摘要：近年来，直流配电网的优化运行控制策略研究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，分析了优化控制策略的技术框架。在探讨适应直流系统全新调度操作术语的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就直流配电网优势展开了研究，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；优化；运行控制；策略
1概述
直流配电网由并网换流站、分布式电源、交直流负载以及储能装置等组成，各单元的协调优化控制是实现系统可靠优化运行的关键技术之一。直流电压是反映直流配电网运行平稳性的重要指标，但分布式电源功率输出的波动性或大容量变流器投退引起的功率波动将影响直流电压稳定，因此可靠、灵活的协调控制策略是实现电压稳定的关键因素;同时，配电系统网损较大、器件故障率高，通过合理的调度方案实现系统的经济优化运行是一项必要的工作。
按照是否需要通信，多端柔性直流系统的控制策略主要包括通信要求的集中控制和无通信要求的分散控制两类。集中控制主要包括主从控制，通过换流站间的通信实现直流电压的稳定控制。该控制策略实现简单，但受通信限制，不适用于各单元地理分布较为分散的直流配电网。分散控制主要包括下垂控制和电压偏差控制。其中，下垂控制中多个换流站共同控制直流电压，但难以实现潮流的自由控制;电压偏差控制策略中，从换流站可实现定直流电压控制模式与定有功控制模式之间的自动转换，在模式切换时会带来较大的暂态冲击。
2优化控制策略的技术框架
本文采用的直流配电网优化控制策略的技术，该优化控制策略的核心思想是对控制系统进行分层以降低逻辑复杂度，通过不同层次、不同时间尺度的协调配合，实现可靠性与经济性的综合效益。
优化调度系统基于采集的网络数据以及光伏和负荷功率预测数据，通过设定合理的约束条件和优化目标，进行最优潮流计算，将优化结果作为调度指令下达至各本地控制器。优化区间长度为分钟级，对通信时间要求不高。
本地控制通过调整并网换流站、蓄电池、光伏阵列以及交直流负荷毫秒级的功率流动确保网络的直流电压水平。其中，VSC1采用电压下垂控制策略作为主换流站，在稳态运行时实现电压控制，当系统出现恶劣运行条件时，通过换流站与蓄电池的调压措施，以及“切机/切负荷”的配合实现直流电压的二次恢复。
3适应直流系统的全新调度操作术语
以换流器为例，若根据直流系统的特性，采用全新的调度术语。
检修：联结变及换流阀在检修状态。
冷备用：联结变及换流阀在冷备用状态。
极隔离：联结变热备用（联结变各侧闸刀在合上位置，交流线路开关两侧闸刀在合上位置，交流线路开关在拉开位置，联结变各侧接地闸刀在拉开位置），换流阀冷备用（安全措施拆除，启动电阻旁路闸刀拉开位置，换流器正负极闸刀拉开位置，换流阀相关接地闸刀在拉开位置）。
极连接：联结变热备用（联结变各侧闸刀在合上位置，交流线路开关两侧闸刀在合上位置，交流线路开关在拉开位置，联结变各侧接地闸刀在拉开位置），换流阀极连接（启动电阻旁路闸刀拉开位置，换流器正负极闸刀合上位置，换流阀相关接地闸刀在拉开位置，阀闭锁）。
无源HVDC充电：联结变热备用（联结变各侧闸刀在合上位置，交流线路开关两侧闸刀在合上位置，交流线路开关在拉开位置，联结变各侧接地闸刀在拉开位置）；换流HVDC充电（启动电阻旁路闸刀合上位置，换流器正负极闸刀合上位置，换流阀相关接地闸刀在拉开位置，阀闭锁）。
有源HVDC充电：联结变运行（联结变各侧闸刀在合上位置，交流线路开关及两侧闸刀在合上位置，联结变各侧接地闸刀在拉开位置）；换流阀HVDC充电（启动电阻旁路闸刀合上位置，换流器正负极闸刀合上位置，换流阀相关接地闸刀在拉开位置，阀闭锁）。
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4直流配电网的优势
直流配电技术现已成功应用在通信、船舶、航天、地铁等供电领域，若将其应用到电力系统配电网可发挥以下优势。
1）直流配电网有利于分布式发电接入。风力发电、微型燃气轮机发电等交流电源发电要接入交流电网，受频率、幅值、相位等条件的约束，同步過程复杂；若接入直流配电网，经AC/DC变换，无需同步。光伏发电、蓄电池等直流电源通过DC/DC变换直接与直流母线连接。直流配电网降低了分布式发电接入难度。
2）直流配电可提高电能质量和供电可靠性。直流配电网可有效解决交流接入时发生的电压闪变、频率波动、高次谐波污染等问题；直流配电网可独立控制系统有功功率和无功功率；直流配电网能隔离交流电网故障；接入储能装置可保证电网故障时对重要负荷的供电可靠性。
3）直流配电网输电容量更大。交流配电网一般采用三相四线制，其额定线电压和额定线电流分别为UAC、IAC，功率因数λ=0.9；直流配电网采用双极供电，其额定电压、额定电流分别为UDC、IDC，若交流导线和直流导线的绝缘水平相同，则有：
其功率比可表示为：
可见，采用两条导线的直流线路与采用三条导线的交流线路输电功率相当，直流配电网单条线路的输送功率是交流线路的1.5倍。
4）直流配网降低系统的电能损耗。当前，直流负荷接入交流配电网，需要AC/DC变换；采用变频技术的交流负荷，需AC/DC/AC变换。若用直流配电网供电，则直流负荷直接接入，交流负荷只需DC/AC即可实现变频，降低换流损耗。直流配电线路只存在电阻和电导损耗，不存在涡流损耗和无功损耗。
5）直流配网的干扰小。当交流配电网发生故障时，其电磁暂态过程复杂且持续时间长，出现的负序、零序等不对称分量将干扰变压器、电动机以及通信线路等。直流配电网采用直流电，在故障条件下过渡时间短，无负序、零序分量，对外界的干扰小。
综合看来，直流配电网相比交流配电网具有无可比拟的优势。
5直流配电网的发展现状
新能源、新材料、电力电子技术不断发展，直流配电网得到越来越多地关注，很多国家都开始了对直流配电网的研究。
2004年，意大利米兰理工大学提出了基于分布式电源的双极型直流配电网结构。
2007年，罗马尼亚的布加勒特理工大学对基于交替供电电源的直流配电系统进行了研究。
2000年，美国通用电气已开始对没有中央控制单元的低压直流配电系统研究；美国弗吉尼亚理工大学于2007年提出“（SBI）”的研究计划；2010年，该计划发展为“（SNB）”；2011年，美国北卡罗莱纳大学研究未来自动灵活配电的“（FREEDM）”系统结构。
2004年，日本提出了基于低压直流微网的配电系统结构，并已经实现了一套10kW的直流配电系统样机。
韩国成立了智能微电网研究中心，计划投资建立直流微电网供电系统。
自2009年起，国内的研究机构开始了直流配电网的研究。2012年，中国建立了城市电网先进技术研究中心，实施对直流配电技术的研究；2013年，国家863项目“基于柔性直流的智能配电关键技术研究与应用”由深圳供电公司正式启动，重点研究低压直流配电。
6结语
通过对直流配电网的优化运行控制策略的研究，可知，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从其客观实际需求出发，研究制定最为符合实际的应对实施策略。
参考文献
[1] 崔福博，郭剑波，荆平，等.直流配电技术综述[J].电网技术.2016（10）：60-62.
[2] 徐通，王育飞.直流配电网发展现状与应用前景分析[J].华东电力.2017（01）：115-116.
[3] 张宇.直流配电网发展现状与应用前景分析[J].华东电力.2016（09）：88-89.
论文作者:洪涛,周三山
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/23
标签：闸刀论文; 配电网论文; 合上论文; 位置论文; 电压论文; 策略论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第24期论文;