用于直流电网的大容量DC/DC变换器研究综述
摘要：发展高压直流电网是解决电能大容量远距离传输及大规模可再生能源汇集的有效手段,高压大容量DC/DC变换器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备,也是制约直流电网推广的主要技术瓶颈之一。然而已发表的研究工作主要集中于DC/DC变换器在中低压小功率应用,其在高压大容量场合的应用研究较少。为此,首先分析了高压直流电网对大容量DC/DC变换器的技术需求,然后系统回顾了高压大容量高增益DC/DC变换器拓扑的国内外研究现状,并总结了各类DC/DC变换器的特点及其在未来高压直流电网中的应用前景。在此基础上指出了高压直流电网用的大容量DC/DC变换器亟待研究的关键问题。所述内容为未来高压直流电网技术的研究和工程化应用提供了一定的技术参考。基于短时能量的多端柔性直流单极接地故障线路识别方法
摘要：采用小电流接地方式的模块化多电平多端柔性直流输电系统（MMC based multi-terminal HVDC,MMC-MTDC）发生直流线路单极接地后,所有非故障极线路电压升高为额定值的2倍,威胁线路和设备安全,因此,需要快速识别并切除故障线路,以恢复MMC-MTDC系统的正常运行。而小电流接地方式的MMC-MTDC系统单极接地后,无稳态故障电流,且各直流线路稳态电压基本相同,无法依靠稳态电压、电流量来识别故障线路。分析了MMC-MTDC单极接地时线路对地电容电流暂态变化特性,提出采用线路两端的暂态差流作为区分故障线路和非故障线路的依据;进一步通过计算线路两端差流的短时能量来扩大故障线路和非故障线路的差异,减少暂态过程对故障线路识别的影响,达到可靠识别故障线路的目的。在PSCAD中搭建四端MMCMTDC系统进行仿真,结果表明故障线路两端差流短时能量远大于非故障线路两端差流短时能量,并且该故障线路差动电流短时能量波动较小,能可靠识别接地线路。弱交流电网条件下VSC无功类控制分析与优化
摘要：针对接入弱交流电网的电压源换流器（voltage sourced converter,VSC）所采用的无功类控制器的适用性进行分析,并提出了改进的无功功率控制方法。首先针对连接到弱交流电网的VSC整流侧和逆变侧系统,分别建立了两个系统在定有功功率定无功功率控制和定有功功率定交流电压控制下的小信号模型,其次利用参与因子法分析影响主导极点的主要状态变量,基于此提出了一种改进的无功功率控制方法,分别在VSC整流侧和逆变侧系统中进行验证,并分析了参数k的选取。最后,在PSCAD/EMTDC环境下进行仿真实验,验证了建立的小信号模型正确性,同时,考虑VSC系统运行极限分析了不同无功类控制下系统的临界有功功率传输极限值。所得结论为：对于连接到弱交流电网的VSC类换流器,定交流电压控制较定无功功率控制更适用于极低短路比（short-circuit ratio,SCR）的交流系统,在选取合适的参数k的条件下,采用改进的无功功率类控制可以提高有功功率传输极限,更有效地增强系统稳定性。计及多种控制方式的直流电网潮流计算方法
摘要：基于柔性直流输电的直流电网技术是解决大规模新能源并网和消纳的关键手段之一。相比传统高压直流输电和多端直流输电,直流电网的运行方式更为灵活,其控制方式的多样化将使得原有潮流算法不再完全适用。在直流电网稳态模型的基础上,深入分析了换流器和直流变换器的控制方式以及直流电网的控制策略,推导得出了不同控制方式下潮流变量、雅克比矩阵和网络参数的计算方法,适用于计及多种控制方式的直流电网潮流计算。采用国际大电网组织提出的直流电网测试系统和改进的IEEE RTS-96算例,验证了方法的有效性和准确性。所提方法可为大规模直流电网的稳态分析及潮流计算提供参考。适用于直流配电网的测距式保护
摘要：提出了一种测距式保护,以保障基于电压源换流器的直流配电网安全可靠运行。在概述直流配电网拓扑结构的基础上,分析了双极短路故障各阶段电气量特征,重点探讨了R-L模型算法用于直流线路测距时在变量获取方法和数值稳定性两方面存在的局限性,并相应提出了新型变量获取方法以及提高算法数值稳定性的办法。仿真结果验证了所提保护算法的可行性,保护动作时间在20 ms以内,在40 d B白噪声情况下,测距误差仍保持在1%以内,区外故障时可靠不动作。所提保护利用常规采样频率即可较好地满足直流配电网对保护速动性与选择性的需求。电力电子设备对直流配电网可靠性影响
摘要：与传统交流配电网不同,直流配电网主要由大量电力电子设备构成,为评估其可靠性,建立了电压源型换流器、直流变压器和直流断路器的可靠性模型,分析了器件级冗余和设备级冗余对直流配电网可靠性指标的影响,对比分析了是否区分功能故障和绝缘故障对直流配电网可靠性指标的影响。并以双端电源直流配电系统为例,对这些影响因素进行了定量分析。研究结果表明,设备级冗余比器件级冗余更能有效地提高系统的可靠性,是否区分功能故障和绝缘故障主要对配备较少直流断路器的直流配电网的可靠性评估有影响。“可再生能源发电与综合消纳技术”专题征稿启事
摘要：风、光等间歇性可再生能源并网给电力系统运行带来很大的冲击,引起系统电压、频率的大幅波动,恶化了电能质量,降低了电网安全稳定运行的水平,使得传统的电力系统理论方法和技术体系受到挑战。国务院于2014年6月印发《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》,提出到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%,其中风电装机达到2亿k W,光伏装机达到1亿k W左右,地热能利用规模达到5000万t标准煤。需＂提高可再生能源利用水平。基于模块化多电平型固态变压器的新型直流微网架构及其控制策略
摘要：设计了一种基于模块化多电平型固态变压器（modular multilevel converter-solid state transformer,MMC-SST）的新型直流微网架构,可最大限度地适应新能源的接入,提高系统的电能质量,真正实现能量的双向按需传输和动态平衡使用。首先,详细分析了基于MMC-SST的新型直流微网的系统结构,并给出了MMC-SST主电路拓扑;然后,对MMC-SST各级的控制策略和直流微网子系统能量管理算法进行了优化设计,使MMC-SST能够按照给定的功率因数运行,并具有比传统控制方式更快的瞬态响应速度和更强的鲁棒性,实现了直流微网子系统的灵活、经济、可靠运行;最后,通过搭建基于MMC-SST的新型直流微网子系统的简化计算机仿真平台,进行综合仿真验证了提出的架构和控制策略的可行性和有效性。基于运行模式与运行指标综合评价的直流微电网优化配置
摘要：以低压直流微电网为对象,研究了其容量优化配置方法。针对直流微电网需要采用并网变换器与电网连接的特点,考虑并网变换器容量限制和上网电价等因素,以系统投资费用、运行和维护费用最低为运行目标,同时设置蓄电池荷电状态、负载失电率、系统能量过剩率以及可再生能源利用率等约束条件,利用粒子群优化算法对系统的最优配置进行求解。在分析直流微电网运行方案的基础上,提出基于系统离网运行、并网运行及离并网切换运行3种情形的优化配置方法。考察不同负载失电率和可再生能源利用率下的系统等年投资与维护费用变化趋势,同时利用优化配置结果对系统运行模式进行验证。最后对不同运行模式与不同运行指标下的优化配置结果进行对比和分析。低压双极性直流微网故障分析及保护方案
摘要：低压直流微网凭借其较大的优势,获得了越来越多的关注。但是,目前低压直流微网的保护技术仍不能满足其快速、准确切除故障的需求。鉴于此,首先对低压双极性直流微网中的各类故障进行分析,在此基础上通过对比暂态故障电流变化率的绝对值以区分不同类型、不同位置的故障。针对低压双极性直流微网中的馈线故障提出了基于暂态故障电流变化率绝对值的反时限保护方案,通过理论分析：该保护方案在并网和孤岛2种运行方式下均可以快速、准确地切除馈线上各种故障,有利于提高低压双极性直流微网供电的持续性与可靠性。PSCAD/EMTDC仿真实验验证了该保护方案的有效性。高压直流输电换流阀晶闸管级单元综合测试系统设计与实现
摘要：晶闸管换流阀是高压直流输电系统的核心设备,该设备运行状态直接影响了直流输电系统的运行可靠性。因此,在直流输电工程投运前及设备检修期间,电网设备运维单位有必要对换流阀晶闸管级单元进行例行测试。由于直流输电系统中晶闸管级单元数量庞大且晶闸管试验项目繁多,采用分离试验的方式,工作量巨大,因此设计并实现针对换流阀晶闸管级单元的综合测试系统具有重要工程价值。对晶闸管级单元的工作原理进行分析,结合IEC60700-1标准,提出换流阀晶闸管级单元的试验内容、原理及方法,并将开发的测试系统应用于±800 k V特高压直流输电工程换流站的晶闸管换流阀试验,测试结果证明该测试系统设计合理,满足工程应用需求。电动汽车充电站规划、运行中的大数据集成应用
摘要：当前充电站存在数据缺失、数据实时性不高的问题,为优化充电站的规划和运行方案,需合理利用海量异构、多态、主体多样、共享难的电动汽车相关数据,这些数据具备大数据的典型特征。而应用的难点在于：数据集成的方式既要成本低、易实施,又要满足和外部系统集成的需要。这本身是一个矛盾。论文针对此展开讨论。首先,分析了充电站规划、运行中的大数据需求,数据来源、特征与应用难点。其次,提出了适用于充电站的4种大数据集成模式。在此基础上,阐明了各集成模式的概念、内涵以及所涉及的具体关键技术,构建了基于4种集成模式的充电站大数据应用架构。最后,给出了应用4种模式的具体实例。基于智能配电网大数据分析的状态监测与故障处理方法
摘要：针对当前智能配电网传统保护方法存在的整定复杂、配合困难以及适应性差等问题,提出一种基于智能配电网大数据分析的状态监测与故障处理方法。首先,根据网络关联矩阵以及区域差分规则,对各节点测控一体化终端采集的电流、功率数据进行预处理;然后,将预处理结果在时间以及空间上进行数据融合,并生成高维时空状态监测矩阵;此后,将此矩阵进行多维尺度降维以及局部异常因子检测,以计算出各节点的局部异常因子（local outlier factor,LOF）;最后,根据各节点LOF值的大小以及节点关联关系,实现故障的检测与定位。文中不仅给出了配电网线路故障的判据,还提出了传感器故障场景下的防误动判据。RTDS半实物闭环测试验证了所提方法的有效性。“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事
摘要：由能源资源分布特性及实际用电需求驱动,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为：电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存,增加了电网稳定控制的难度；发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性，加剧了电网运行潮流的多变性，增加了运行调整控制的难度；交直流混联，大量电力电子设备的应用，电磁暂态与机电暂态交织，交流网络与直流系统耦合，增加了受端直流落点密集地区多回直流同时闭锁的风险，等等。基于随机矩阵理论的配电网运行状态相关性分析方法
摘要：配电网的运行状态是各种影响因素共同作用的结果。为了挖掘各种影响因素与配电网运行状态之间的内在联系,提出一种基于随机矩阵理论的相关性分析方法。首先提出一种增广矩阵法,利用影响因素数据和电网运行状态数据构造数据源矩阵。然后基于实时分离窗技术和随机矩阵理论,分析数据源矩阵中元素的统计特性,并将分析结果与随机矩阵理论的理论预测进行比较。在分析过程中,采用线性特征值统计量（如平均谱半径）作为相关性指标。算例分析表明,该方法能够实时、定量地分析复杂系统中海量数据的相关性,揭示1种或多种影响因素对电网运行状态之间的影响。“直流电网基础理论及关键技术”专题征稿启事
摘要：为深入探讨直流电网发展现状及未来技术路线,促进先进技术理念、科研创新成果和实施应用技术的推广与交流,2015年7月6日至7日,中国电力科学研究院2015年第二届＂二零八＂科学会议在北京召开。此次会议主题为＂直流电网基础理论、关键技术及应用＂,涉及直流电网需求分析及应用场景、直流电网形态格局及拓扑结构展望、直流电网关键设备的研究展望、直流电网电气可靠性研究、新能源发电直流汇集输送及协调控制技术、直流配电网关键技术与装备、直流供用电应用前景及关键技术等七个议题。基于负荷分解的用电数据云架构方案及应用场景
摘要：从负荷分解与监测（load disaggregation and monitoring,LDM）技术所能引发的大数据源革新这一角度出发,开展了用电大数据应用技术方案与用例的分析和讨论。首先介绍了负荷分解与监测技术,阐述了其在采集负荷用电信息细节和借以建立用电大数据源方面的优势。从其未来应用和实施的视角,给出了概念性的基于LDM的智能用电数据云解决方案和系统架构,进而着重讨论了基于LDM所能实现的4个典型智能用电高级应用场景和相关用例,展现了LDM技术对于电力公司、电力用户在革新电力大数据分析与应用等方面所具有的巨大潜力。基于特性指标降维的日负荷曲线聚类分析
摘要：运用数据挖掘中的聚类技术对电力系统日负荷曲线进行分析,提出一种基于特性指标降维的日负荷曲线聚类方法——特性指标聚类（pattern index clustering,PIC）,通过负荷率、日峰谷差率等6个日负荷特性指标对日负荷曲线进行降维处理,利用基于聚类有效性修正的德尔菲方法配置各指标权重,以加权欧式距离作为相似性判据,对日负荷曲线进行聚类。算例结果表明所提方法运行时间短,鲁棒性好,提高了负荷曲线聚类质量,能直观反映典型负荷曲线的特点。
