柔直

自习近平总书记提出“双碳”目标愿景和构建以新能源为主体的新型电力系统以来，关于新型电力系统面临的变革和挑战被广泛研究和深刻认知。面向新型电力系统，电源侧新能源将成为电量的主要提供者，电网侧从交直流混联大电网向微电网、柔直电网等多元形态并存转变，负荷侧由单一用电向发用电一体转变，电力系统正在发生深刻变化。

为促进新形势下柔性直流技术的创新发展与学术交流，EPTC柔性直流专家工作委员会（以下简称“柔直专委会”）第一届一次工作会议暨柔性直流科研成果技术交流会于6月21日在广东省广州市成功召开。来自国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、科研院校和制造企业等单位的专家学者和技术人员共计80余人出席了本次会议。本次会议由EPTC柔性直流专家工作委员会主办，中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、智洋创新科技股份有限公司协办，中能国研（北京）电力科学研究院承办。

针对限流电抗器安装在换流站出口，基于线路边界元件特性的多端柔直电网线路保护难以适用的问题，提出了基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案。首先，通过分析故障后模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在直流侧呈现的阻抗频率特性，推导出实际频率大于谐振频率时MMC等效阻抗呈感性。然后，通过分析母线处电压行波折射系数的幅频特性可知，折射过程会对故障电压行波中的低频分量具有较明显的衰减作用，并以此为依据分析区内外故障时线路两侧换流站不同出线低频暂态能量比值的差异，可利用此差异识别故障。最后，PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别故障，不依赖线路边界元件，且具有一定的耐过渡电阻能力。

基于阻抗分析方法，以模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）环流控制为研究重点，对海上风电经柔直送出系统的稳定性影响展开深入研究。首先，采用谐波线性化的方法建立了柔直换流站与海上风电场的阻抗模型，进而推导了计及频率耦合效应的海上风电经柔直送出系统的阻抗模型。其次，基于阻抗稳定判据，揭示了环流控制对MMC阻抗及柔直送出系统稳定性的影响，进而提出了一种基于环流环节的MMC阻抗重塑控制方案。最后，通过RT-LAB硬件在环实时仿真系统，验证了稳定性分析结果的正确性和阻抗塑造方案的可行性。

对具有构网能力的网接变流器的需求，电力系统安全运行依赖于同步电机的一些特性，比如自同步、惯性和快速频率反应、系统强度支持、使用PSS来稳定低频振荡，发电构成变化同步发电机逐步退出，而新能源发电比例在增加新能源发电比如风电和光伏都是通过变流器与系统连接目前电网里大多数网接变流器还在采用跟网控制模式，不具有电网支撑能力。

本次演讲以“数字化技术助力配电物联网建设”为主题，在“3060”双碳目标下新型电力系统建设过程中，为提升供电的安全性、可靠性，在配网线路管理、新能源台区建设中做的一些探索和实践。围绕配网线路运维，提出配网电缆断面管理系统方案，解决了当前配网电缆断面资源管理混乱、线路状态监测不到位等问题；围绕分布式光伏消纳，提出台区侧低压柔直互联系统方案，解决了分布式新能源消纳难、供电可靠性低等问题。同时结合实际应用案例，阐述了项目建设成效，为新型电力系统数字化建设提供参考。

大规模分布式新能源并网接入,对低压配电网的承载能力和供电品质面临严峻挑战。柔性直流技术具有灵活的功率、电压控制能力，本报告探索柔性直流技术在提升低压配电网供电能力和电能质量方面的应用，解决传统配变轻重载并存、低电压等问题。同时，利用柔性直流技术构建新型微电网，提升低压配电网分布式光伏消纳效率、供电可靠性等。

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。

架空线柔性直流输电是直流输电技术重要发展方向之一，有效应对直流线路故障是架空柔直的主要挑战。 VSC plusa表明：不同类型的换流器可以串联，串联的各子换流器可以承担不同的功能，按照该思路可以构造出多种新型拓扑。 主动换流器可以极大地降低对直流断路器的需求，实现直流电网故障无闭锁穿越：半桥+全桥型主动换流器拓扑简洁优美，应是未来直流电网的首选换流器。 直流自耦变压器DC Auto功能全面，经济性突出，可以方便地构建出分层、分级的立体式直流电网。 换流器之于直流电网，就如同发电机之于交流电网，充分利用换流器的可控性，是提高直流电网运行特性的关键为了实现直流电网中永久故障的隔离，直流断路器是必须的设备，但通过对换流器的有效控制，可以大大降低对直流断路器的快速性和开断容量的要求各种不同组网方式下，如何快速准确地检测和定位故障，是柔直电网安全运行需要解决的关键问题。 由于直流电网惯性小，响应速度快；同时，交流电力系统应该能够承受N-1乃至N-2故障，因此，通过合适的控制，直流电网的故障应该不会对所连交流电网带来严重的稳定性问题对交流电网来说，整流换流器相当于负荷，逆变换流器相当于发电机，通过适当控制，完全可以实现“完全可控负荷”和“虚拟同步发电机”等功能是将换流器控制成“同步机”，还是充分利用其快速可控性，纳入三道防线，设计新的交直流混合控制，是值得研究的重要课题。 柔直技术的兴起是由于海上风电开发的需要，柔直相比于交流并网和常规直流并网都具有明显的优势随着电力电子器件技术的发展，采用穿越型控制技术的点对点架空柔直（混合直流）具有取代常规直流的潜力交流电网已经发展了100多年仍然有不少未能解决的问题，直流电网的发展还需大量的理论研究和工程实践。

直流电源系统