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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，其包括一對耦合電感、四個開關(guān)管、四個二極管和兩個電容；短路控制裝置，其包括兩個高壓快速機械開關(guān)、三個避雷器和三個開關(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；快速機械開關(guān)

本發(fā)明公開了一種具備負電平輸出能力的 MMC 與機械型直流 斷路器協(xié)調(diào)控制實現(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 行直流故障清除、依靠直流設(shè)備進行直流故障隔離，但以上三種方法 都無法有效實現(xiàn)柔性直流網(wǎng)絡(luò)直流故障保護。本發(fā)明中的 MMC 包括具備負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)負電平，從而達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預(yù)測方法及短路電流選相分斷 控制方法，短路電流選相分斷控制方法包括 S1 實時采集電流信號，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；S2 采用類-Prony 方法對短路電流進行處理，獲得短路電流零 點；S3 根據(jù)短路電流零點、斷路器的分閘動作時間和最佳燃弧時間獲 得距離目標相位的延時時間；S4 判斷繼電保護指令是否達到，若是， 則直接分斷開關(guān)，若否，則進入延時倒計時；S5 判斷延時倒計時時間 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)，無需機械設(shè)備動作，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，對輸電線路為架空線 時經(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 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。 

項目成果/簡介: 軸流式潮流能發(fā)電裝置是針對我國潮流能資源區(qū)潮流流速偏低的狀況專門開發(fā)研制的，具有啟動流速低、轉(zhuǎn)換效率高等特點。機組采用半直驅(qū)變槳距控制的水平軸水輪機，利用變槳距機構(gòu)，提高能量轉(zhuǎn)化效率，實現(xiàn)最大能量捕獲、低速啟動和換向；水下實時監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了機組的運行狀況監(jiān)測和變槳距控制，同時保證了機組安全運行；基于GPRS技術(shù)實現(xiàn)了裝置的遠程數(shù)據(jù)采集與控制；機組的支撐結(jié)構(gòu)采用了浮潛式載體專利技術(shù)，可通過注排水實現(xiàn)升沉，便于機組的拖航、移址、回收及機組的維護保養(yǎng)。項目階段: 完成工程樣機研發(fā)及海上示范運行階段效益分析: 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。知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán)知識產(chǎn)權(quán)編號:ZL201510602258.3 ZL201610459673.2技術(shù)成熟度:通過中試技術(shù)先進程度:達到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

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

1 成果簡介潮流發(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能，或者因為太陽能輸入不均而形成海水流動所致的動能轉(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，是借自然的流動直接通過水輪機獲取能量。所以潮流發(fā)電涉及的工程投資很少，裝置相對簡單，可以在交通欠發(fā)達的山村、漁村及海島建設(shè)獨立的電源系統(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行了長期研究；研究了適合潮流發(fā)電的水輪機轉(zhuǎn)輪及葉片翼型，獲得了多項發(fā)明專利；利用先進的 CFD 技術(shù)模擬發(fā)電裝置的各種運行工況，并優(yōu)化了水能轉(zhuǎn)化機構(gòu)。目前單機的發(fā)電功率為 1.5~10kW，效率達到國際領(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。在進行發(fā)電廠站選址設(shè)計時，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）、對電能質(zhì)量及容量的需求、儲能方式等。 潮流發(fā)電技術(shù)不涉及建設(shè)移民，工程量小，發(fā)電裝置的安裝簡單、便利，基本上不抬高洋面或河面，對生態(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缺乏的我國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)電機組的單機容量一般小于 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，屬于技術(shù)可利用范圍，但隨著流速降低項目經(jīng)濟性變差。

本發(fā)明公開了一種適用于交流保護的柔性直流雙極短路解析分 析方法，應(yīng)用于交流保護技術(shù)領(lǐng)域，將 MMC-HVDC 閉鎖后換流站不 控整流分為四個臨界狀態(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)；建立這四個臨界狀態(tài)的電流微分方程與邊界條件方程， 得出對應(yīng)的電流與臨界電阻解析表達式；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式，以對 MMC-HVDC 直流雙極短路 故障進行分析。通過本發(fā)明可實現(xiàn)任意短路電阻下的交流電流計算， 彌補了交流保護整定計算無法計及 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、保護甚至燒毀設(shè)備等嚴重后果。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)級聯(lián)直流，dc/dc變流器并網(wǎng)拓撲及移相控制方法，能夠有效地改善新能源經(jīng)柔直，匯集并網(wǎng)送出的穩(wěn)定性和可靠性，并且通過一項控制的方法，可使輸出的直流電流和電壓更加平穩(wěn)。 在級聯(lián)DC/DC實現(xiàn)MPPT控制的基礎(chǔ)上，針對獨立輸入串聯(lián)輸出的級聯(lián)DC/DC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在光照不均時不能實現(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，在拓撲中增設(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，有效減少了并網(wǎng)電流的紋波。 創(chuàng)新點 針對模塊化級聯(lián)DCDC系統(tǒng)，當(dāng)光照不均時，DCDC輸入功率不同，由于輸出側(cè)串聯(lián)，輸入功率的不同會導(dǎo)致輸出側(cè)的均壓問題，為此，在原有的DCDC拓撲基礎(chǔ)上增加一個后級均壓單元，由一個二極管和開關(guān)管組成，并且采用移相控制策略，可有效實現(xiàn)輸入功率不同時，級聯(lián)模塊輸出側(cè)的均壓穩(wěn)流效果。 市場前景 新能源直流匯集直流升壓是未來建設(shè)多電壓等級直流電網(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)定可靠運行。 應(yīng)用案例 新能源直流升壓匯集示范工程

1.直流潤滑油泵往往在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時啟動，其啟動電流對直流系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，引起電壓波動，嚴重時會造成繼電保護和自動裝置誤動作；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)成的無級調(diào)速系統(tǒng)，成功的解決了以上問題，對保障電力系統(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