工业园区配电网的交直流混合系统架构的生产技术

电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU -EPSA第32卷第12期2020年12月Vol.32No.12Dec.2020基于PET 控制特性的交直流混合配电网状态估计司佳，穆云飞，肖迁，贾宏杰，张涛（天津大学智能电网教育部重点实验室，天津300072）摘要：含电力电子变压器的交直流混合配电网结构复杂、运行方式灵活，仅依靠传统量测信息的配电网状态估计方法难以满足交直流系统灵活调控的需求。

为此，本文提出了一种基于电力电子变压器控制特性的交直流混合配电网状态估计方法。

采用考虑换流器损耗的电力电子变压器稳态模型，构建了电力电子变压器与各个配电网的潮流分析模型。

针对配电网中配置的数据冗余度较低的问题，提出了一种将电力电子设备的高精度控制能力作为伪量测信息，添加到状态估计量测系统中的方法。

最后，在IEEE 33节点的修改算例上进行仿真计算，验证了所提出的状态估计方法的有效性，以及在精度方面的优势。

关键词：交直流混合配电网；电力电子变压器；状态估计；控制特性中图分类号：TM732文献标志码：A文章编号：1003-8930（2020）12-0001-06DOI ：10.19635/ki.csu -epsa.000558State Estimation of AC/DC Hybrid Distribution Network Based on PET ControlCharacteristicsSI Jia ，MU Yunfei ，XIAO Qian ，JIA Hongjie ，ZHANG Tao（Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract:Considering that the AC/DC hybrid distribution network with power electronic transformer （PET ）has a com⁃plex structure and flexible operation modes ，it is difficult to satisfy the requirements for the flexible regulation of the AC/DC system only by using the traditional state estimation method for distribution network based on measurement informa⁃tion.To solve this problem ，a state estimation method for the AC/DC hybrid distribution network is proposed on the ba⁃sis of the PET control characteristics.First ，a power flow analysis model of PET and each distribution network is built by employing a steady -state PET model that takes the converter loss into account.Second ，aimed at the low data redun⁃dancy problem in the configuration of distribution network ，a method is put forward such that the high -precision control performance of power electronic devices is taken as the pseudo -measurement information and further added to the state estimation measurement system.At last ，simulations are conducted on a modified IEEE 33-bus system ，and results veri⁃fy the effectiveness of the proposed state estimation method and its advantage in precision.Keywords:AC/DC hybrid distribution network ；power electronic transformer （PET ）；state estimation ；control charac⁃teristics随着包括风电和光伏在内的大规模分布式电源的并网、电动汽车的普及、储能系统的广泛应用以及用户用电模式的改变，配电网面临的功率波动性、随机性和不确定性等问题显著增加[1-2]。

国家发展和改革委员会、国家能源局关于促进智能电网发展的指导意见正文：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------国家发展改革委国家能源局关于促进智能电网发展的指导意见发改运行[2015]1518号北京市、河北省、江西省、河南省、陕西省、西藏自治区发展改革委，各省、自治区、直辖市经信委（工信委、工信厅）、能源局，中国电力企业联合会，国家电网公司、中国南方电网有限责任公司：智能电网是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，形成的新一代电力系统，具有高度信息化、自动化、互动化等特征，可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。

发展智能电网是实现我国能源生产、消费、技术和体制革命的重要手段，是发展能源互联网的重要基础。

为促进智能电网发展，现提出以下指导意见。

一、发展智能电网的重要意义发展智能电网，有利于进一步提高电网接纳和优化配置多种能源的能力，实现能源生产和消费的综合调配；有利于推动清洁能源、分布式能源的科学利用，从而全面构建安全、高效、清洁的现代能源保障体系；有利于支撑新型工业化和新型城镇化建设，提高民生服务水平；有利于带动上下游产业转型升级，实现我国能源科技和装备水平的全面提升。

二、总体要求（一）指导思想坚持统筹规划、因地制宜、先进高效、清洁环保、开放互动、服务民生等基本原则，深入贯彻落实国家关于实现能源革命和建设生态文明的战略部署，加强顶层设计和统筹协调；推广应用新技术、新设备和新材料，全面提升电力系统的智能化水平；全面体现节能减排和环保要求，促进集中与分散的清洁能源开发消纳；与智慧城市发展相适应，构建友好开放的综合服务平台，充分发挥智能电网在现代能源体系中的关键作用。

特高压交直流电网系统保护及其关键技术摘要：随着特高压交直流输电技术及其联网技术的快速发展，风电和光伏等新能源大量并网、远距离跨区输电规模持续增长，电网格局与电源结构发生重大改变，电网发展过渡期安全稳定特性不断恶化，因此，本文对特高压交直流电网系统保护及其关键技术展开探讨分析，以供相关人员参考学习。

关键词：特高压交直流电网；系统保护；关键技术前言中国特高压交直流电网发展过渡期，电网特性持续发生重大变化，传统的安全稳定防御技术和措施难以适应，极须对电网安全防控体系进行提升。

在梳理电网大的特性变化基础上，分析了适应特高压交直流电网实践的“系统保护”的必要性及需求。

并着重介绍了全景状态感知、实时决策与协同控制、精准负荷控制技术的需求及框架。

一、构建系统保护的必要性及关键问题1.1构建系统保护的必要性传统的安全稳定三道防线体系、控制措施在交流电网发展的各个阶段，为保障电网安全运行发挥重要作用。

随着电网结构特性不断变化，传统单一的稳定控制措施、措施量、防御范围和防御技术在一定程度上滞后于特高压交直流大电网运行实践，已难以满足系统安全防御要求。

体现在以下几个方面。

1.1.1现有特高压交直流电网故障对安全稳定控制量的需求激增应对严重故障的稳控系统一般仅针对局部稳定问题设防，控制措施量相对较小、措施类型相对单一。

特高压交直流电网单一通道输电容量很大，例如在同送端同受端多直流输电格局下，多回直流换相失败会在数百毫秒内引发上千万千瓦的有功波动，对送受端电网均造成严重冲击，原有基于局部稳控的设防模式不能满足严重故障后对控制措施量的需求。

1.1.2特高压交直流电网连锁故障问题凸显特高压电网交直流相互耦合、送受端交互影响增强，需要不断拓展防控措施，应对交直流连锁故障防御要求。

不同送端不同受端输电格局和稳定形态复杂，现有安全控制体系下措施组织和协调难度大，需要重构电网安全防御体系。

特高压交直流电网同送端不同受端和同受端不同送端多直流送电格局同时存在，使得电网薄弱断面的稳定形态更加复杂，控制措施的需求量大、种类多，防御范围涵盖多频带、多时间尺度、多控制资源，控制网络化特征突出，协调难度大，突破了原有稳控系统局部、分散的配置理念，需要重构新的电网安全综合防御体系。

工业园区多元用户互动的配用电系统关键技
术研究与示范
1工业园区用电系统的重要性
随着电能发电量的增加，用电系统的重要性也在增加。

随着共享电力配电的发展，工业园区的用电系统也受到了极大的关注。

用电系统可以通过将电能支配到各种用电用户，使用有效的时间提高设备的运行效率，实现电力供给的可靠性和稳定性。

在工业园区，多元用电用户的配电系统是必不可少的。

2配用电系统关键技术的研究
为了满足工业园区多元用户的需求，需要开展配用电系统的关键技术研究，以满足用电系统的可靠性、安全性要求。

研究旨在研发新一代先进的配用电系统，如智能配用电系统，用于实现智能化配电、节能降耗和高效率运行。

研究设计可以很好地适应多元用电用户标准和负荷变化，采用多种技术来实现客户端互动，对多种用户进行科学把控，满足用电需求。

3配用电系统示范的重要性
研究配用电系统的关键技术不仅要满足实际需求，还要进行严谨的示范。

示范旨在提高研发的先进性和实用性，对专业人员和工业用户的使用效果进行验证，从而保证系统的稳定性和可靠性。

示范可以
在不同的工业园区中实施，以评估该系统的优劣，提出建议和意见，全面改进，为多元用户提供更好的用电解决方案。

4结论
随着我国产业变革的不断深入，工业园区多元用电用户配用电系统研究与示范变得非常重要。

通过关键技术研究和示范，可以构建高效安全的用电系统，满足不同用户的使用要求，提高电力的质量和可靠性，抵抗国家的宏观经济变化，为社会经济可持续发展做出贡献。

《交直流混联配电网新型交流保护方案研究》篇一一、引言随着现代电网技术的飞速发展，交直流混联配电网（AC/DC Hybrid Distribution Network）成为未来电力系统的重要组成部分。

由于这种新型电网中包含大量的直供电与交流电，因此其保护策略的制定显得尤为重要。

传统的交流保护方案在面对新型的交直流混联配电网时，已难以满足系统的安全稳定运行需求。

因此，本文旨在研究并设计一种新型的交流保护方案，以适应交直流混联配电网的复杂性和多样性。

二、交直流混联配电网的背景及挑战交直流混联配电网是一个包含交流电源和直流电源的复杂网络系统，它由不同的线路、变压器和电力电子设备等构成。

其独特的特性不仅对电网的安全性、可靠性、稳定性带来了更高的要求，也对其保护控制提出了严峻的挑战。

由于交直流之间可能存在相互作用，如互感、电磁兼容等问题，使得传统交流保护方法面临很大的局限性和困难。

三、新型交流保护方案的必要性与设计思路针对交直流混联配电网的特殊需求，新型交流保护方案的设计显得尤为重要。

该方案应充分考虑电网的实时运行状态、故障类型和故障位置等因素，以实现快速、准确、可靠的故障定位和隔离。

设计思路主要包括以下几个方面：1. 实时监测与数据采集：通过安装智能传感器和监测设备，实时监测电网的运行状态和故障信息，为保护控制提供数据支持。

2. 故障识别与定位：利用先进的信号处理和模式识别技术，对采集到的数据进行处理和分析，实现故障的快速识别和定位。

3. 协调保护与控制：通过多层次的协调保护和控制策略，实现交直流之间的互操作和协同控制，提高系统的可靠性和稳定性。

四、新型交流保护方案的技术实现与特点根据上述设计思路，新型交流保护方案可包括以下几个关键部分：1. 智能化传感器和监测设备：实现对电网的实时监测和数据采集，包括电流、电压、功率等关键参数的实时测量和记录。

2. 先进的信号处理与模式识别技术：利用数字信号处理、机器学习等技术对采集到的数据进行处理和分析，实现故障的快速识别和定位。

科学技术创新2019.24基于VSC 的直流配电网在舰船电力系统中的应用唐京瑞1陈勇2汤东1(1、重庆化工职业学院机械与自动化工程学院，重庆4012202、国家电网公司广安供电局,四川广安638500）1概述近年来，随着分布式电源和海洋舰船技术的发展，直流配电系统逐渐成为国内外学者研究的热点。

与交流配电相比，直流配电系统具有电能变换环节少，传输效率高，系统结构简单，经济性好等特点。

可以预见，随着分布式电源的推广应用已经直流终端负荷的增多，直流配电网将在局部区域获得广泛应用[1]。

基于VSC 的直流配电网是指利用脉宽调制电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)等新一代电力电子器件构建的直流电网。

由于电压源换流器电源能够实现自关断、稳定性好、无功功率和有功功率独立快速控制的能力，在技术与经济等多项指标中，基于VSC 的直流配电技术的优势越来越明显。

目前，直流配电技术的应用主要集中在数据中心、铁路牵引系统、舰船配电系统、网络通信和轻工业园区等供电领域。

在舰船配电系统的应用中，北卡罗来纳大学以直流配电舰船系统分析了直流配电在实际应用中面临的瓶颈与机遇，2011年他们提出了舰船直流配电未来的可再生能源管理（FREEDM ）系统结构，系统中包含了交流与直流混合配电模式，其中直流配电网主要用于太阳能等分布式电源单元、储能单元和直流负载三个部分[2]。

本文基于VSC 直流配电网建立了舰船电力系统柔性直流配电的数学模型，设计了换流器的控制方式，并采用d-q 控制策略，在PSCAD/EMTDC 软件中搭建VSC 仿真模型，验证了基于VSC 直流配电网在解决舰船电力系统问题上是有效的。

2舰船电力配电系统现状随着海洋舰船技术的发展，舰船正向大型化、现代化、全电力化的方向发展，其电力系统也从辅助系统逐渐演变成主动力系统，因此对舰船电力系统的稳定性、可靠性和智能性提出了更高的要求。

目前，在常规船舰电力系统中，仍然主要采用以交流配电为主的区域配电形式，电力系统配电网络设置2-3个发电站，同时配备有多个直流蓄电装置（UPS ），对重要的设备实行多回路供电。

第43卷第19期电力系统保护与控制V ol.43 No.19 2015年10月1日Power System Protection and Control Oct. 1, 2015 基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析于亚男，金阳忻，江全元，徐习东(浙江大学电气工程学院，浙江 杭州 310027)摘要：基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型“手拉手”拓扑，含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的直流配电网实时仿真数学模型。

利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应特性仿真分析。

RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。

配网启动逻辑设计及软开关技术、逐级功率提升法的应用，有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。

系统建模满足直流配电系统运行要求，对其启动控制及运行工况的仿真分析，为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。

关键词：柔性直流配电系统；RT-LAB；实时数字仿真；运行工况；启停控制RT-LAB based modeling and simulation analysis of flexible DC distribution networkYU Yanan, JIN Yangxin, JIANG Quanyuan, XU Xidong(College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: Based on the real-time digital simulation system RT-LAB, this paper establishes a typical mathematical simulation model of loop flexible DC distribution. The model includes photovoltaic, lithium batteries and AC/DC load.Simulation analysis of different running conditions transient response tests, such as start-stop control, command control, is made. RT-LAB significantly enhances flexible DC distribution simulation timeliness and practicability. Start-up logic design, soft-switching and progressive power upgrade method effectively reduce starting current and access operation over-voltage. It is proved that the model works well to meet the operational requirements, and the study about start-stop control and operation conditions can provide reference for further engineering construction.This work is supported by National High-tech R & D Program of China (No. 2013AA050104).Key words: flexible DC distribution network; RT-LAB; real-time digital simulation; running condition; start-stop control 中图分类号：TM743 文章编号：1674-3415(2015)19-0125-060 引言随着城市发展，用电负荷快速增加，分布式能源及储能大量并入配网，传统交流配电网在电能供应稳定性、高效性、经济性、扩展性等方面面临巨大挑战。

交直流混联微电网的控制与优化混联微电网是一种相对较新的电力系统，在此类系统中，电源主要由独立的、分布式的电源提供。

这些电源包括太阳能电池、风力涡轮机、储能装置等，它们通过相互协调实现最大程度的能源效率以及最优的能源管理。

在混联微电网中，交流和直流系统的混合应用是一种流行的趋势，这种形式可以有效地提高微电网的稳定性以及运行效率。

本文将重点探讨交直流混联微电网的控制与优化。

一、交直流混合系统运行机制在交直流混合系统中，交流系统通常用于大功率负载的供电，而直流系统则用于小功率负载的供电。

因此，交、直流系统之间需要进行互相协调。

交流系统通过逆变器将直流电转换成交流电，直流系统则通过整流器将交流电转换成直流电。

通过这种方法，交、直流系统之间可以有效地互相转换，并实现最大程度的能源利用率。

二、交直流混合系统的控制策略在交直流混合系统中，控制策略是十分关键的。

有效的控制策略可以提高微电网的稳定性与效率，并且保证设备的安全性。

常用的控制策略包括功率平衡控制策略、稳压控制策略、能量流控制策略等。

功率平衡控制策略是基于功率平衡原理设计的。

在交直流混联微电网中，功率平衡控制策略的最终目标是保持微电网中的总功率始终满足负载的要求，并且尽可能地减少微电网系统的电能损失。

根据功率平衡控制策略，当负载增加时，系统会自动调整各种电力组件的工作状态，以满足负载需求。

稳压控制策略是基于电压稳定原理设计的。

在交直流混合系统中，电压的稳定对于保证系统的安全性和可靠性非常关键。

稳压控制策略的最终目标是将系统中的电压保持在一个合理的范围内，防止因电压波动导致的设备损坏问题的发生。

当系统中的电压波动或瞬间变化时，稳压控制策略会对各种电力组件进行相应调整，以保持系统中的电压稳定。

能量流控制策略是基于能量平衡原理设计的。

在交直流混合系统中，能量的平衡对于保证系统的稳定性和可靠性非常关键。

能量流控制策略的最终目标是将系统中的能量流平衡并使其始终达到最优状态，从而提高能源的利用效率。