直流配电网的关键技术

柔性直流配电网的若干问题研究一、本文概述随着能源结构的转型和电力电子技术的快速发展，柔性直流配电网作为一种新兴的配电方式，受到了广泛关注。

其独特的优势，如能够灵活控制潮流、实现多源协调互补、适应分布式新能源接入等，使得柔性直流配电网在解决传统配电网面临的一系列问题上展现出巨大潜力。

柔性直流配电网在实际应用中仍面临诸多问题和挑战，如系统稳定性、经济性、控制策略、保护技术等方面的问题，亟待解决。

本文旨在深入研究柔性直流配电网的若干关键问题，通过对现有文献的梳理和分析，结合国内外相关研究成果，探讨柔性直流配电网的理论基础、技术难点和发展趋势。

文章首先对柔性直流配电网的基本原理和主要特点进行概述，然后重点分析其在运行控制、保护技术、经济性评估等方面的关键问题，并提出相应的解决方案和策略。

文章还对柔性直流配电网的未来发展方向进行展望，以期为我国配电网的升级改造和新能源消纳提供理论支持和实践指导。

二、柔性直流配电网的基本原理与关键技术柔性直流配电网采用基于电压源型换流器（VSC）的直流配电系统，通过PWM（脉宽调制）技术实现直流电压的灵活控制。

VSC换流器通过调整其输出电压的幅值和相位，能够独立地控制有功功率和无功功率，从而实现对配电网的灵活控制。

VSC换流器还具有快速响应、易于扩展和模块化等优点，使其成为构建柔性直流配电网的理想选择。

（1）VSC换流器技术：VSC换流器是柔性直流配电网的核心设备，其性能直接影响整个配电网的运行效率和稳定性。

研究高效、可靠的VSC换流器技术是柔性直流配电网发展的关键。

（2）直流保护技术：由于直流配电网的故障特性与交流配电网存在显著差异，传统的交流保护方法无法直接应用于直流配电网。

需要研究适用于直流配电网的故障检测、隔离和恢复技术，以确保配电网的安全稳定运行。

（3）直流配电网的规划与优化技术：随着分布式电源和电动汽车等直流负荷的快速发展，直流配电网的规划与优化问题日益突出。

需要研究考虑多种因素的直流配电网规划方法，以及基于多目标优化的配电网运行控制技术，以实现配电网的经济性、可靠性和环保性的协调优化。

能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术李敬如;韩丰;姜世公;李红军【摘要】交直流混合配电系统具备供电可靠性高、电能质量优质、运行控制高效、分布式电源及多元负荷灵活接入等特性,成为以电为核心的能源互联网的物理基础.在介绍交直流混合配电网在能源互联网中的主要应用特点基础上,分析了直流配电技术典型应用场景及其主要技术特点.结合目前交直流混合配电网的研究现状及能源互联网发展要求,从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向.相关研究成果对于构建交直流混合配电网发展技术框架具有重要意义.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2018(051)008【总页数】8页(P56-63)【关键词】能源互联网;交直流混合配电网;规划设计;典型供电模式【作者】李敬如;韩丰;姜世公;李红军【作者单位】国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209;国网经济技术研究院有限公司,北京 102209【正文语种】中文【中图分类】TM720 引言伴随经济社会发展和资源环境约束的矛盾日益突出，传统以化石能源为主的能源供给和消费方式已经不能适应当前经济社会发展需要，大力发展可再生能源替代化石能源、降低碳排放，实现“能源转型”已经成为共识[1-3]。

为适应“能源转型”发展需求，电力系统的物理形态呈现出如下变化趋势：在电源侧，传统火力发电比例将逐渐减少，太阳能、风能等可再生能源发电比例将逐步提高；在负荷侧，用能优化及需求响应的能力水平进一步提升，柔性负荷和主动负荷接入比例大幅增加；在电网侧，网络结构更加坚强，电源及负荷接入更加便捷，系统运行控制更加灵活，未来电网将发展成为综合多元能源、满足供需互动的多样化平台[4-6]。

伴随能源转型和电力系统物理形态变化，“能源互联网”概念应运而生。

能源互联网是指以电力为核心，以智能电网为基础，以接入可再生能源为主，采用先进信息和通信技术及电力电子技术，通过分布式动态能量管理系统对分布式能源设备实施广域优化协调控制，实现冷、热、气、水、电等多种能源互补，提高用能效率的智慧能源管控系统，是智能电网的丰富和发展[7]。

交直流混合配电网的运行模式和协调控制方法是保证其高效可靠运行需要解决的关键技术之一。

针对这一问题，提出了一种交直流混合配电网的协调控制方法，详细分析了交直流混合配电网在正常运行和交流侧短路故障情况下的运行模式，给出了不同运行模式下互联装置、储能系统和光伏发电单元的控制框图。

最后通过Matlab/Simulink 仿真软件进行了仿真研究，仿真结果验证了所提出控制策略的可行性和有效性。

0引言能源危机和环境污染问题已经引起了世界各国的广泛关注，大力开发和利用可再生能源进行并网发电是解决上述问题的主要措施。

在目前配电网中，交流配电网仍然为主流形式，其更加适合交流分布式电源接入，而接入直流分布式电源和储能单元时需要电力电子装置实现能量转换，增加了能量转换次数和投资成本，降低了工作效率。

随着直流负荷的不断增加，直流配电网的研究得到了快速发展，与传统交流配电网相比，直流配电网具有转换次数少、效率高、成本低、控制结构简单、无需考虑频率和相位以及无功补偿设备等优势。

尽管直流配电网具有特有的优势，然而由于交流配电网基础设施完善、交流电源和负载的长期存在，直流配电网难以取代交流配电网；此外，在交流配电网和直流配电网中，直流负载和交流负载的供电需要经过AC/DC和DC/AC变换器进行能量转换。

而采用交直流混合配电网，交流负载和直流负载可以分别接入交流母线和直流母线，减小能量转换环节，降低成本，使得交直流负载更易于接入系统，因此交直流混合配电网是未来配电网的发展趋势。

交直流混合配电网中通常集成了多个柔性互联装置、分布式发电单元、负载单元以及储能单元，如何实现多个单元之间的协调控制以确保整个系统安全可靠运行是交直流混合配电网发展的主要技术挑战。

针对这一问题，提出了交直流混合配电网的协调控制方法，考虑了交直流混合配电网的正常运行和交流侧发生短路故障2种情况，给出了2种不同运行模式下不同单元的控制策略，并且通过仿真软件对所提出的控制策略进行了仿真研究。

直流配电网关键技术及展望发表时间：2017-12-23T21:59:53.543Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：关润民[导读] 摘要：近年来，直流配电网关键技术得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。

（南京南瑞集团公司（国网电力科学研究院）江苏南京 211100）摘要：近年来，直流配电网关键技术得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。

本文首先对相关内容做了概述，分析了直流配电网建设的必要性。

在探讨直流配电网优势的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就直流配电网建设的前景展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：直流配电网；关键技术；展望1概述早在输配电系统产生之时,人们就将目光锁定于直流,但由于早期直流输配电电压水平低、输送容量小等因素的制约以及交流系统的优越性使直流配电系统停滞不前。

20世纪末,随着直流供电技术的发展,尤其是电力半导体技术的发展,直流供电技术和直流电器产品克服了原有缺点,并在某些领域重新取得了技术经济优势。

近年来高压直流输电技术广泛应用于电力系统中,换流器、滤波器、断路器等各方面发展较为成熟,低压直流配电技术也逐渐受到国外学者的关注。

这对直流配电网的建设有着很好的借鉴作用和有力的技术支持。

基于以上两方面的背景,本文提出了建设直流配电系统的构想。

2直流配电网建设的必要性2.1分布式电源增多节省换流器件近几年,随着各国对节能减排和能源综合利用的需要,分布式能源系统因变负荷灵活、较低的初投资、供电可靠、较小的输电损失和适合可再生能源应用等特点而越来越受到重视。

因此配电网的电源已经不再是唯一的交流电源,分布式电源占据着越来越大的比重。

其中又以风力发电和光伏发电发展最为迅速,产业规模、经济性和市场化程度都逐年提高。

在分布式电源蓬勃发展的当口,突发了福岛核泄漏事故,这无疑令清洁、安全的分布式电源发展动力更足。

预计在2020年以后分布式电源将会有更快的发展,并逐步成为主导电网中的主导电源。

0引言随着以IGBT、IGCT 构成的新型全控电力电子器件的发展，直流输电技术在工程中得到了广泛的应用；与此同时，分布式电源和储能装置接入交流配电系统需要使用大量的换流装置；城市用电负荷的快速增长、电动汽车产业的迅速发展以及用户对电能质量的不断提高等[1]，都使得配电网的需求越来越复杂。

与交流配电系统相比，直流配电系统在便于分布式电源与储能装置的接入、电能质量、无需无功补偿等方面具有优势，成为了国内外研究的焦点。

目前，国内外学者对直流配电系统展开了一系列的研究。

早在2004年，日本学者提出了一种含分布式电源的微型直流电网的自主控制方法。

德国亚琛工业大学在梅拉滕校区研究建设了±10kV 中压直流配电网，并在该平台上进行直流配电网运行策略等方面的测试。

美国的弗吉尼亚理工大学提出了直流配电网的分层控制架构，并从系统架构、潮流控制与稳定性等方面进行了论证。

国内也有已建成并投运的深圳宝龙工业城的±10kV 多端直流配电示范工程、贵州五端柔性直流配电示范工程等多个示范工程。

作者简介院张彦(1981-)，男，高级工程师，工学硕士，主要从事电网规划及相关研究工作；周董植(1992-)，男，硕士研究生(在读)，主要研究方向为电力系统可靠性。

直流配电系统关键设备技术的研究与应用Research and Application of Key Equipment Technology in DC Power Distribution System张彦1,周董植2,3(1.贵州电网有限责任公司电网规划研究中心,贵州贵阳550002;2.贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025;3.贵州电网有限责任公司电网规划研究中心研究生工作站,贵州贵阳550002)Zhang Yan 1,Zhou Dong-zhi 2,3(1.Power Grid Planning and Research Center of Guizhou Power Grid Co.,Ltd.,Guizhou Guiyang 550002;2.Guizhou University School of Electrical Engineering,Guizhou Guiyang 550025;3.Power Grid Planning of Guizhou Power Grid Co.,Ltd.,Research Center Graduate Station,Guizhou Guiyang 550002）摘要：传统交流配电系统的问题日益凸显，具有能广泛接入分布式电源以及储能系统的直流配电系统随着电力电子技术的发展成为时下研究的新方向。

柔性直流配电网运行控制技术分析与研究发布时间：2023-01-04T08:15:39.730Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：郭阳王晓辉[导读] 频率和电压是反映系统与负荷方面能量是否达到稳定的重要参数。

内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电分公司内蒙古呼和浩特 010030摘要：频率和电压是反映系统与负荷方面能量是否达到稳定的重要参数。

所以，直流系统启动的关键在于创建可靠的直流电压，随后是做好功率控制。

假如系统中安装了双向调节的储能装置，可以在下一阶段连接，从而应对电源造成的功率不稳现象；接着连接到分布式电源，最后连接电荷。

所以，对于该项课题的研究，需要基于频率和电压等相关指标，提出关键技术设备的启停控制策略。

关键词：柔性；直流配电网；运行控制技术1直流配电网协调控制保护技术现状1.1故障特性和机理故障原理和特性分析是相关故障保护技术的重要前提。

已经有学者围绕相关换流器出口极间故障与接地故障问题展开了研究，同时对于第一类故障划分为三个环节；全面探讨了直流配电系统故障电流的属性表现，为后面评估故障原理、分析动态响应创造了良好的条件。

随后对第二类故障划分为4个不同的环节，在中性点接地位置，系统梳理了接地故障的主要特征表现。

1.2故障检测和定位当直流配电系统出现运行问题时，内部保护配置首先会在尽可能短的时间内对故障问题进行评估与检测。

明确不同故障模式该通过哪个部分进行负责，随后开始启动相应的保护逻辑，对于其中的问题进行切除处理。

保障系统中的重要设备不受影响，故障意外的部分依然可以保持稳定的工作。

如今，对于直流配电领域的故障测定、定位问题已经有很多学者进行过不同角度的探讨，不过基本还是理论时期，还难以在工程项目中进行运用，所以作为重难点之一，未来时间中依然需要进一步探讨研究。

尤其是线路较短而且中点不接地情况，此时的故障评估、定位更加难以完成。

1.3故障保护配置①单端量保护。

基于单端量的直流配电系统保护一般适用于一些简单的网络，且动作时限能否满足器件安全要求也有待深入分析。

探讨直流配电网保护技术摘要：虽然目前交流配电系统依旧是配电网中的主流，但实际上直流配电网也逐渐成为了电网发展中的一个重要研究课题。

与交流配电网相比，直流配电网的故障特征有着很大的差异，交流配电系统相关的保护技术在直流配电网中很难发挥效用，研究直流配电网的保护技术成为了关键所在。

本文主要探讨的是探讨直流配电网保护技术。

关键词：直流配电网；保护技术；故障检测；故障定位；故障恢复随着射虎经济的不断发展，人们对电能的需求量越来越大，对配电网的要求也越来越高，交流配电系统已经很难满足人们在生产生活中的用电需求了，直流配电网逐渐成为了配电系统的主力军。

但就目前的实际情况来看，直流配电网依旧存在着很多的故障，但是交流配电网的保护技术并不能对直流配电网进行有的保护，因此直流配电网的保护技术成为了电力企业重点关注的课题。

1、直流配电网拓扑结构概述图1所示的± 10 kV 直流配电网拓扑结构是本文研究直流配电网保护技术的实例。

在图中可以看出，网络拓扑属于双端型供电，不存在环流问题并且具有较高的可靠性。

直流配电网本身电压等级低、容量小的特点也使得成本低、控制简单、可靠性高的两电平VSC成为了换流器拓扑的首选，接线方式则是结构简单、经济性好、应用广泛的对称单极方式。

同时，在运用直流配电网拓扑结构的过程中，为了保证不会因单机接地故障引起严重过流，还会采用直流电容器中性点高阻接地方式，兼顾系统的经济性和可靠性。

2、保护关键问题与技术难点换流站保护、直流网的保护及负荷分支保护是直流配电网保护的三种主要方式，在这其中换流站保护技术与已有直流系统区别不大，负荷分支保护主要在直流配电网的末端。

根据图1所示不难看出，当直流配电网出线1 的区段2 发生双极短路故障时，可以通过出线1两端的直流断路器处的相关保护设备对故障进行检测，快速反应并切断故障电流，防止故障危害的进一步扩大。

直流线路双极故障的特征比较复杂，首先直流侧的电容器导致的故障会呈现出电流伤身速度快，暂态分量丰的状态；其次，交流侧换流电抗器中的电感元件发生故障会呈现出暂态过程持续时间较长的状态；其三，配电网中存在稳态故障电流时，线路电感很难对其产生影响，会呈现出稳态故障电流幅值较大的情况。

Telecom Power Technology电力技术应用高压直流配电网关键技术研究与应用探索王鹏飞，翟永杰（国网吉林省电力有限公司长春供电公司，吉林文章围绕高压直流配电网的关键技术展开深入研究，系统分析其基本结构和特征。

文章的主要内容是介绍高压直流配电网的主要组成、功能，以及高压直流配电网的技术特点和优势，探讨目前所面临的问题和挑战，详细研究高压直流电源技术，包括发电机组的设计与优化、变流器技术和电源系统的稳定性分析等，并讲解智能监控与故障检测、数据分析与优化控制策略、自动化运维系统等智能电网技术在高压直流配电网中的应用。

高压直流配电网；电源技术；智能电网；稳定性分析Research and Application of Key Technologies in HVDC Distribution NetworkWANG Pengfei, ZHAI Yongjie(State Grid Jilin Electric Power Co., Ltd., Changchun Power Supply Company, Changchunin-depth research on the keyanalyzes its basic structureand functions of high-voltage 2024年4月10日第41卷第7期89 Telecom Power TechnologyApr. 10, 2024, Vol.41 No.7王鹏飞，等：高压直流配电网关键技术研究 与应用探索2 高压直流电源技术研究2.1 高压直流发电机组设计与优化高压直流发电机组作为高压直流配电网的核心组件，其设计与优化直接影响整个系统的性能和效率。

在设计阶段，需要综合考虑机组的功率密度、效率和响应速度等指标[3]。

在优化阶段，需要综合考虑材料的选择、结构的设计以及控制策略的制定。

优化的目标通常是最大化系统的效率、稳定性以及可靠性。

直流配电网母线快速保护方法研究摘要：文章简单分析了直流配电网母线快速保护的基本要求与一般性配置原则，在此基础上，结合贵州乌江水电开发有限责任公司大龙分公司的实践经验，对基于极性判别的直流配电网母线双极故障保护技术、基于故障分量的直流配电网采样值母线差动保护技术、基于虚拟电流大小比较的直流配电网母线保护技术这些直流配电网母线快速保护主要技术的要点内容进行了探讨。

关键词：直流配电网；母线保护；虚拟电流引言：出于对维护直流配电网长时间平稳运行的考量，必须要引入母线保护技术，并对相应技术方案实施持续更新升级，防止出现母线保护拒动或者是误动问题，从而实现对更严重后果的有效规避。

一、直流配电网母线快速保护的基本要求与一般性配置原则分析（一）直流配电网母线快速保护的基本要求在直流配电网中，母线保护需要重点满足的基本性要求内容如下所示：第一，安全性与可靠性水平始终维持在较高水平。

在实际的直流配电网运行过程中，一旦在母线保护环节发生母线保护拒动或者是误动等问题，则会造成严重程度相对加高的负性后果。

一般情况下，如果出现母线保护误动问题，那么会直接引发区域的大面积停电事故；如果出现母线保护拒动问题，所产生的负性后果则更为严重，此时极有可能导致电力设备受损或者是电力系统的整体瓦解、瘫痪。

第二，保证更强的选择性以及更快的动作速度。

对于母线保护而言，要求可以明确的、迅速的区分、判断出区内故障和区外故障，同时还应当及时、准确定位母线故障位置，促使母线保护动作与故障排除速度更快。

由于母线的运行安全会直接对整个直流配电网的运行稳定性造成影响，所以必须要保证可以尽早发现并切除故障[1]。

（二）直流配电网母线快速保护的一般性配置原则通常情况下，配置直流配电网母线保护措施及配套设备的过程中，需要遵循以下几项一般性原则，具体有：第一，针对220kV母线保护，可以引入的保护措施主要包括母线差动保护、母联相关的保护以及断路器失灵保护。

第二，在500kV母线的配置过程中，普遍使用3/2接线方式，这种接线方式可以视为单母线接线，所以配置的母线保护简单程度相对较高。

直流配电系统的组网技术及其应用经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的要求也逐渐增加。

随着城市用电负荷密度不断增大，城市电网面临着多重难题：一方面要扩大城市配电网容量以适应城市经济发展的需求，另一方面要接纳太阳能、风能等可再生清洁能源以减轻环境污染的压力。

在该背景下，直流配电系统（DCS）是基于电压源换流器提供直流电力且具有先进能源管理系统的智能化配电系统，因其输送容量更大、供电质量更优、易于接纳分布式能源（DER）、可控性更高等优势而受到关注。

本文就直流配电系统的组网技术及其应用展开探讨。

标签：直流配电系统;;组网技术;智慧能源引言直流模式可以充分挖掘分布式发电、储能、配电以及供电系统的优势，为电力供应商和用户带来全新的价值和效益。

直流配电在有效接纳分布式电源、高效稳定电压变换及控制、系统优化配置、供电可靠性等方面的技术问题已基本解决。

1基于直流母线的直流配电系统基于直流母线的直流配电系统是一种分布式供电系统，各种分布式发电可以通过变换器接入直流配电系统，如光伏发电通过DC/DC变换器接入直流母线（DC+、DC-），风力发电通过AC/DC变换器接入直流母线（DC+、DC-），为了克服分布式发电的随机性及不可控性，可通过双向DC/DC变换器将储能装置接入直流母线（DC+、DC-），通过其储能与释能保证直流母线电压的稳定。

系统通过DC/DC变换器为直流负载供电，通过DC/AC变换器为交流负载供电。

另外，交流电网通过整流设备与直流母线相连，作为直流配电系统的后备能源，系统配有数据通信、监控与保护系统。

2直流主动保护原理和组成对于直流配电系统上述的故障类型，目前还没有成熟的保护技术和装备，电力电子变换器自身的保护功能，近年来引起了学者的研究兴趣。

该技术应用在电力电子设备中，可实现部分继电保护功能。

多端直流配电系统保护方案，基于IEC61850快速通信系统，利用直流断路器配合继电器快速检测并隔离故障，使用电力换流器和模块自身设备限制、中断故障电流，一定程度上提高了系统性能。

交直流混合主动配电网关键技术研究作者：庄德强彭洪强来源：《科技信息·上旬刊》2018年第03期摘要：许多分配式能源资源被接入到了配电网中，给配电网的应用性能提出了更高的要求，只有不断提高配电网的安全性和可靠性才能满足目前的发展需求。

传统电网在应用的过程中只能进行单向传输，而分配式电源的接入为配电网提出了更多的可能性，但是由于分配式电源的随机性特点，无法对其进行有效的控制。

而交直流混合主动配电网的建设，可以提高对电源的控制能力，实现对能源的配送和优化，保证了配电网中能源输送的可靠性。

关键词：交直流混合；主动配电网；关键技术一、组网技术1、柔性组网技术柔性组网使用柔性直流装置等电力电子技术，在适当的区域选择合适的电网连接方式及设备结构型式，并采用负载均衡、潮流调整等控制技术，使交流、直流、交直流混合等多种网络结构发挥各自优势，互联共存，提升分布式能源接纳能力、提高可靠性和供电能力，支撑未来配电网的广泛互联。

2、能量路由器能量路由器是未来配电网能量和信息广泛互联的主要节点设备，通过柔性变压、双向潮流控制、有功无功解耦控制、电能质量治理、电压支撑、不间断供电等多种柔性控制技术，为电网提供灵活调节能力。

并结合感知元件和信息交互，采用自检测、自诊断、自保护等技术，提升设备安全和互动能力。

3、即插即用的标准接口即插即用的标准接口在未来配电网中有着不可替代的作用，在应用的过程中可以实现对数据和电源的交流和共享。

这类接口的应用原理是将信息技术与物理技术相结合，还有一些先进的技术比如模型技术、实时感应技术、拓展性信息技术等，可以将某地区的本地电力数据与配电网数据联系在一起，可以实现电力资源的双向流动，还可以让接口中的电流被配电网识别出来，可以进行自动管理。

二、单元级综合感知技术1、智能传感器网络技术智能传感器也是未来配电网的主要设备之一，可以对各种信息进行精确性的感知，其中也包括空间信息，并可以将其转化为其他可以应用的数据；利用智能传感器可以建立自动化通信网络，可以进灵活运用，广泛收集电网中的数据，为配电网的运行提供参考数据。

第40卷第2期592021 年 3 月电力工程技*Electric Power Engineering Technology DOI ：10T2158//2096E203T021T2T09直流配电网电压控制技术综述吴在军1,谢兴峰1,杨景刚1>2,司鑫尧2,杨媛平1,曹骁勇1(1.东南大学电气工程学院，江苏南京210096；2.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏南京211103)摘要：随着分布式可再生能源的快速发展以及电动汽车、数据中心等大量直流负荷的普及，交流配电网的运行和管理受到了挑战。

直流配电系统潮流灵活可控,可闭环运行,供电方式多样，具有更广阔的应用前景。

但是，相比交流系统的控制，直流配电系统的控制更加复杂。

直流电压作为衡量直流配电网有功功率平衡的唯一指标，其稳 定控制对直流配电网的可靠运行至关重要。

文中首先列举了直流配电网的典型拓扑结构和直流电压等级序列；然 后，总结了直流配电网中关键设备电力电子变流器的控制技术;接着，梳理了直流配电网的传统电压控制策略，并对目前一些改进的直流电网电压控制策略进行了深入分析和总结。

最后，指出了直流配电网电压控制需要重点关注和解决的问题，可为未来直流配电网直流电压控制的进一步研究提供思路和借鉴。

关键词:直流配电网；换流站控制；电力电子变压器控制；直流电压控制；控保一体化中图分类号:TM761 文献标志码：A 文章编号：2096-3203( 2021) 02-0059-090引言随着分布式可再生能源发电渗透率的提高和电动汽车充电站的普及，以及包含风、光、储的微电网的快速发展，交流配电网的运行和管理受到了挑战。

相比于交流配电网，直流配电系统可以实现闭 环运行，具有多种供电方式，潮流灵活可控,更有利 于整合和消纳如风力发电和太阳能发电等可再生 能源［1'3］%在向数据中心、商业中心、工业系统、电动汽车、高铁等直流负荷供电时，直流配电可省去 一级交流变直流的环节,提高供电效率［4'5］ %新型的碳化硅等电力电子器件具有更低的开关损耗和通态损耗，未来其在变流器中的应用可使得直流换 流站相比于同等容量的传统交流变压器具有更高 的效率&6(%另外，直流微电网和高压直流输电系统的快速发展也促使研究人员思考如何将两者互连, 而直流配电系统是很好的解决方法［7'8］ %美国弗吉尼亚理工CPES 中心最初提出了交直 流混合配电系统的构想［7］;美国北卡罗来纳大学提出了多端口能量路由器，可用于构建灵活的直流配 电系统［9］。

直流配电网的关键技术未来配电网的形态将是多个电压等级构成多层次环网状、交直流混联、具备统一规范的互联接口、基于复杂网络理论灵活自组网的架构模式。

直流配电网是未来能源互联网的基本支撑环节，以柔性直流技术为代表的中压配用电网也会是未来的发展趋势。

本期的主题为《直流配电网的关键技术》。

目前，直流配电网各项技术尚不成熟，需要进行更深入的研究。

(一)直流配电网的规划与设计1、直流配电网接地方式：无论是单极还是双极系统，都要对直流配电网VSC 换流器直流侧的接地问题进行研究。

若直流侧不接地，接地电位将因VSC的开关频率而发生振荡，影响直流传输线上的电压。

因此，对于单极系统而言，直流侧多采用线路接地方式，而双极系统则采用分裂电容接地的方式。

此外，交流侧的联接变压器多数采用Yo/A或YdY接线方式，以避免构成零序回路对低压直流配电网影响。

2、直流配电网电压等级的选择：直流配电网电压等级是直流配电网研究的重要内容：①直流配电网的供电距离(供电半径)；②电气绝缘和保护；③系统成本和设计。

若考虑将交流配网改造为直流配网，直流电缆允许直流电压为交流额定线电压峰值，因此可据此对直流配电网的电压等级进行初步选择，即将现有中压交流配电网线电压的峰值选择为直流配网的额定电压。

在直流配网低压侧，过大的直流电压不利于负荷接入，且会引起较为严重的安全问题，因此需将电压中点接地成为双极系统，并利用线电压对大功率负载供电，小功率负载则利用单极对地电压供电，即每个极所接入的负荷并不完全平衡。

在目前欧洲230V交流配电网平台上，采用截面积分别为1.5mm2和2.5mm2的交流导线，对326V、230V、120V、48V四种直流电压进行了研究。

研究结果表明，当直流电压降低时，压降、电流和损耗快速增高，当直流电压下降至48V 时，直流电流和直流压降均超出允许值。

当前，直流配网电压等级的选择方法尚未有定论，还需进一步的探索研究。

3、直流配电网储能设备的优化布点及其容量配置：在直流配网中配置蓄电池、超级电容等储能设备，可以达到提升网络运行稳定性，抑制直流电压闪变以及提高故障穿越能力的目的。

直流配电网研究现状与发展一、本文概述随着可再生能源的快速发展和分布式电源的大规模接入，直流配电网以其高效、灵活、经济等优势逐渐受到广泛关注。

本文旨在全面梳理直流配电网的研究现状，深入剖析其关键技术和挑战，并展望其未来的发展趋势。

文章首先介绍直流配电网的基本概念、特点及其在全球能源转型中的重要作用，然后重点分析直流配电网的关键技术，包括直流配电系统架构、直流断路器、直流负荷、直流电源接入等。

接着，文章将探讨直流配电网的运行控制策略，包括保护控制、优化调度、稳定性分析等方面。

文章还将关注直流配电网在规划、设计、建设及运行维护中面临的挑战和解决方案。

文章将展望直流配电网的未来发展前景，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

二、直流配电网研究现状随着可再生能源的快速发展和电力电子技术的不断进步，直流配电网作为一种新型的配电方式，近年来受到了广泛的关注和研究。

直流配电网具有结构简单、效率高、电能质量优、易于实现智能化等优点，因此在未来的电力系统中具有重要的应用前景。

拓扑结构研究：直流配电网的拓扑结构是影响其运行性能的关键因素之一。

目前，研究者们提出了多种拓扑结构，如辐射状、环状、网状等，并针对不同的应用场景进行了对比分析。

同时，随着柔性直流输电技术的发展，基于柔性直流输电的直流配电网拓扑结构也成为了研究的热点。

控制策略研究：直流配电网的控制策略对于其稳定运行和电能质量控制至关重要。

目前，研究者们提出了多种控制策略，如电压控制、电流控制、功率控制等，并针对不同的控制目标进行了优化和改进。

同时，随着人工智能技术的发展，基于人工智能的控制策略也成为了研究的热点。

保护技术研究：直流配电网的保护技术是其安全运行的保障。

由于直流配电网的故障特征与交流配电网存在较大的差异，因此需要开发适合直流配电网的保护技术。

目前，研究者们提出了多种保护方案，如基于边界检测的保护、基于行波检测的保护等，并进行了实验验证和性能评估。

设备研发与应用：直流配电网的设备研发与应用是推动其发展的关键。

交直流混合配电网规划运行关键技术研究摘要：配电网担负着电能的配送任务，传统配电网的电能传送是单向的，随着分布式电源大量接入，配电网的电能可能出现双向流动。

由于分布式电源具有随机性和间歇性的特点，增加了配电网运行控制的难度。

为了满足大规模分布式电源接入的要求，在北京延庆建设交直流混合主动配电网，提高配电网的能源配送和优化能力，支持高渗透率分布式能源的充分消纳，降低系统损耗，提高设备利用率，实现高可靠高质量供电，延缓增容建设投资。

鉴于此，本文是对交直流混合配电网规划运行关键技术进行分析，仅供参考。

关键词：交直流混合配电网；网架结构；优化规划；调度控制；经济性评估一、交直流混合配电网网架结构交直流混合配电网网架结构对运行可靠性、灵活性、经济性等方面都有重要影响。

传统交流配电网的网架结构已经非常成熟，国内外均有相关网架结构标准和案例。

目前针对交直流混合配电网网架结构的研究较少，主要研究工作集中在直流配电网的网架结构设计。

交直流混合配电网网架结构设计需要综合考虑现有交流配电网的网架结构和直流配电网的研究成果，提出交直流混合配电网网架结构设计方案。

我国交流配电网中，高压配电网网架结构主要有链式、环网和辐射状结构；中压配电网结构主要有双环式、单环式、多分段适度联络和辐射状结构；低压配电网一般采用辐射状结构。

10kV配电网结构根据架空网和电缆网的不同可以分为2类：架空网主要包括辐射式接线和多分段适度联络接线2种模式；电缆网主要包括单环式接线和双环式接线2种模式。

北京市高压配电网以环网建设、放射状运行为主（“手拉手”式网架结构）。

巴黎城区的电缆网采用三环网T接或双环网T接方式；东京22kV电缆网采用主线备用线、环形、点状网络接线方式；新加坡采用“花瓣式”结构，22kV配电网采用环网连接、并列运行方式。

直流配电网网架结构主要有辐射型、两端供电型和环型直流配电网。

①辐射型直流配电网由不同电压等级的直流母线组成骨干网络，分布式电源、交流负载与直流负载通过电力电子装置与直流母线相连，其结构简单，对控制保护要求低，但供电可靠性较低；②两端供电型直流配电网与辐射型直流配电网相比，当一侧电源故障时，可以通过操作联络开关，由另一侧电源供电，实现负荷转供，提高整体可靠性；③环型直流配电网相比于两端供电型直流配电网，可实现故障快速定位、隔离，其运行方式与两端供电型直流配电网相似，且供电可靠性更高。

动力与电气工程DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.35.030交直流混合配电网规划运行关键技术研究①王子驰(平高集团有限公司 河南平顶山 467001)摘　要：电力作为我国重要的能源和资源，一直在人们的生活、生产中发挥重要作用，而真正推动电力能源予以更好应用的重要因素之一便是配电网作用的发挥。

交直流混合配电网已经成为配电网系统发展的重要趋势和发展方向，通过其运行中关键技术的分析研究，可以促使配电网系统的可靠发展，实现电力系统的优化建设。

本文就交直流混合配电网规划运行关键技术进行分析研究，希望可以为配电网系统的发展提供借鉴。

关键词：配电网 交直流混合配电网 网架结构 优化规划中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)12(b)-0030-021 交直流配电网网架规划研究意义随着社会经济的快速发展也带来了用电量的越来越大，因此，也带动了供配电技术的不断发展。

目前，在现实中所应用的配网结构、负荷控制、系统操作等方面的技术含量越来越高。

尽管如此，我国的配电技术发展速度还是跟不上经济建设发展速度，配电网的更新升级速度较慢，常规的交流配电技术发展应用水平不高，不能够较好地满足经济建设的需要。

网架布局落后、设计不合理等问题导致供电能力较低，造成的成本消耗较大的现状。

作为新技术的ＤＧ研发使用，这将更加充分地暴露出常规配电技术在应用中的缺陷。

对于目前DS的发展阶段来看，柔性直流互联技术的应用还存在不成熟的地方，需要在是否适用于配电网的运行进行完善的研究论证。

在这种背景下，就要首先解决交直流配电网的优化规划问题，这是配电网结构升级的技术关键，而具体的电网网架优化设计方法是研究的重中之重，明确交直流的应用场景具有丰富的应用价值。

2 交直流混合配电网规划运行关键技术2.1 交直流混合配电网优化规划技术交直流混合配电网的优化规划是配电网结构设计亟需解决的核心问题，如果得到了较好的解决，那么交直流混合配电网应用可行性也就也就实现了大的突破。

交直流配电网数字孪生系统架构及关键技术李婷发布时间：2021-09-16T08:48:02.209Z 来源：《现代电信科技》2021年第9期作者：李婷高慧挥[导读] 数字孪生是以数字化的方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加或扩展新的能力。

（国网上海市电力公司经济技术研究院上海 200223）摘要：云计算、物联网、人工智能、5G等多项技术快速发展，交直流配电网中每时每刻产生的海量数据以及目前交直流配电网在运营、检修、维护及优化等各方面的需求，都加速了建设交直流配电网数字孪生系统的脚步。

基于此，本文在概述数字孪生的基础上，分析了交直流配电网数字孪生系统的特征和应用价值，并探讨了其架构和关键技术。

关键词：数字孪生；交直流配电网；架构；关键技术1数字孪生数字孪生是以数字化的方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加或扩展新的能力。

作为充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术，数字孪生面向产品全生命周期过程，发挥连接物理世界和信息世界的桥梁和纽带作用，提供更加实时、高效、智能的服务。

2交直流配电网数字孪生系统的特征2.1配电网全域可视化管理通过建立交直流数字孪生系统，交直流配电网全域清晰化呈现，管理者可以更直观的了解交直流配电网整体运行状态，并通过数据采集、多元融合及大数据分析，给出交直流配电网运行优化措施供管理者参考。

2.2数据双向互动设备和系统之间数据可以实时更新和双向互动，系统获取设备运行状态并通过数据分析指导交直流配电网的运维。

2.3设备全生命周期管理通过利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应实体装备的全生命周期过程。

3交直流配电网数字孪生系统的应用价值3.1数字化代运维在设备出现异常情况时可实现“双向互动”和“循环复诊”，还能利用人工智能分析、大数据分析等核心技术，对动态数据以及历史数据进行实时诊断、分析并告知设备的健康状态以及异常发展趋势，输出差异化、精细化的检修策略，由预防性检修转向预测性检修。