直流母线

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。

直流母线失压自动补偿装置，有效避免发电厂在全厂停电时蓄电池组由于故障而不能放电情形的发生，从而避免发电厂全厂停电后的事故扩大，对电网及发电安全稳定运行提供了保证。该装置是通过直流变换技术，在直流母线失压时，保障直流母线供电连续性的一种功率变换装置。本装置具有两种供电模式：一种模式为单向升压的DC/DC电源变换装置，将蓄电池分组升压后，输出至直流母线；另一种模式为双向流动的DC/DC电源变换装置，跨接在直流电源的两段直流母线之间，可自动实现两段直流母线短时互供。

近年来因直流电源系统出现问题导致电力系统重大事故案例时有发生,其中多起事故是因蓄电池开路、脱离母线等故障原因导致的直流母线失压、事故扩大,造成了重大的经济损失和不良的社会影响；该成果可定期自动实现监测蓄电池组脱离母线状态，也可对在运蓄电池组进行实际带载及耐受冲击能力试验，并及时发出预警，解决了电力直流运维人员最担心的直流母线失电及隐性故障无法及时发现的现象，为直流供电安全运行提供了重要技术支撑。

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。

目前，变电站直流电源采用单母线、单母分段两种接线方式，每段直流母线配置一组充电机和一组蓄电池。220V直流系统蓄电池一般采用2V104节阀控铅酸蓄电池串联浮充运行。当充电机交流输入电源中断时，由单独的蓄电池组供电。若某一节蓄电池开路会导致整组蓄电池失效，无法向负载提供直流电源，将造成直流母线失压。当单只电池开路，智能检测控制器检测到直流母线有失压趋势时，另外3组电池还可以通过DC/DC模块继续向母线供电。

为保证并网系统中三电平中点箝位（neutral point clamped，NPC）型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行，提出一种基于空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation，SVPWM）的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先，通过分析故障后八开关三相逆变器（eight switch three phase inverters，ESTPI）拓扑开关状态对应的共模电压大小，确定参考电压矢量合成规则；然后，通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理，进而对空间矢量合成进行调节补偿；最后，设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整，保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明，该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行，每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善，优化补偿后的并网电流质量显著提高，且在并网电流突变时具备良好的控制特性。

主要从近年来多起由蓄电池原因导致的直流失压而引起的电力系统事故扩大着手，结合站用蓄电池目前运维管理现状及其电池自身问题，介绍了怎样在保障母线供电的前提下，无需脱离充电机、蓄电池、无需改变参数、通信接口支持的基础上，实现在线自动、定期、无死角检测蓄电池至母线回路出现的任何问题并及时发出预警，保证直流母线供电的连续性，保障直流电源的有效后备供电能力，有效提高站用直流供电的安全性和可靠性。

基于模块化多电平变换器的固态变压器(modular multilevel converter based solid state transformer, MMC-SST)是实现交直流混合配电网柔性互联及能量多向流动的关键装备。针对固态变压器输入级MMC子模块电容纹波电压过大，导致装置的体积和成本增加的问题，提出一种基于比例重复控制的MMC-SST改进纹波电压抑制策略。首先利用基于比例重复控制的电容电压闭环得到调整后的功率移相角。然后，通过双有源桥变换器将子模块电容纹波功率传递到低压直流母线，从而有效抑制MMC子模块的各频次纹波电压，达到减小电容值的目的。最后，仿真结果表明在网侧电压对称或不对称工况下，基于比例重复控制的MMC-SST子模块电容纹波电压抑制策略均具有良好的纹波电压抑制能力。

该项目成果是针对厂站蓄电池运行中所发生的种种极端问题，依据现场实际电气量特征采用综合判据而研发的。近年来电网系统直流电源引发的电网事故频连发生，国网某省公司330kV南郊变电站“6.18”主变爆炸事故所暴露的蓄电池脱离母线问题，南网云南公司某供电局220kV变电站两起蓄电池脱离母线问题、广东某地市局220kV变电站同样也出现蓄电池脱离母线问题，在系统极端事故情况下，站用电源失去，充电机无输出，热备用下的蓄电池后备电源的状态失控，导致区域电网事故扩大，给运行的主设备带+来了灾难性的后果。当前的厂站直流系统严重存在监测死区问题，对厂站直流系统存在这一隐患问题迫在眉睫，需要亟待解决。因此，围绕网省公司相关直流电源系统的规范和标准要求进行研制并推进这一重要工作的。成果充分利用刀闸位置换路瞬间状态;蓄电池瞬间脱离母线两者间电压微变率以及蓄电池脱离母线后自放电曲线效应;高精度双线电流采集线性合成比较的多电气量和刀闸接点瞬变位移等特征进行综合判断的。本项目成果关乎电网稳定安全，在线运行实时监测蓄电池的充电状态、放电状态和判断蓄电池主熔断器是否熔断，并根据不同状态给出信号灯、硬接点、软信号等+多种信息，使得蓄电池组与直流母线的连接和运行状态进行多维度全方位监测，装置自适应全生命周期实时在线检测，通过RS-485通讯接口上传信息，具自动预警之功能。