中压直流

随着电力电子技术的快速发展，直流配电系统因其高效、环保、灵活等优点，在电力系统中得到了广泛应用。中压直流配电系统作为直流配电的重要组成部分，其安全性和可靠性对于整个电力系统的稳定运行至关重要。然而，中压直流配电系统在运行过程中可能会遇到各种故障，如短路、接地等，这些故障不仅会影响系统的正常运行，还可能对设备造成损坏。因此，开展中压直流配电系统故障穿越与保护能力提升及其关键设备研究，对于提高电力系统的安全性和可靠性具有重要意义。

电力系统中可能会出现多个位置电压降低或电流异常的情况，导致中压直流配电网相关故障信号特征会发生明显的形变波动，超过正常的波动区间，导致故障诊断精细化程度下降。提出了中压配电线路断线高阻接地故障精细化诊断方法。在构建高阻接地电阻模型的基础上，采用小波能量矩算法获取中压配电线路断线高阻接地故障特征，将提取的故障特征输入最小二乘多级支持向量机中，实现中压配电线路断线高阻接地故障精细化诊断。仿真结果表明：所提方法获取的故障相电压波形差异小于2.3%；故障相电流波形相似度高于98%；诊断时间较短，故障诊断时的最高识别率可达到98%，平均识别准确率达到了95%；收敛值达到0.97。由此可知，所提方法抗干扰性能强，可以准确识别光伏能源接入中压配电线路断线高阻接地故障，保证光伏能源接入中压配电线路后的稳定运行。

基于模块化多电平换流器的固态变压器(modular multi-level converter based solid-state transformer,MMC-SST)由于具备多电压等级、多电压形态的端口，在交直流混合配电网中得到广泛关注。双向有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器型MMC-SST存在功率密度低、成本高等问题，且传统半桥结构的DAB型MMC-SST在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)端口短路故障情况下无法清除故障电流，限制了其在配电网中的应用；传统全桥结构的DAB型MMC-SST虽具备故障阻断能力，但同时也增加了开关管数目。文中基于混频调制原理，对传统DAB型MMC-SST的拓扑进行改进，提出基于钳位子模块的开关对复用(clamped switch pair integrated submodule,CSPI)型MMC-SST拓扑，该拓扑与传统半桥、全桥结构的DAB型MMC-SST拓扑相比，不仅节约了开关器件，还使得SST具备MVDC短路故障清除能力，极大地提高了DAB型MMC-SST的功率密度和供电可靠性。通过理论分析与仿真模拟，验证了所提CSPI型MMC-SST拓扑及频率解耦方法的可行性。

采用风光发电全直流离网制氢总体技术方案，将风光发电通过中压直流技术输送至化工园区。通过碱性电解槽和质子交换膜电解槽混合配置进行制氢，作为负载消纳可再生能源。通过储能、电解槽阵列优化运行策略和能量管理系统，使负荷与波动性风光出力匹配，实现整个系统稳定、经济运行。

采用风光发电全直流离网制氢总体技术方案，将风光发电通过中压直流技术输送至化工园区。通过碱性电解槽和质子交换膜电解槽混合配置进行制氢，作为负载消纳可再生能源。通过储能、电解槽阵列优化运行策略和能量管理系统，使负荷与波动性风光出力匹配，实现整个系统稳定、经济运行。

固态断路器(solid state circuit breaker, SSCB)是直流配电网中实现快速、无弧隔离直流故障的关键保护装置。首先提出了一种基于级联常通型碳化硅(silicon carbide, SiC)结型场效应晶体管(junction field effect transistor, JFET)的新型中压直流SSCB拓扑，直流故障发生时利用金属氧化物压敏电阻(metal oxide varistor, MOV)向SSCB主开关级联常通型SiC JFET器件的栅源极提供驱动电压，可快速实现直流故障保护。其次详细分析了SSCB关断和开通过程的运行特性，并提出了SSCB驱动电路关键参数设计方法。最后研制了基于3个级联常通型SiC JFET器件的1.5 kV/63 A中压SSCB样机，通过短路故障、故障恢复实验验证了设计方法的有效性。结果表明该SSCB关断250 A短路电流的响应时间约为20 s，故障恢复导通响应时间约为12 s，为中压直流SSCB的拓扑优化设计和级联常通型SiC JFET器件的动静态电压均衡性能提升提供了支撑。

6月15日，2020年国家重点研发计划专项的配套示范工程——国内首个氢电耦合中压直流微网在浙江宁波投运。该项目实现了氢产业全链条相关设备全部国产化，氢电转换效率达到世界领先水平。

介绍中低压直流技术发展的背景，从国家政策、电源、负荷直流化等角度实施中低压直流配用电方案的价值，中压直流配网系统方案设计与关键设备，国内中压直流配网建设案例，低压直流微网、低压直流台区互联的方案设计与关键设备，直流开断的原理介绍与产品研制，低压直流配用电工程案例。现有中低压直流配用电系统与关键设备存在的不足，中低压直流配用电系统发展的方向。

近日，由中国电力科学院有限公司自主研制的±5千伏/60千伏安双极三端中压直流实证系统通过壳牌石油公司（Shell）与荷兰埃因霍温理工大学的联合验收。该系统通过了50余项现场试验，各项性能指标均符合要求，获得业主方高度认可。