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一種直流電網(wǎng)用的具備直流潮流控制與直流短路控制的復(fù)合裝置及其控制方法，復(fù)合控制裝置包括：潮流控制裝置，其包括一對(duì)耦合電感、四個(gè)開關(guān)管、四個(gè)二極管和兩個(gè)電容；短路控制裝置，其包括兩個(gè)高壓快速機(jī)械開關(guān)、三個(gè)避雷器和三個(gè)開關(guān)管。所述第一電容作為第一可調(diào)電壓源串聯(lián)在第一條輸電線路中，第二電容作為第二可調(diào)電壓源串聯(lián)在第二條輸電線路中，用于潮流控制；快速機(jī)械開關(guān)

本發(fā)明公開了一種具備負(fù)電平輸出能力的 MMC 與機(jī)械型直流 斷路器協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)柔性直流網(wǎng)絡(luò)直流短路故障穿越的方法，屬于柔 性直流網(wǎng)絡(luò)直流故障保護(hù)領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)中，處理直流故障的手段主 要有三種：依靠交流設(shè)備斷開與直流系統(tǒng)的連接、依靠換流器本身進(jìn) 行直流故障清除、依靠直流設(shè)備進(jìn)行直流故障隔離，但以上三種方法 都無法有效實(shí)現(xiàn)柔性直流網(wǎng)絡(luò)直流故障保護(hù)。本發(fā)明中的 MMC 包括具備負(fù)電平輸出能力的子模塊，通過靈活調(diào)節(jié)上、下橋臂輸出電壓， 使換流器直流端口電壓呈現(xiàn)負(fù)電平，從而達(dá)到直流短路故障電流可控 且快速降

本發(fā)明公開了一種短路電流零點(diǎn)預(yù)測(cè)方法及短路電流選相分?jǐn)?控制方法，短路電流選相分?jǐn)嗫刂品椒ò?S1 實(shí)時(shí)采集電流信號(hào)，并 判斷是否發(fā)生短路故障，若是，則轉(zhuǎn)入步驟 S2，若否，則繼續(xù)采集電 流信號(hào)；S2 采用類-Prony 方法對(duì)短路電流進(jìn)行處理，獲得短路電流零 點(diǎn)；S3 根據(jù)短路電流零點(diǎn)、斷路器的分閘動(dòng)作時(shí)間和最佳燃弧時(shí)間獲 得距離目標(biāo)相位的延時(shí)時(shí)間；S4 判斷繼電保護(hù)指令是否達(dá)到，若是， 則直接分?jǐn)嚅_關(guān)，若否，則進(jìn)入延時(shí)倒計(jì)時(shí)；S5 判斷延時(shí)倒計(jì)時(shí)時(shí)間 是否為 0，若是，則轉(zhuǎn)入步驟 S6，若否，

本發(fā)明公開了一種基于混合型 MMC 的 HVDC 直流側(cè)短路故障 穿越和恢復(fù)方法。能在不閉鎖換流器的前提下，通過換流器自身控制 完成直流側(cè)短路故障的穿越和恢復(fù)，無需機(jī)械設(shè)備動(dòng)作，恢復(fù)過程不需要重啟換流器，因而故障響應(yīng)與恢復(fù)速度快，對(duì)輸電線路為架空線 時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的非永久性短路故障特別有效，在隔離直流側(cè)故障的同時(shí) 為交直流系統(tǒng)提供無功和有功支撐，并有利于提高所連接的交直流系 統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。 

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介: 軸流式潮流能發(fā)電裝置是針對(duì)我國(guó)潮流能資源區(qū)潮流流速偏低的狀況專門開發(fā)研制的，具有啟動(dòng)流速低、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。機(jī)組采用半直驅(qū)變槳距控制的水平軸水輪機(jī)，利用變槳距機(jī)構(gòu)，提高能量轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)最大能量捕獲、低速啟動(dòng)和換向；水下實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)和變槳距控制，同時(shí)保證了機(jī)組安全運(yùn)行；基于GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了裝置的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制；機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)采用了浮潛式載體專利技術(shù)，可通過注排水實(shí)現(xiàn)升沉，便于機(jī)組的拖航、移址、回收及機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)。項(xiàng)目階段: 完成工程樣機(jī)研發(fā)及海上示范運(yùn)行階段效益分析: 該成果在潮流能開發(fā)利用中具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。適用于我國(guó)潮流能資源區(qū)潮流流速偏低的狀況，易于在潮流能發(fā)電規(guī)模化工程中應(yīng)用，有利于產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)編號(hào):ZL201510602258.3 ZL201610459673.2技術(shù)成熟度:通過中試技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:無

軸流式潮流能發(fā)電裝置是針對(duì)我國(guó)潮流能資源區(qū)潮流流速偏低的狀況專門開發(fā)研制的，具有啟動(dòng)流速低、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。機(jī)組采用半直驅(qū)變槳距控制的水平軸水輪機(jī)，利用變槳距機(jī)構(gòu)，提高能量轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)最大能量捕獲、低速啟動(dòng)和換向；水下實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)和變槳距控制，同時(shí)保證了機(jī)組安全運(yùn)行；基于GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了裝置的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制；機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)采用了浮潛式載體專利技術(shù)，可通過注排水實(shí)現(xiàn)升沉，便于機(jī)組的拖航、移址、回收及機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)。

1 成果簡(jiǎn)介潮流發(fā)電技術(shù)是利用適當(dāng)?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換裝置，將由海洋或河流水面的自然升降造成的水流動(dòng)能，或者因?yàn)樘?yáng)能輸入不均而形成海水流動(dòng)所致的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。潮流發(fā)電屬于一種新型的清潔、可再生能源利用方式。 潮流發(fā)電的主要發(fā)電裝置位于洋面或河面以下，基本不占用或占用極少陸地面積，且沒有類似風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲，是一種被人們普遍看好的新能源。而且， 潮流發(fā)電不需要建設(shè)大壩或堤堰，是借自然的流動(dòng)直接通過水輪機(jī)獲取能量。所以潮流發(fā)電涉及的工程投資很少，裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，可以在交通欠發(fā)達(dá)的山村、漁村及海島建設(shè)獨(dú)立的電源系統(tǒng)，能夠有效解決當(dāng)?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)和生活用電、降低電力成本。 清華大學(xué)在水能和海洋能的工程利用方面進(jìn)行了長(zhǎng)期研究；研究了適合潮流發(fā)電的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及葉片翼型，獲得了多項(xiàng)發(fā)明專利；利用先進(jìn)的 CFD 技術(shù)模擬發(fā)電裝置的各種運(yùn)行工況，并優(yōu)化了水能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。目前單機(jī)的發(fā)電功率為 1.5~10kW，效率達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2 應(yīng)用說明潮流發(fā)電技術(shù)主要用于建設(shè)孤立電源系統(tǒng)，或在獲得特殊許可情況下向電網(wǎng)供電。在進(jìn)行發(fā)電廠站選址設(shè)計(jì)時(shí)，需開展充分調(diào)研，獲取必要的信息，如海洋或河流的水文數(shù)據(jù)（如常年的水流速度、水位、含沙量等）、對(duì)電能質(zhì)量及容量的需求、儲(chǔ)能方式等。 潮流發(fā)電技術(shù)不涉及建設(shè)移民，工程量小，發(fā)電裝置的安裝簡(jiǎn)單、便利，基本上不抬高洋面或河面，對(duì)生態(tài)環(huán)境沒有影響。因此，潮流發(fā)電技術(shù)除了適用于能源相對(duì)缺乏的我國(guó)東部和東南沿海地區(qū)以開發(fā)豐富的海洋能外，尤其適合在偏遠(yuǎn)山區(qū)、西藏等生態(tài)脆弱的地區(qū)開發(fā)內(nèi)陸河流的水能，滿足社會(huì)發(fā)展和人們生活的需要。3 應(yīng)用范圍潮流發(fā)電技術(shù)一般適用于開發(fā)非集中的河流水能和海洋能，因而發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量一般小于 10kW（尤其在海洋環(huán)境中）。如果在內(nèi)陸河流上開發(fā)電能，配置相應(yīng)的變速裝置后可達(dá)到數(shù)百 kW。潮流發(fā)電技術(shù)最佳的應(yīng)用流速為 2.5~6 m/s。流速在 1.0~2.0 m/s 時(shí)，屬于技術(shù)可利用范圍，但隨著流速降低項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性變差。

本發(fā)明公開了一種適用于交流保護(hù)的柔性直流雙極短路解析分 析方法，應(yīng)用于交流保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，將 MMC-HVDC 閉鎖后換流站不 控整流分為四個(gè)臨界狀態(tài)，分別是三相環(huán)流、兩相環(huán)流、單相環(huán)流和 無環(huán)流狀態(tài)；建立這四個(gè)臨界狀態(tài)的電流微分方程與邊界條件方程， 得出對(duì)應(yīng)的電流與臨界電阻解析表達(dá)式；通過線性化擬合，得出任意 短路電阻下的故障電流解析表達(dá)式，以對(duì) MMC-HVDC 直流雙極短路 故障進(jìn)行分析。通過本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)任意短路電阻下的交流電流計(jì)算， 彌補(bǔ)了交流保護(hù)整定計(jì)算無法計(jì)及 MMC-HVDC 直流雙極短

新能源發(fā)電廣泛通過交流母線接入柔性直流電網(wǎng)之后，并入交流大電網(wǎng)當(dāng)中，即采用交流匯集，直流送出的形式。交流匯集側(cè)由于與大電網(wǎng)相脫離，因而容易發(fā)生寬頻振蕩等穩(wěn)定性問題，造成系統(tǒng)故障、停運(yùn)、保護(hù)甚至燒毀設(shè)備等嚴(yán)重后果。系統(tǒng)穩(wěn)定及振蕩的問題成為限制新能源經(jīng)柔直送出大規(guī)模并網(wǎng)的一個(gè)瓶頸問題。 采用直流匯集的方式能夠有效改善交流系統(tǒng)當(dāng)中的寬頻振蕩問題，提升新能源并網(wǎng)惠及發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性，提出的技術(shù)解決方案提出了新能源發(fā)電，經(jīng)級(jí)聯(lián)直流，dc/dc變流器并網(wǎng)拓?fù)浼耙葡嗫刂品椒ǎ軌蛴行У馗纳菩履茉唇?jīng)柔直，匯集并網(wǎng)送出的穩(wěn)定性和可靠性，并且通過一項(xiàng)控制的方法，可使輸出的直流電流和電壓更加平穩(wěn)。 在級(jí)聯(lián)DC/DC實(shí)現(xiàn)MPPT控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)獨(dú)立輸入串聯(lián)輸出的級(jí)聯(lián)DC/DC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在光照不均時(shí)不能實(shí)現(xiàn)均壓的問題，以及DC/DC輸出側(cè)串聯(lián)電壓跨度大、并網(wǎng)電流紋波大的問題，在拓?fù)渲性鲈O(shè)LC濾波器，又提出一種組合電平法的移相控制策略，在保證傳輸線路電壓穩(wěn)定的同時(shí)，有效減少了并網(wǎng)電流的紋波。 創(chuàng)新點(diǎn) 針對(duì)模塊化級(jí)聯(lián)DCDC系統(tǒng)，當(dāng)光照不均時(shí)，DCDC輸入功率不同，由于輸出側(cè)串聯(lián)，輸入功率的不同會(huì)導(dǎo)致輸出側(cè)的均壓?jiǎn)栴}，為此，在原有的DCDC拓?fù)浠A(chǔ)上增加一個(gè)后級(jí)均壓?jiǎn)卧梢粋€(gè)二極管和開關(guān)管組成，并且采用移相控制策略，可有效實(shí)現(xiàn)輸入功率不同時(shí)，級(jí)聯(lián)模塊輸出側(cè)的均壓穩(wěn)流效果。 市場(chǎng)前景 新能源直流匯集直流升壓是未來建設(shè)多電壓等級(jí)直流電網(wǎng)的重要組成部分，其中升壓變流器是其中的關(guān)鍵技術(shù)裝備，因而其控制特性顯著影響系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。 應(yīng)用案例 新能源直流升壓匯集示范工程

1.直流潤(rùn)滑油泵往往在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)啟動(dòng)，其啟動(dòng)電流對(duì)直流系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，引起電壓波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作；該控制系統(tǒng)是基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)，采用PWM控制技術(shù)構(gòu)成的無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，成功的解決了以上問題，對(duì)保障電力系統(tǒng)的安全具有重要作用。 2.原老式裝置的控制系統(tǒng)接觸器觸頭很容易被燒毀粘結(jié)，故障率高、維修工作量大。該控制系統(tǒng)的控