柔性直流电网

柔性直流电网故障电流上升速度快与电力电子器件过流能力弱形成突出矛盾，线路保护需要在数毫秒级完成故障判别，输电线路精确参数的获取对于提升继电保护的性能至关重要。然而直流系统中缺乏稳定基频，导致输电线路相关参数难以获取、保护实现较为困难。针对柔性直流线路频变参数难以获取的问题，提出基于半桥模块化多电平换流器(half bridge modular multilevel converter, HB-MMC)特征信号注入的柔性直流线路频变参数辨识方法。首先通过换流器控制在线路中注入特定频率信号，然后利用快速傅里叶分解提取不同频率的信号并计算指定频率下的线路参数，最后依据不同线路参数的频变特性拟合出对应的幅频特性曲线。仿真表明，所提参数辨识方法可以准确拟合保护所需直流线路频变参数，参数辨识频段内相对误差小于1.5%。

随着化石能源的日益枯竭和环境压力的日益增加，中国乃至世界均面临着能源结构的战略性调整，人类已经认识到必须从传统能源向以可再生能源为主的清洁能源过渡。但在开发利用风能、光伏等新能源的过程中，大规模集中式开发以及孤岛接入等问题严重制约丁对新能源的高效利用。目前，电力网络是清洁能源实现大规模开发以及远距离输送的有效途径，但现实中的输电网络普遍存在配置范围有限、能力不足的问题，亟待建立以清洁能源为主导、以电为中心、更高效环保的能源配置网络平台。 柔性直流输电技术因具备灵活控制有功/无功、可向无源网络供电、与交流电网高度解耦、轻松实现潮流反转等诸多优点，被广泛应用在新能源输电领域中。在此基础上，构建网络化的直流输电是一种解决大规模新能源接入的宏大构想，从技术实现的角度来看，也是当前最为可行的有效手段。柔性直流输电与直流电网的结合，可实现对广域内可再生能源发电直流联网，充分利用其互补性，实现可再生能源大规模集中接入，提高可再生能源发电利用率。 本项目围绕高压大容量柔性直流电网的应用需求，以适应大规模新能源接入的柔性直流电网关键技术为研究对象，解决柔性直流电网系统集成设计以及工程示范应用方面的核心问题。

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征，但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此，提出一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform, TET)的单端故障定位方法。首先，利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化VMD参数，提取含有故障特征的高频模态分量。然后，对该模态分量进行瞬态提取变换，通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量，保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息，得到故障行波时频域全波形。最后，在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头，通过计算主频分量下的波速度，结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明，所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性，即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。

直流线路保护是柔性直流电网发展的关键，需要在3 ms内完成故障判别。现有学者提出基于数字孪生的柔性直流线路保护方法，具有速度快、灵敏性高等优点，但其可靠性易受互感器测量异常影响，可能导致保护误动作。现有不良数据检测方法的准确性和快速性难以满足直流控制保护设备的需求，因此为提高该保护方法的可靠性，文中提出一种基于移动平均法的不良数据自纠错方法。根据测量数据平稳变化的时序特性，利用移动平均法得到测量数据的预测值，通过比较预测误差与实际误差进行不良数据的检测与纠错，无需迭代计算和预先训练模型。利用四端柔性直流电网进行仿真检验，结果表明相较于已有方法，所提方法具有更好的准确性与快速性，纠错性能较好，能适配保护方法并提升抗干扰能力，有效提高保护的可靠性。

据上海科技大学消息，近日，该校信息学院智慧电气科学中心刘宇课题组在电力系统保护及输配电领域国际权威期刊IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY发表题为“Improved Dynamic State Estimation Based Protection on Transmission Lines in MMC-HVDC Grids”的研究论文，提出了一项针对柔性直流电网输电线路的新型继电保护方法。

近日，构网型柔直控制策略在张北柔直电网工程完成系统调试并成功投入应用，大幅提升了直流电网的电压频率支撑能力和新能源外送能力，使工程具备450万千瓦满功率送电能力，为华北电网新能源消纳和迎峰度夏电力保供注入了澎湃动能。

近日，河北张家口的风电、太阳能发电通过张北柔性直流电网工程送到北京冬奥会，在奥运历史上首次实现所有场馆100%绿电供应，引起了社会的广泛关注。但鲜为人知的是，作为世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程，张北柔直工程的规划、建设、运行等全过程离不开电网仿真技术的有力支撑。

由于新能源有随机性、波动性，新能源大规模并网消纳成了世界性难题。张北柔性直流电网工程（以下简称“张北柔直工程”）应运而生。

本专利世界首个揭示了电网电压前馈对柔性直流输电在弱电网下的稳定性影响研究。本专利以中国南方电网鲁西背靠背异步联网的柔性直流输电工程为背景，结合2017年4月10日在鲁西站广西侧发生高频谐波谐振的事件情况，对事件中谐波放大机制及其影响的关键环节进行了详细分析和仿真验证，得到了高频谐波谐振现象与柔性直流电网电压前馈控制采样环节、系统谐波阻抗之间的关系，推导了电压前馈控制参数、系统谐波阻抗与高频谐波谐振频率幅值之间的公式，并提出了在电压前馈环节合理设计滤波器来解决高频谐波谐振问题的措施，经仿真验证和现场实施验证了本专利所提解决方案的有效性。