直流系统

本项目通过对直流电源系统框架、蓄电池全状态多变量监测方法及在线核容放电方法进行研究分析，首次提出新型直流电源系统中两段直流母线互为备用策略、蓄电池远程在线核容放电的控制策略和关键技术，形成一套远程在线核容放电的变电站智能直流系统，由蓄电池全状态智能监测、在线核容成套设备、DC-DC直流智能母联和智能高频开关充电模块及站用电源监控系统组成，可实现功能：1以DC-DC智能母联搭建出两段直流系统的在线热备用框架，当发生直流母线失压或欠压时，能自动保持直流母线的连续供电特性，保证直流系统供电可靠性；2.不脱离直流系统下蓄电池远程在线核容放电（所放电的电能回馈电网）和蓄电池全状态多变量数据的远程实时监测、维护，替代原有静态、离线、人工的蓄电池运维模式，及时发现蓄电池隐患，提高运维效率；3.实现直流充电机对交流输入低电压和缺相的适应性的措施，进一步保证电网故障初期直流系统的运行稳定性；4.搭建一套完整的蓄电池远程后台维护系统，可管理500个变电站的蓄电池系统，可实现站用电源系统的实时监测、蓄电池自动在线养护、历史数据保存及分析、蓄电池性能综合评估、蓄电池劣化的提前预警等，提高蓄电池维护效率、节约人工成本。

变电站直流是电网安全的重要环节，提升直流系统的安全性、可靠性是永恒的主题。为了解决这些问题，泰昂公司做出了自己探索。改变传统直流电池串联模式为采用DC/DC技术的电池并联模式。通过多年的摸索不断完善了这项技术，在国内各级变电站也开展了大量的应用。本文对技术和应用给各位领导、专家、同行做了介绍。

结合现场案例进行分析，分析站用直流电源运维中存在的主要难点包括：（1）蓄电池寿命短、频现单体开路，装置整定不规范、直流异常信息反馈不及时，给电网的安全运行带来极大的风险；（2）直流系统级差配合缺乏试验标准和验收规范，馈线空开运行年限长，更换困难；（3）落实反措要求滞后；（4）非典型接地难查找。并从从装置定值管理、交接验收、大修技改原则、新技术应用几方面探讨站用直流电源系统运维管理和新技术应用。最后分享了山西公司针对上述问题的做法和几起典型案例。

针对目前直流系统蓄电池组核容放电试验费时费力的问题，提出智能在线核容放电技术，采用可电动操作的断路器对蓄电池组进行解列操作，通过并网逆变器将直流电逆变成交流380V并入电网，循环使用，节能环保。当达到停止放电条件时，停止放电，恢复系统原有状态，并记录放电过程中的相关蓄电池参数，形成核容放电试验报告。就地设备通过电力系统数据综合网，将片区变电站核容放电设备接入核容放电服务器，统一进行监控管理，可通过监控终端电脑进行各个变电站的远程核容放电试验。

对于厂站直流系统的2V蓄电池、共108节，传统的核对性容量放电试验首先要拆下108只蓄电池的防尘章，然后依次安装108个电压采样模块在相应编号的蓄电池正负板两端，以便放电仪在放电过程中能监测并记录每个蓄电池的实时电压，再进行试验。试验结束后，还要将108个电压采样模块取下按顺序收好，再将108只蓄电池防尘罩軍上，整个工作过程工作量大而繁。 且厂站部分电池屏柜层内空间小，采样盒接线非常困难，试验接线过程中手容易触碰到屏柜金属外壳，引发触电、电池短路等不安全隐息，严重的会造成厂站直流接地，甚至引起保护拒动、误动。 《电力设备检修规程Q/CSG1206007-2017》规定蓄电池在前4年内每2年一次定检，之后每年一次，比原来的前面6年每2年一次之后每年一次的规定增加了工作量，如果再按传统方法则需要更多的人力和物力。 所以，研制蓄电池放电数据转换装置对传统试验方法改进，只需通过蓄电池放电数据转换装置，放电仪即可随时读取并保存蓄电池的实时电压，不再需要每次都安装108个电压采集模块。

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。

第三代智能变电站对传统变电站、第一代智能站以及新一代智能站从设计、制造、建设、运检等各方面进行全面总结与提升，对电网本质安全及未来发展方向具有十分重要意义。

在新版DL/T5044-2014中良信配合修编组完成直流系统短路电流计算21万组数据，用时3年，研究断路器在直流系统中的配合。 体化电源：共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元，采用电力专用UPS和DC/DC直接由直流母线变换取得交流不问断电源和通信电源。

直流系统是变电站非常重要的组成部分，它的主要任务是给继电保护装置、断路器操作、各类信号回路提供电源。直流系统的正常运行与否，关系到继电保护及断路器能否正确动作，会影响变电站乃至整个电网的安全运行。

针对传统集中式最优潮流算法扩展性差的问题，提出一种适用于求解大规模分布式电源接入的直流系统最优潮流的完全分布式算法。首先，利用凸松弛方法将非凸的直流系统最优潮流模型转化为二阶锥规划模型；然后，基于ADMM（交替方向乘子法）建立求解该模型的分布式算法，再去除算法中的一致性变量，从而将其改进成为直流系统最优潮流的完全分布式算法；最后，在改进的IEEE 13节点和118节点系统算例上进行的仿真验证表明，该算法无需中央协调单元协同各区域的边界一致性信息，通过各区域的并行优化、相邻区域间少量边界节点信息的交换，即可得出辐射式以及环网拓扑的直流系统最优潮流问题的全局最优解。 To address the scalability limitations of traditional centralized optimal power flow algorithms, a fully distributed algorithm for solving optimal power flow in DC systems with large-scale distributed energy sources is proposed. Firstly, the non-convex optimal power flow model of DC systems is transformed into a second-order cone programming(SOCP) model using convex relaxation methods. Subsequently, a distributed algorithm based on the alternating direction method of multipliers(ADMM) is established to solve this model. The algorithm is then transformed by eliminating consensus variables into an improved fully distributed algorithm for optimal power flow in DC systems. Finally, in simulation tests on enhanced IEEE 13-node and 118-node systems, the algorithm proved capable of achieving a globally optimal solution for optimal power flow in radial and ring DC systems. Notably, this was accomplished without the necessity of a central coordinating unit to synchronize boundary consistency information across regions. Instead, the algorithm relies on parallel optimization within each region and the exchange of minimal boundary node information between adjacent regions.