直流配电网

他提出，未来的柔性交直流中低压配电网系统可灵活接入传统交流电网、分布式间歇性电源、储能系统、多形式的交直流负荷等，而各种分布式新能源的高效消纳、能源的协调控制以及用户侧的高质供给等均可由能量路由器来完成。

重点介绍交直流混合配电网改造、规划与运行等关键技术。他表示分布式可再生能源电源大规模接入配电网，对配电网的安全、高效、优质和灵活运行带来了巨大挑战，亟需通过创新配电网结构模式提升配电网对新型源荷的接纳能力。与交流配电网相比，直流配电网具有更强的供电能力、更灵活的控制能力和更高的电能质量，对于促进分布式可再生能源大规模接入具有重要意义。综合考虑技术可行性和经济性，交直流混合组网是当前可行的技术手段。

柔性交直流混合配电网保护控制技术是柔性交直流混合配电网技术的重要组成部分，承担着第一时间处置故障的任务。国网天津电力在天津电科院组建产学研攻关团队，推进柔性交直流混合配电网保护与自愈控制关键技术攻关和成果落地应用——

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。

交直流配电网柔性互联技术与应用是电力领域的一项重要创新，它融合了先进的电力电子技术、信息通信技术以及智能控制技术，旨在提升配电网的灵活性、可靠性和效率。

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(modular multilevel converter, MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性，导致故障电流上升速度快且峰值高，对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确选择故障馈线的问题，提出了一种基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法。首先，利用变分模态分解算法对各馈线零模电流进行分解，选取特征分量。然后，计算特征分量的二阶导数，选择拐点密集区并进行归一化处理，得到各馈线的凹凸波动性。最后，判定凹凸波动性与其他馈线相异的线路为故障线路。仿真结果表明，所提方法能够快速识别故障馈线，且受过渡电阻、采样频率、数据窗和噪声等因素影响小。

电力电子设备已成为现代电网的重要组成部分。大量分布式光伏、电动汽车通过整流、逆变接入传统交流电网，存在能源转化效率不高、源荷匹配灵活性差等问题。发展直流配电，构建交直流混合配电网，是减少电能转换环节、提升综合能效的必由之路。 电力电子变压器（PET）是交直流混合配电网络的核心设备，本项目之前，其组网运行主要存在以下难题：①设备损耗大，长期运行的经济性低；②控制保护难，故障隔离慢，存在系统振荡风险，影响供电可靠性；③运行灵活性差，不利于有效集成分布式能源、合理调配多样性负荷。 项目团队在国家自然科学基金、国网公司科技项目的资助下，开展产学研用协同攻关，研制了高效率多端口电力电子变压器、多功能复用的直流故障电流控制器，突破了交直流配电网控制保护、系统振荡抑制等关键技术，实现了灵活组网、高效运行。 项目获授权发明专利26项，发表论文60篇，出版专著1部，发布国家标准1项，立项IEC标准1项。王锡凡院士领衔的鉴定委员会认为 “整体达到国际领先水平。项目建成了北京延庆智能电网工程、苏州同里交直流系统示范工程以及连云港海岛综合示范工程，实现了源网荷储协调运行。项目成果对支撑大规模电力电子设备接入后电网高效稳定运行具有重要的现实意义。