑制直流偏磁的目的，但接地电阻如何选取、本地接地电阻对其它变压的接地电流有何影响方面一直缺乏研究。因此，单从发生直流偏磁现象的变压器考虑解决办法并不能彻底解决这一问题，必须寻求新的解决措施。
图2 变压器中性点串接电容 图3变压器中性点反相注入电流 4.3 逆变器正斜率伏安特性对系统稳定性的影响
4.3.1 HVDC 的伏安特性及其逆变器正斜率伏安特性的实现方法
HVDC换流器的伏安特性(也称外特性，静特性)是指换流器直流电压和直流电流的关系，它反映了换流器的工作特性。在同一坐标系中，整流器和逆变器伏安特性的交点确定了HVDC系统的运行工作点。当换流器分别采用不同的控制方式时，直流电压和直流电流的关系不同。
在HVDC常见的控制方式中，整流器一般控制电流，但当调节器将a减小至最
小仍无法维持I d 为参考值时则运行于最小a控制方式。
逆变器控制熄弧角或电压。整流器与逆变器二者的伏安特性决定了整个HVDC的运行特性，而其交点就是工作点，当逆变器处于传统意义下的定熄弧角控制时，其伏安特性是一族平行的负斜率直线。这些直线的负斜率在数值上等于逆变器的等值换相电抗，如果受端系统较弱，则其值将大于整流器定触发角特性的斜率，这样二者将形成三个交点，如图4所示。整流器与逆变器有多个交点说明整个HVDC系统在理论上有多个工作点。但实际上O点是不稳定的，P、N两点虽能稳定运行，但受到扰动时(例如两侧交流电压波动)，其运行状态将会在N、P两点往复跳动，因此HVDC不可能处于稳定运行。整流器和逆变器工作特性的多个交点是极其危险的，必须寻求解决的办法。
图 4
定α控制 cos d dio d U U d I γα=−
定γ控制 cos d dio d U U d I γγ=+
可以看出，整流器和逆变器工作特性多个交点造成的不稳定问题主要是由定y控制的负斜率伏安特性造成的，最有效的办法就是设法将负斜率变为正斜率工程上采用的一种办法是在定γ控制特性的基础上修正控制指令以达到这一目的。
图5 HVDC 系统示意图
U
图6 HVDC 等值电路
易得 0cos ()22
d dio d K K U U d I I γγ=−−+ 显然对于某一控制目标γ，修正后的逆变器控制特性实现了正斜率，也就是说可以实现正斜率伏安特性的定γ控制。
4.4抑制变压器直流偏磁的接地电阻优化配置
HVDC工程以单极大地回路方式运行时，有可能使中性点接地变压器绕组流过直流电流，造成变压器的直偏磁。这一方面会对发生直流偏磁的变压器造成直接危害，另一方面发生直流偏磁的变压器会向电网注入大量谐波，有可能引起换流母线的谐波增大和电压畸变，恶化HVDC换流器的运行条件，导致发生换相失败以及谐波不稳定等。因此，从保证变压器设备安全和维持HVDC稳定运行的角度两方面看，治理直流偏磁都显得十分迫切。
抑制直流偏磁的措施有在变压器中性点串接电容、注入反向电流和串接电阻等。串接电容法可彻底堵塞直流电流的通路，但有可能使其它中性点的直流电流增大。实际操作中也发现，为消除某台变压器的直流偏磁而不得已断开接地，但却使其它变电站的变压器中性点直流电流增大并引起了直流偏磁。反向电流注入法也仅是在电流超标的接地处使用，其效果还有待进一步验证。串接电阻法可改变直流电流的分布，从而减小中性点电流的超标程度并达到抑制直流偏磁的目的。
变压器直流偏磁的重要特征是中性点电流超过限值，而中性点电流超标后仅
在变压器的接地点安装抑制装置不一定能彻底解决问题，所提出的接地电阻优化
配置方法由于以全网变压器中性点直流电流不超标为约束，且基于伴随网络的灵敏度分析，因而可以以最合理的电阻配置解决全电网的直流偏磁问题。另外，通过建立的电网直流网络求解方程可以方便地求解电网的直流电流分布，因而可以用作其它直流偏磁抑制措施(如串电容)的辅助手段。
4.5 抑制HVDC谐波不稳定的对策
谐波不稳定的危害非常大，从已有文献看，最行之有效的办法是在交流侧或
直流侧安装一组滤波器，用以修改交、直流系统的谐振频率，使系统的谐振点避开谐波源的频率，比如Quebec-New England II直流工程发生GIC引起的五次谐波谐振问题后，在换流母线上安装了一台调谐点为五次谐波的滤波器，投运后效果非常明显，系统换流母线的五次谐波大为减少，再未发生谐波不稳定的现象。Chateauguay背靠背工程发生二次谐波不稳定后，在交流母线上加装了二次谐波滤波器，使得谐振消除，问题解决。变压器发生直流偏磁后会向交流系统注入幅值较大的三次谐波，为了避免可能发生的危害，换流母线也常配置3次谐波滤波器以消除其影响。
4.6对高压直流输电的建议
（1）换流站站址选择及接地极极址选择
换流站可谓是高压直流输电工程的核心建设项目, 合理选择换流站站址是确保高压直流输电系统稳定运行的基础。选址原则一般为: ① 是否适合大规模设备运输；② 是否靠近水源或者易获得充足的水源供应；③ 是否会破坏生态环境, 其电磁影响会不会对周边通信线路产生较大的干扰影响。
而对于接地极来说, 选址原则一般为：① 要求极址场地的可用面积大、土壤导电性能好、导热性能好、热容率高、表层土壤厚和深层大地电阻率低；② 若2个或多个接地极处于同一地区内, 应对2个甚至多个接地极共用极址方案进行论证。
（2）线路路径的选择
走廊宽度: 主要是合理选择与通信线路以及交流输电线路之间的距离, 尽可能地减小干扰, 使得线路中心线与其他设备有良好的隔离。一般对于±500 kV 直流输电系统, 要求走廊宽度不小于50 m。
对地距离及交叉跨越间距: 确定导线对地最小距离的决定因素是合成场强和离子流密度。一般为了安全起见, 对地距离保持在17～20 m。当高压直流线路与铁路、公路、弱电线路、电力线路、建筑物及河流等交叉时, 交叉跨越间距均有较大增加。由于对地距离及交叉跨越间距的增大, 在路径选择时, 应充分利用地形条件, 以缩短交叉跨越档距, 减小交叉跨越塔高度, 尽量避免大档距、大高差及大跨越的出现。
（3）如何应对突发性大雪灾等恶劣气象条件2008年春节期间, 全国大范围的雪灾天气使我国电网经受了一次较大的考验。电网在冰雪天气下停运会造成巨大的经济损失。鉴于这场大雪的教训, 我们在设计高压直流输电工程时, 也应考虑到这种极端气象条件下电网的稳定运行问题。其中一点就是导线的选择。
导线选择是解决特高压输电关键技术的重要课题, 对线路输送容量、传输特性、环境问题( 静电感应,电晕引发的电场效应、离子流、无线电干扰、电视干扰、可听噪声等) 、技术经济指标等都很有影响。一般选线原则应为: ① 不能制约整条线路的传输能力；② 要有较高的机械强度和过载能力；③ 铝导线在冰荷载下的安全系数要高, 以防止重冰区线路过荷载时断股；④ 弧垂特性要好, 以降低杆塔高度；⑤ 满足环境参数要求。
5 结语
综上所述，高压直流输电应用在我国电力开发中、海岛电缆供电和大电网互联等方面有着广阔的前景，不仅投资省、损耗小、无稳定问题，还能改善交流系统的稳定性。但其由于承受的直流电压更高，因此对外绝缘、内外绝缘的配合等方面的要求更严格。对于其稳定性问题，逆变器正斜率伏安特性可以增强HVDC 系统的稳定性使用逆变器正斜率伏安特性的本意为消除整流器和逆变器伏安特性多个交点的问题，从小信号扰动的观点看，与负斜率伏安特性相比正斜率伏安特性可以使控制系统无条件满足稳定性的要求，不必对控制系统和一次回路参数作出任何要求。它作为高压交流输电的有力补充，在我国西电东送中电力能源的合理分配和资源最佳利用及实现充分效益的工程和过程中正在和将要发挥重要作用。
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