电压特性

针对目前基于多馈入相互作用因子(multi-infeed interaction factor, MIIF)同时换相失败评估准确度不足的问题，首先阐明了多馈入高压直流系统中交流系统故障后暂态无功功率的作用机理，揭示了无功功率和电压之间复杂的相互作用对MIIF的显著影响。其次，提出了一种考虑到无功功率和电压相互作用的改进MIIF因子，用于衡量多馈入直流系统之间的相互作用，分别计算了交直流系统间无功功率不平衡引起的电压降和直流换流站间无功功率传输引起的电压变化。然后，基于最小关断角定理，综合考虑了暂态无功功率和电压特性的影响，提出了临界同时换相失败因子(critical simultaneous commutation failure factor, CSCFF)及其计算表达式。通过比较MIIF和CSCFF，提出了一种同时换相失败评估方法，在评估同时换相失败时具有更高的准确性。最后，利用PSCAD/ EMTDC平台构建了双馈入和三馈入高压直流仿真模型，验证了所提方法在不同故障类型、耦合阻抗和故障严重程度下的有效性和适用性。

本项目结合南方电网在无功电压控制方面的实际需求，在交直流混联电网无功电压运行分析与控制、分布式发电接入配网的无功电压控制、电压暂降治理等方面进行了深入的研究。 获授权发明专利19项、实用新型4项、软件著作权3项，发表论文31篇。成果已在南方电网应用，为电网稳定运行和可靠供电提供了重要的技术支撑；理论与机理方面的成果推动了相关领域的技术进步。

“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”是我国能源发展的战略目标，电力已成为能源变革的重要枢纽以及能源转型的前沿领域。随着清洁能源的大规模渗透、电力电子化设备的大规模应用、能源再电气化的广泛推进，多元电网应运而生。源荷随机性、波动性增强，转动惯量明显变小，有功频率、无功电压特性日趋复杂；电网双向潮流的广域性逐步呈现，潮流分布的时空不均匀性愈加突出，电气量的全局相关性明显加强。基于孤立断面、输配分离及被动控制的传统调控技术存在信息孤岛化、分析局部化及控制离散化等问题，难以实现多元电网故障极速恢复，难以实现多元电网稳定可靠运行，难以实现多元电网优质供电。 项目团队依托国家 863 计划、国家重点研发计划以及国家电网公司等一批重大科研项目，采用产学研用联合攻关，攻克了多元电网态势感知、故障处置、协同运行和支撑平台等多项核心关键技术。主要创新:①提出了新能源并网能力等态势感知技术，实现了多元电网设备动态运行特性的深度感知，突破了各类设备主动响应潜力趋势评估的瓶颈；②提出了区间概率断面潮流和三相不平衡连续潮流的分析方法，以及静态安全域有效边界筛选和运行裕度表征技术，实现了多元电网系统级安全感知和全局态势预判；③构建了基于“云边端”透明交互的全局协同决策体系，提出了多时空输配协同的无功电压优化、有功闭环控制及广域自主运行等方法，攻克了多元电网控制预见性和全局性不足的难题；④提出了多元电网态势感知故障处置策略自动生成方法并研制了系列软件，实现了多元电网故障的最低影响和极速恢复，大面积故障处置时间从小时级缩短到分钟级，保障了各类用户的高可靠供电；⑤提出了多元电网各类广域资源的透明访问方法，实现了全局按需动态交互，突破了多元电网态势感知的多时空、多维度海量信息处理屏障，研制了全国产化多元电网态势感知协同运行平台。 项目已获得授权发明专利 39 件（美国专利 1 件），软件著作权 12 项，发表核心论文 31 篇，项目成果通过了钱清泉、程时杰等院士专家的鉴定，整体达到国际领先水平。项目成果在江苏全省及四川、浙江、福建等电网广泛应用，项目成果为保障电网可靠供电、新能源消纳和节能减排提供了坚强支撑，实现了多元电网态势感知协同运行的技术引领，带动了智能电网行业产业化发展，为助推经济社会发展发挥了不可替代的突出贡献。

基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）的多端柔性直流输电系统能够实现多电源供电和多落点受电，运行方式灵活，是解决清洁能源并网和消纳问题的有效技术手段。然而当系统受端交流侧发生故障时将出现盈余功率，导致直流过电压问题。对此，提出一种基于桥臂调制波动态调整的多端柔直系统直流过电压抑制策略。所提策略通过在换流阀桥臂调制波中引入直流电压偏差控制，动态调整暂态期间桥臂调制波的直流电压参考值，从而减少桥臂投入的子模块数量，最终达到抑制直流过电压的目的。为验证所提控制策略的有效性，在PSCAD/EMTDC中搭建了送端光水打捆经四端柔性直流输电的外送系统，给出了所提控制策略的参数设计方法。通过设置受端交流系统不同工况，对比研究了所提控制策略投入后的系统直流过电压特性，结果表明所提控制策略可以有效抑制因受端交流侧故障引起的多端柔性直流输电系统的直流过电压。

本项目成果研究电动汽车在充电和换电两种模式的负荷建模与仿真技术，建立考虑时间维度和空间维度的电动汽车充电负荷预测模型和预测方法。研究海口运行的电动汽车动力电池充放电特性，建立基于PI观测器的动力电池荷电状态（StateofCharge，SOC）在线估算模型与方法：研究动力电池的极化电压特性，提出不影响动力电池寿命和安全条件下的快速优化充电策略，实现动力电池的快速优化充电。针对海口龙华充换电站运行特点，综合考虑电网负荷控制目标、车辆充/换电时空需求及充换电站（桩）实时状态，研究开发以用户距离最近、费用最省、充电最快为目标的电动汽车充换电设施与电网互动的能量和功率控制技术和用户充电成本和充电设施利用率兼顾的电动汽车时间空间联合调度策略。 通过本项目的建设和工程示范，“配电网与电动汽车充电设施互动技术”支撑了“电网友好型”服务网络，“电动汽车绿色环岛自驾游服务技术”支撑了“用户友好”服务网络。以兼顾“电网友好型”和“用户友好”建设环岛的电动汽车充换电服务网络，实现电动汽车的有序充电控制和引导，在满足电网需求的同时充分考虑电动汽车用户需求，为用户提供方便快捷的优质服务，不仅搭建了一个电动汽车运营公共服务平台，为满足未来电动汽车大规模普及应用场景下电动汽车用户的服务需求以及充换电设施的运营管理需求提供了一个坚强保障。

交联聚乙烯绝缘高压直流电缆是实现多端柔性直流输电的关键技术。我国自2012年起，先后有±160kV、±200kV、±320kV交联聚乙烯绝缘高压直流电缆与柔性直流输电工程成功投入运行，在电压等级上实现 了三级跳式的跨越，电缆运行状态和故障隐患点是普遍关心的问题。本文介绍了一起舟山柔性直流输电工程士200kV高压直流电缆双极短路故障，对故障电缆进行了解体检查、击穿通道观察、以及介电、理化性能评估， 从电缆设计绝缘水平、劣化和空间电荷的影响、单极接地故障过电压特性及其对直流电缆运行击穿特性的影响等方面分析了故障原因。