直流楼宇技术初议

直流供电架构有利于节能和绿色能源的接入,在数据中心、未来家庭和先进楼宇等场合有很好的应用前景。本文介绍直流供电的特点、直流微网研究的起源、国外直流微网研究的典型例子和发展动态,着重提出和阐述了直流楼宇的定义和关键技术。最后指出在我国应重视和加强直流微网技术的研究工作,期望有更多的机构和企业支持直流楼宇这一新兴的绿色电力技术的发展。     

面向直流楼宇供电技术的新型多输入 Buck-Boost变换器

在直流楼宇的分布式能源供电系统中,多输入直流变换器起着将多种分布式电源进行接入、转换及协调能量管理的作用,针对此提出一种利于多种分布式电源在直流楼宇中的联合供电的新型单电感多输入Buck-Boost变换器。以双输入为例分析该变换器的工作模态,推导其输入/输出特性和功率均衡能力,提出控制策略以实现直流楼宇中的风光混合供电。在双输入变换器的基础上,通过拓扑推演得到了n路输入BuckBoost变换器。该变换器具有电路拓扑简洁、可实现升降压、输入/输出电压同极性、各种分布式输入源可单独或同时向负载供电等优点。最后利用MATLAB仿真模型和实验验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

低压直流双极供电系统的接地型式研究

针对民用低压直流供电系统的接地型式和电气安全问题,分析基于直流微网、电压平衡器的直流双极供电系统的接地故障参数,利用Matlab/Simulink软件构建DC?190 V系统进行验证。在此基础上,讨论各接地型式的供电连续性、电击防护性能与保护设备要求。与传统交流220 V供电系统的对比表明:低压直流供电系统在电气安全方面有较明显的优势;直流TT系统在配备剩余电流保护器的情况下,其供电连续性和电气安全性能可以得到很好兼顾,相较直流IT和直流TN系统而言,更适合作为该类含有电压平衡器的直流双极供电系统的接地型式。并给出了保证其电气安全的接地电阻取值范围及保护装置技术要求。     

新型低压直流供电系统的电气安全性能探讨

新型低压直流供电系统不同于传统的交流供电系统,为明确该系统的电气安全性能,参照IEC的相关标准,给出了直流电击的室颤电流计算公式,制定了直流电的安全阈值曲线,给出了直流安全电压。在此基础上,分析对比了基于整流装置的DC220V、DC311V系统各接地形式的电击防护性能。结果表明,直流电比交流电更具安全性,负极接地的直流TT系统在保障电击防护性能的同时,也满足了可靠性与绝缘监测灵敏性,是未来民用建筑直流供电系统更适宜的接地形式选择。     

低压供电在线监测系统在楼宇自动化中的应用

针对380/220V低压供电系统的状态监测常被忽视,而造成严重经济损失或人身伤亡的情况,介绍了一种利用数字电力测量仪表组成的楼宇低压供电参数在线监测系统。该系统对监测回路主要供电参数及断路器通断状态进行实时监测,并形成供电负荷曲线及报表,增强了供电事故预防能力,提高了楼宇供电管理效率,并为楼宇供电系统扩容改造提供重要依据。     

直流高压供电系统必须考虑蒿电池的均充电压和放电终止电压

直流高压（HVDC）供电系统的电压等级的确定应符合相关标准,目前还没有针对通信HVDC的国际标准。欧洲电信标准协会ETSI的标准《EN300电信设备输入端的电源接口》的第三部分ETSIEN300132—3规定了电信设备可以由电压高达400V的交流电源、直流电源和整流电源供电。按照此标准,HVDC供电系统的电压应低于DC400V。     

楼宇直流配电系统关键技术研究综述

随着新能源和电力电子装置的大量应用,楼宇直流配电系统相比于传统交流系统具有技术与经济上的优势。首先对国内外楼宇直流配电领域的相关新技术和发展现状进行了梳理。然后从技术角度对楼宇直流配电系统的拓扑结构、负载与电源、电压等级与经济性、优化管理系统以及对应的保护技术等方面进行了分析归纳总结。最后从楼宇直流配电系统的发展方向以及与能源互联网的配合进行了展望。     

基于物联网技术的智慧楼宇直流配电智能监控方法

直流配电监控可为智慧楼宇直流配电装置的稳定运行提供依据。为提高智慧楼宇直流配电的监控精度,提出一种基于物联网技术的智慧楼宇直流配电智能监控方法。根据智慧楼宇直流配电电流的变化率,计算出直流配电装置之间产生的短暂电压值,再利用智慧楼宇直流配电的直流电压,计算出智慧楼宇中直流配电装置的最大直流电流,结合变换处理,提取出智慧楼宇中直流配电的特征。利用信息传感设备,将电容与智慧楼宇直流配电装置相连接,建立电容电流和占空比之间的关系表达式,通过直流配电装置的传递函数与闭环传递函数的融合处理,设计智慧楼宇直流配电监控算法。实验结果表明,引入物联网技术后,可监控智慧楼宇直流配电的电流,并将监控精度控制在90%以上。     

中压船舶直流供电系统限流开断技术

中压直流供电系统是未来船舶供电的一个典型应用场景,中压直流断路器则是保障该供电系统安全可靠运行的关键设备之一.船舶供电系统的阻抗小,故障电流及其上升率大,故要求直流断路器兼具故障限流与大容量开断功能.该文首先简述船舶供电系统的特点及直流故障的电流特性,然后重点介绍了基于固态开关分断技术的全固态直流断路器和混合型直流断路器的研究进展,分析了它们的优缺点,并对它们在中压船舶直流供电系统中的应用进行了工程和技术的可行性分析.最后对单向分断新型强迫换流原理的混合型断路器方案在10kV/5kA系统的应用进行了可行性分析,并对其工程应用需要攻克的难点及关键技术进行了展望.     

数据中心及家用直流插头插座标准的探讨

本文介绍了直流插头插座的运用现状及前景;结合IEC/TS 62735以及国内现存相关标准,分析了数据中心及家用直流插头插座标准的研制进展情况;同时,指出了我国直流插头插座标准制定中所面临的问题,并提出了相应的解决方案。     

华中电网的直流紧急功率支援问题

研究了1 000 kV交流特高压试验示范线建成后,直流输电调制对华北—华中互联电网运行安全稳定的作用。分析了直流紧急功率支援的机制以及实现方法,并对华中电网内直流系统发生双极闭锁故障时,华北—华中互联电网和特高压交流输电通道承受故障冲击的能力及系统的安全稳定水平进行了仿真分析。通过一回直流双极闭锁故障时,华中电网中4回直流输电线路之间紧急功率支援的仿真研究结果表明,采用直流输电系统紧急功率支援对保持互联系统稳定性和供电可靠性具有良好的效果。     

新一代低压直流供用电系统在“新基建”中的应用技术分析及发展展望

为应对当今社会发展所面临的能源、环境、经济等压力,以5G基站、充电桩等为代表的基础设施建设成为新时期经济发展的重点。新型基础设施电力供应系统的选择和建设至关重要。该文首先概述新基建的内容演变和意义,分析普遍具有负荷直流化的特征。其次介绍新一代低压直流供用电系统(low voltage direct cur-rent supply and utilization system,LVDCSUS)及其内涵与特征,然后分析新基建不同领域电力供应系统的共性和个性需求,指出以LVDCSUS作为5G基站、数据中心、新能源汽车充电桩、直流绿色建筑、智能家居、工业互联网、农村及边远地区等7种不同领域基础设施电力供应系统的优势。进而从顶层设计、政策支持、思维方式、技术创新和核心设备、发展路线等维度探讨了新基建背景下LVDCSUS的发展方向并提出具体建议,提出关键技术和核心设备的研发方向,提出直流系统全链条、生态建设的建议。最后给出结论,在供用电领域,新一代低压直流供用电系统已经可以成为交流电源的辅助和替代,并有望成为一种新型的数字化供用电系统。     

适用于VSC-MTDC系统的直流电压控制策略

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。文中首先分析了在电压源型直流输电系统中直接电流控制和直流电压偏差控制的工作原理,然后提出了在电压源型多端直流输电系统中采用基于直流电压偏差控制的多点直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现定有功功率控制模式与定直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,仍能实现对直流电压的控制和有功的平衡。以一个5端系统为例进行仿真验证,结果表明多端直流输电系统的运行可靠性得到提高,且获得良好的动态性能。     

具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器

针对直流电网目前面临的2个关键性问题:直流潮流控制自由度不够和直流线路故障,文中提出了一种适用于直流电网的具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器。首先,介绍了模块化多电平潮流控制器和混合式高压直流断路器的基本结构和工作原理。然后,提出了一种组合式高压直流断路器,介绍了它的基本结构、配置原则、控制方式和工作原理;基于单换流器直流侧故障分析模型,分析了组合式高压直流断路器处理直流线路故障的可行性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了四端柔性直流输电系统,分别对组合式高压直流断路器的直流潮流控制能力和直流故障处理能力进行了仿真。仿真结果表明:组合式高压直流断路器能够很好地控制直流潮流,并具有处理直流线路故障的能力。     

电压源换流器型直流输电技术综述

电压源换流器型直流输电采用可关断电力电子器件和PWM技术,是新一代直流输电技术,它能弥补传统直流输电的部分缺陷,其发展十分迅速。为了进一步推动电压源换流器型直流输电在电力系统中的研究和应用,结合ABB公司几个典型应用工程,在详细介绍电压源换流器型直流输电的系统结构、基本工作原理和与传统直流输电相比的技术优势的基础上,对电压源换流器的拓扑结构、控制与保护策略、开关调制方式等技术问题的国内外研究现状进行了评述。分析表明:在工程应用中,通常从优化系统运行、可靠性、安全性和经济性等角度出发,选择结构简单的电压源换流器主回路结构,并采用能降低开关损耗的开关调制方式。最后就我国开发电压源换流器型直流输电技术提出了需要重点研究的几个关键领域。     

多馈入交直流混联受端电网直流接入能力研究评述

受端电网的直流接入能力是大规模交直流混联电网调度运行部门越来越关注的问题。从直流多馈入交直流混联电网后面临的主要问题出发,分析了影响受端电网直流接入能力的主要因素,对现有直流及新能源接入能力研究方法进行总结。分析了各方法的优缺点,探讨了受端电网直流接入能力的计算方法及未来的研究方向。受端电网直流接入能力是一个多目标优化问题,下一步研究重点是建立系统的优化模型,科学化、实用化地评估受端电网直流接入能力。针对限制受端电网直流接入能力的主要因素,提出了提高电网直流接入能力的相关建议。     

新型线间直流潮流控制器

在含有网孔的多端直流输电系统或直流电网中,仅靠控制换流站难以实现对特定线路的潮流进行控制,因此需要引入直流潮流控制器来改善潮流分布。首先对现有的4类直流潮流控制器进行了原理介绍和优缺点分析,然后提出了一种新型线间直流潮流控制器。新拓扑具有以下优点:需要的开关器件和驱动更少;拓扑结构更简单;控制更简单。最后,在PLECS中搭建了一个三端直流输电系统,通过仿真验证了新拓扑的有效性。     

电力调度楼通信电源系统的设计应用

为了保证电力通信调度楼通信设备的有效运行,需要安全、高效、可靠的通信电源系统为其提供供电保障。文章以电力调度楼通信电源系统建设工程为案例,通过总结系统结构选择、设备容量计算、互联电缆配置等多方面内容,详细介绍电力通信调度楼直流-48V通信电源系统和交流220V UPS电源系统的设计方法,可为日后通信电源系统的相关设计提供有效参考。     

三沪直流输电工程系统调试关键技术

三沪直流工程系统调试过程中, 对主要技术问题进行了分析和解决, 如: 极Ⅰ、极Ⅱ和双极调试结合在一起, 提高了系统调试效率, 保证了系统调试按期完成; 对宜都站5631 交流滤波器不平衡保护跳闸原因进行了分析, 对其功能进行了完善; 对直流控制保护系统功能进行了完善, 包括: 直流线路保护、极母线差动保护和中性母线差动保护功能的完善, 直流线路故障测距的功能完善, 站用电辅助电源功能完善, 最后一条线路跳闸保护动作逻辑验证和完善, 直流滤波器不平衡电流保护逻辑的完善, 换流变压器分接头动作的同步性和稳定性改进等; 对系统调试计算和仿真试验研究进行了分析。这些关键技术问题的解决, 保证了系统调试的按期完成和顺利投入运行。     

直流供电在智能建筑中的应用

介绍了直流供电的特点和优势,分析了国内外建筑直流供电的研究现状。阐述了直流建筑的供电架构和关键技术,并展望建筑直流供电技术的发展前景。与传统的交流供电架构相比,直流供电架构具有传输效率高、电能损耗小、线路造价低、供电可靠强等优势,在建筑供电中具有广泛的应用前景。