低压直流

简述了直流配电技术发展的背景、面临的挑战，以及技术应用现状，并介绍了美国、德国、英国、韩国，以及我国厦门、甘肃、浙江、深圳、上海等诸多国内外直流配电技术的典型案例。 报告指出，直流配电技术在供电能力、电能质量、可控性以及对分布式可再生能源和柔性负荷的兼容性等方面均表现出突出的优势。在大规模海上风电、用户定制电力系统以及终端负荷供电等方面均表现出竞争力和广阔的应用前景。美国、欧洲及日本均提出了相应的系统架构或建设了研究网络，直流配电技术正处于探索及试点期，技术高速发展，潜力巨大。需要科学、理智地思考战略策略和技术路线。

对配网直流开关现状和发展趋势进行了探讨。以珠海唐家湾直流配电系统示范工程、苏州中低压直流配用电工程、张北小二台柔性变电站（电力电子变压器）示范工程、苏州同里新能源小镇交直流混合微网工程、浙江杭州大江东柔性直流风光储示范工程为例，介绍了这些工程中直流配电开关技术现状以及未来的发展趋势。

构建高效灵活、安全可靠的直流配用电系统是实现直流型源荷高效匹配的重要途径。在江苏苏州，国家电网打造了全球规模最大、电压等级最全、技术装备最新的中低压直流配用电系统，覆盖工商、民用、市政、数据中心等多种应用，并为150户居民提供直流电能，综合用电能效提升2%。这个配电网有何独到之处？本报记者带你一探究竟。

近年来，随着直流输电工程的快速发展以及直流负载的广泛应用，高可靠、低成本的直流断路器研究日益受到人们的关注。然而，目前尚未完全形成系统的直流保护理论体系与快速直流断路器技术，难以保障直流电网的安全可靠运行，阻碍了其进一步发展。本报告，首先对直流配电网的故障特性进行了分析，指出固态断路器更符合中低压直流系统的需求；在此基础上提出了一种基于碳化硅JFET的智能固态断路器拓扑结构及其控制策略；此外，讨论了JFET的串并联技术，大幅提升了直流固态断路器的功率等级。

GB/T17478-2004低压直流电源设备的性能特性（IEC61204-2001，MOD） GB/T19826-2014电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求 GB/T21560.3-2008低压直流电源第3部分：电磁兼容性（EMC）（IEC61204-3-2000，MOD） GB/T21560.6-2008低压直流电源第6部分：评定低压直流电源性能的要求EC61204-6-2000，MOD）

智能型直流框架断路器和直流塑壳断路器以及直流插头插座系统，首次实现低压塑壳式直流断路器的智能化产品设计，突破了单断点的全电压的分断技术，并实现了低压直流断路器和直流差走插座的的无弧接通与分断技术。

基于模块化多电平变换器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer, MMC-SST)是实现交直流混合配电网柔性互联及能量多向流动的关键装备。针对固态变压器输入级MMC子模块电容纹波电压过大，导致装置的体积和成本增加的问题，提出一种基于比例重复控制的MMC-SST改进纹波电压抑制策略。首先利用基于比例重复控制的电容电压闭环得到调整后的功率移相角。然后，通过双有源桥变换器将子模块电容纹波功率传递到低压直流母线，从而有效抑制MMC子模块的各频次纹波电压，达到减小电容值的目的。最后，仿真结果表明在网侧电压对称或不对称工况下，基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略均具有良好的纹波电压抑制能力。

电压源型变流器、直流线路和恒功率负荷之间相互影响会导致低压直流系统出现高频振荡失稳问题。为此，建立了适用于系统高频振荡建模分析的统一化降阶模型，并从统一化降阶模型角度解释了系统高频振荡失稳原因。在此基础上，提出了一种能够抑制高频振荡的控制参数可行域分析方法。该可行域不仅能够直观呈现系统在不同控制参数下的低频稳定区域和高频失稳区域，还能在稳定区域详细显示系统级动态特性（振荡频率和阻尼比）的定制化设计曲线。最后，利用PLECS软件搭建了低压直流系统的仿真算例，多组仿真时域结果均验证了统一化降阶模型及控制参数可行域的有效性。

直流电弧没有过零点特性，难以自行熄灭，易引发电气火灾，威胁直流配用电安全。通过搭建电弧模拟发生实验平台，采集不同电压下电弧信号，研究电弧电阻、电压等特性，分析了不同电压下电弧特征的差异性。以GB/T 35727—2017中低压直流配网标称电压优选值为依据，研究220 V、750 V、1500 V 3种不同电压等级电弧检测特征，对比傅里叶、小波、奇异值分解等频域特性，最大值、最小值、平均值、标准差等时域特性，得到不同电压等级下电弧检测的优质判据，证明了不同时频域特征适用于不同的电压等级。结合神经网络模型，设计了适用于750 V系统的电弧检测算法，算法检测精度为99.12%。