低压直流供电技术研究综述及工程案例
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述随着能源结构的优化和电网技术的发展，柔性直流输电（VSC-HVDC）技术以其独特的优势，在电力系统中的应用越来越广泛。
本文旨在全面概述柔性直流输电工程的技术研究、应用现状以及未来的发展趋势。
我们将从柔性直流输电的基本原理出发，深入探讨其关键技术和设备，包括换流器、控制系统、保护策略等。
我们还将分析柔性直流输电在新能源接入、电网互联、城市电网建设等领域的应用案例，评估其在实际运行中的性能表现。
我们将展望柔性直流输电技术的发展前景，探讨其在构建清洁、高效、智能的电力系统中发挥的重要作用。
通过本文的阐述，我们希望能够为从事柔性直流输电技术研究和应用的同行提供有益的参考和启示。
二、柔性直流输电技术原理柔性直流输电技术，又称为电压源换流器直流输电（VSC-HVDC），是近年来直流输电领域的一项重大技术革新。
与传统的基于电网换相换流器（LCC）的直流输电技术不同，柔性直流输电技术采用基于可关断器件的电压源换流器（VSC），这使得它在新能源接入、城市电网增容和孤岛供电等方面具有独特的优势。
柔性直流输电技术的核心在于电压源换流器（VSC）。
VSC采用可关断的电力电子器件（如绝缘栅双极晶体管IGBT），通过脉宽调制（PWM）技术实现对交流侧电压和电流的有效控制。
VSC既可以作为有功功率的源，也可以作为无功功率的源，因此它具有更好的控制灵活性和响应速度。
在柔性直流输电系统中，VSC通常与直流电容器和滤波器并联，以维持直流电压的稳定和滤除谐波。
VSC通过改变其输出电压的幅值和相位，可以独立地控制有功功率和无功功率的传输，从而实现对交流电网的灵活支撑。
柔性直流输电技术还采用了先进的控制系统，包括换流器控制、直流电压控制、功率控制等，以确保系统的稳定运行和电能质量。
这些控制系统可以根据系统的运行状态和实际需求，对VSC的输出进行实时调整，从而实现对交流电网的精准控制。
柔性直流输电技术以其独特的电压源换流器和先进的控制系统，实现了对交流电网的灵活支撑和精准控制。
国内外全直流供电建筑案例对比分析
•综述.观代建巍电气No.9 Vol.ll (Serial No.129) 2020国内外全直流供电建筑案例对比分析王福林(清华大学建筑学院，北京100084)摘 要：分析了国内外全直流供电建筑的相关信息，对比发现国外直流建筑案例建成时间较早、规模较小，国内直流建筑案例建成时间较晚，实际应用建筑居多，规模较大。
国内外全直流供电建筑的电力系统架构大同小异，均采用2 ~3级电压等 级直流母线，高电压等级电压为380 V 左右，低电压等级电压为48 V 左右。
全直流供电建筑的案例表明直流供电技术已经成熟稳定,具有替代交流供电成为建筑 首选电力系统的潜力。
关键词：全直流供电建筑；电力移峰填谷；案例分析；电力系统节能中图分类号：TU 852 文献标志码：B 文章编号：1674-8417(2020)9-0020-07 DOI ： 10.16618/j. cnki. 1674-417. 2020. 09. 004王福林(1971 _)，男，副教授，研究方向为建筑自动化、建筑直 流供电和建筑节能。
0引言电力是城市最重要和最主要的能源形式。
伴随我国城镇化的快速发展，民用建筑用电比例逐年攀升，在城市总用电量中的占比接近40% %因此,建筑用电的大峰值差特性加剧了城市电力负荷在一天内的峰谷差。
2017年,北京建筑运行过程中的电力消耗量在终端总消耗量中所占比例已经达到40.4% '1打巨大的电力负荷峰谷差会降低发电、输配电效率，也不利于可再生能源的充分消纳，因此实现建筑用电负荷的移峰填谷 至关重要。
近年，随着电力电子技术的发展，直流电变压技术日臻成熟，直流变压设备的成本、尺寸、变压效率均优于交流电变压。
因此,在建筑中实行全直流供电，无论从可行性、可靠性、能效、还是经济性方面,均显示出与交流供电相比的优势。
而且,要实现电力负荷的移峰填谷，蓄电池的使 用不可或缺，而直流供电与蓄电池结合，避免了交流电蓄电所需要的交直变换、直交逆变的电能损失和所需的硬件成本，具有更加明显的优势。
直流配电系统保护技术探讨
直流配电系统保护技术探讨摘要：随着换流元件的日渐成熟、直流负荷的日益增多以及分布式电源的快速发展，直流配电技术凭借优良的配电性能吸引了国内外专家学者对其进行广泛研究。
本文从目前存在的地铁、舰船等直流配电实际工程和理论研究阶段的直流配电系统入手，详细分析直流配电领域保护的研究现状，提出目前直流配电系统保护面临的关键问题，并展望今后直流配电系统保护的发展方向。
关键词：直流；配电系统；保护技术从现状来看，直流配电系统正在受到更多的关注，这是由于此种类型的配电系统在根本上符合了生态住宅的宗旨与目标，因此构成了全新的配电技术。
在新时期的配电系统中，继电保护应当属于核心性与关键性的技术。
然而截至目前，与继电保护有关的各项技术措施仍处在探究中。
受到城市化的影响，现阶段各地都在致力于构建智能电网，因此也体现了直流配电系统的价值所在。
通过运用综合性的手段与措施来配置保护方案，有助于提升配电系统的整体性能，在此前提下改进了系统保护涉及到的各项关键技术。
1 现阶段的研究与分析状况1.1 选择合适的接地方式配电系统如果要实现自身的顺利运行，关键在于优化接地保护。
因此可见，故障电流与接地保护之间具备直接性的联系，与之相应的保护方案也体现为多样化的特征。
在遇到故障时，瞬时状态下的接触电压与接地电压都会变得相对很高，甚至超出了最大限度内的允许值。
除此以外，故障如果发生在交流侧的特定位置上，那么很有可能威胁到整个系统的正常运转，同时也将破坏换流器。
为了改进现状，应当将其改造为自动式的导体接地，以便于消除潜在的安全隐患。
在必要的时候，还可以把隔离变压器安装在负载网络或者直流系统的中间位置上。
1.2 运用直流断路器在配电保护中，直流断路器应当构成其中的关键性装置，这是由于直流断路器是否能够保持正常运行直接关系着整个系统的效能。
然而相比来看，直流电流本身并不涉及到过零点，因此也产生了相对较大的灭弧难度。
受到上述状况的影响，直流断路器迄今为止仍然很难推广运用。
低压直流系统改造工程方案
低压直流系统改造工程方案1. 项目背景随着电力行业的快速发展和需求的增加，直流系统在电力输电和配电中的应用越来越广泛。
与传统的交流系统相比，直流系统具有输电损耗小、占地面积少、可靠性高等优点。
因此，对于一些具有特殊需求的场合，如工矿企业、数据中心等，采用直流系统可以提高整体能效，降低维护成本，提高电力系统的可靠性和稳定性。
在这种背景下，对低压直流系统进行改造升级，以适应新的需求和发展趋势，具有重要的意义。
因此，本文将从改造背景、工程目标、改造内容、改造方案设计等方面展开详细介绍，为低压直流系统改造工程提供依据和指导。
2. 工程目标本次改造工程的主要目标是提高低压直流系统的运行效率、降低系统损耗、提高电力系统的可靠性和稳定性，满足新的用电需求。
具体包括以下几个方面：提高系统的能效：通过采用新的设备和技术，提高系统的整体能效，降低能耗和运行成本。
提高系统的可靠性：通过改造升级，提高系统的可靠性和稳定性，减少故障率，降低维护成本。
扩展系统的容量：随着电力需求的增加，需要扩展系统的容量以满足新的用电需求。
提高系统的智能化：引入先进的监控设备和智能控制系统，提高系统的智能化程度，便于运行和维护。
3. 改造内容低压直流系统改造包括以下几个方面的内容：改造供电设备：升级换代原有的低压直流供电设备，提高供电设备的性能和能效。
改造配电设备：升级换代原有的低压直流配电设备，提高配电设备的性能和可靠性。
改造传输线路：优化低压直流系统的传输线路，减少线路损耗，提高系统的传输效率。
改造监控系统：引入先进的监控设备，提高对低压直流系统运行状态的监测和控制能力。
改造保护系统：升级低压直流系统的保护设备，提高系统的安全性和稳定性。
改造控制系统：引入先进的智能控制系统，提高低压直流系统的运行效率和可管理性。
4. 改造方案设计4.1 设备改造升级方案供电设备改造：选择性能优良、能效高的低压直流供电设备进行改造升级，如采用新型直流电源模块、智能逆变器等设备，以提高供电设备的性能和能效。
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述1、简述柔性直流输电技术的背景和发展历程随着能源结构的优化和电网互联的需求增长，直流输电技术以其长距离、大容量、低损耗的优势，在电力系统中占据了举足轻重的地位。
然而，传统的直流输电技术，如基于晶闸管的直流输电（LCC-HVDC），存在换流站需消耗大量无功、无法独立控制有功和无功功率、对交流系统故障敏感等问题。
因此，柔性直流输电技术（VSC-HVDC）应运而生，它采用电压源型换流器（VSC）和脉宽调制（PWM）技术，实现了对有功和无功功率的独立控制，并具有快速响应、灵活调节、易于构成多端直流系统等优点。
柔性直流输电技术的发展历程可以追溯到20世纪90年代初，当时基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的VSC技术开始应用于风电场并网和孤岛供电等领域。
随着电力电子技术的快速发展，VSC的容量和电压等级不断提升，使得柔性直流输电技术在电网互联、新能源接入、城市配电网等领域得到了广泛应用。
进入21世纪后，随着全球能源互联网的提出和新能源的大规模开发，柔性直流输电技术迎来了快速发展的黄金时期。
目前，柔性直流输电技术已经成为直流输电领域的研究热点和发展方向，其在全球范围内的大规模应用也为电力系统的智能化、绿色化、高效化发展提供了有力支撑。
2、阐述柔性直流输电技术在现代电力系统中的重要性在现代电力系统中，柔性直流输电技术已经日益显示出其无法替代的重要性。
它作为一种先进的输电技术，不仅克服了传统直流输电技术的局限性，还以其独特的优势在现代电网建设中占据了举足轻重的地位。
柔性直流输电技术的灵活性和可控性使得它在大规模可再生能源接入电网中发挥了关键作用。
随着可再生能源如风能、太阳能等的大规模开发和利用，电网面临着越来越大的挑战。
这些可再生能源具有随机性、波动性和间歇性等特点，对电网的稳定性造成了威胁。
而柔性直流输电技术通过其独特的控制策略，可以实现对有功功率和无功功率的独立控制，从而有效地解决可再生能源接入电网所带来的问题，提高电网的稳定性和可靠性。
中压直流配电系统保护技术研究综述
中压直流配电系统保护技术研究综述摘要：近些年，我国的科学技术水平不断进步，其中，电力电子技术的应用与发展，配电网的源荷储直流特征逐步明显，中压直流配电系统的经济技术优势显著。
直流配电保护是保障系统稳定安全运行的关键，但仍未形成成熟的技术体系。
本文试图对国内外直流配电系统保护技术的研究状况做一个系统的介绍。
文章首先概述了与保护方法制定相关的直流配电系统拓扑结构、换流设备、接地方式以及暂态故障特性等内容。
其次，对目前普遍研究和应用的直流配电系统保护方法进行了归纳总结，分析了各种保护方法的适用性和局限性，并对工程实践中应用的直流配电系统控制保护一体化技术进行了归纳和分析；最后，对直流配电系统的保护技术进行了展望和总结。
关键词：中压直流配电系统；故障分析；保护方法；控制保护一体化引言随着以IGBT、IGCT构成的新型全控电力电子器件的发展，直流输电技术在工程中得到了广泛的应用；与此同时，分布式电源和储能装置接入交流配电系统需要使用大量的换流装置；城市用电负荷的快速增长、电动汽车产业的迅速发展以及用户对电能质量的不断提高等，都使得配电网的需求越来越复杂。
与交流配电系统相比，直流配电系统在便于分布式电源与储能装置的接入、电能质量、无需无功补偿等方面具有优势，成为了国内外研究的焦点。
1浅析直流配电系统故障的发生特征1.1故障电流急剧上升在直流配电系统线路出现接地故障的情况下，并联在VSC直流侧的滤波电容，往往会在发生故障的短时间内，迅速向故障点位置进行放线，加速电流数值在线故障线路的上升速度，这一点特性非常不利于检测装置与故障隔离装置迅速发挥作用。
同时，VSC通常会在直流配电线路发生故障后，迅速锁定绝缘闸双极型晶体管，导致系统电路里的续流二极管开始向故障点放出不控整流电流，导致故障线路的电流长时间保持为急速上升的状态。
1.2故障波及范围广泛直流配电系统里面交织着极多的交往单元，主要通过换流器装置进行接入，这种线路的连接特征，使得直流配电系统在出现接地故障之后，临近的换流器出口电容就容易失控，持续向故障点位置做出放电行为。
直流配电系统的组网技术及运用研究
在传统模式下，交流配电系统的运行模式为三相四线制，而滞留配电系统只需要两根正负极的导线，在可靠性方面其线路显然具有更大优势。在低压DCS中，为了使供电可靠性得到提升，人们还可以选择多母线冗余结构。并且通过接入电力电子变换器，能够确保DCS外部系统不会受到其内部的故障的影响。与交流配电网相比，DCS在接入储能装置方面具有更强的便捷性，因此其供电可靠性与故障穿越能力自然也更强。如果停用直流配电线路，那么柔性换流器还可以发挥静止同步补偿器的作用，对交流电网的功率因数与输电能力进行补充，进而使系统电压趋于可控，且稳定性更强。与此同时，在城市配电网运行过程中，由于短路电流水平会影响到安全性与可靠性，此时选择柔性直接的接入并不会改善原交流系统的端丽电流贡献状况，这在国内很多大城市的供电系统中具有十分重大的影响。
直流配电系统的组网技术及运用研究
摘要：对直流配电系统进行了简单介绍，分析其主要性能，并对直流配电系统的组网技术及其具体运用进行了探讨与分析，以供参考。
关键词：直流配电系统；组网技术；运用
引言：在城市用电负荷密度持续增长的背景下，城市电网建设难度不断提高。一方面，城市经济的发展促使配电网容量不断提高，另一方，可再生清洁能源的开发与利用势在必行。鉴于此，人们提出了直流配电系统（DCS）这一概念。其主要优势就在于输送容量、供电质量以及可控性等等。直流配电系统对于分布式能源具有较强的兼容性，二者能够使换流环节得以减少，创造更大的经济效益。因此，在柔性直流配电系统的支持下，我们可以构建一系列智慧能源应用场景，从而为城市配电网的建设提供有力支持。
6技术经济性
在智慧能源的未来发展中，DCS技术的应用必须对技术经济性这一的灵活性方面具有突出优势，能够实现高效、安全供电，然而受到直流断路器与换流环节的成本因素的影响，在加上其控制系统复杂程度较高，使得DCS的投资成本处于较高水平。此外，当前交流配电网中，由于存量资产规模较大，发展DCS还需要考虑如何利用好这部分资产。当然，在未来DCS的应用得到普及的情况下，这些投资将会得到有效控制，就社会整体视角而言，降低用电成本具有一定的可行性。
直流配电网的分布式电源及储能优化配置研究
直流配电网的分布式电源及储能优化配置研究摘要：现阶段，随着环境问题和能源危机的凸显，分布式能源及具有区域自治特性的微电网近年来成为研究热点，高渗透率的可再生能源接入将极大地改变传统电力系统的运行特性，在优化用户配电网供电性能的同时，也给电网的安全可靠运行带来了新的挑战。
传统交流配电网由于功率耦合、保护及运行控制器设计复杂、线路损耗大、对谐波污染敏感等缺陷并不适合分布式能源的广泛接入。
直流配电网具有传输容量高、电能损耗小、对分布式新能源具有良好兼容性、降低电能多级变换频率等优势，因此直流配电网将成为未来配电网建设和发展的趋势和热点。
关键词：直流配电网；分布式电源；储能优化配置研究引言柔性直流输电技术凭借其在传输容量、线损、可靠性以及有功和无功的独立灵活控制等方面的巨大优势，已经广泛应用于远距离大容量输电领域。
而在电压等级较低的中低压配电网领域，直流配电技术虽然也具有可靠性高、线损小、便于光伏等分布式新能源接入等优点，但应用才刚刚起步，目前还仅应用于一些大规模工业园区、船舶供电、轨道交通等领域。
随着电力电子技术、储能技术、分布式电源的发展，未来直流配电技术有望广泛应用于城市供电系统，直流配电网是未来城市配电网的重要发展趋势。
虽然柔性直流配电技术相较于传统的交流配电技术拥有众多优势，但其目前还处在发展阶段，依然面临着许多问题。
柔性直流配电技术目前的发展瓶颈主要包括以下3点：①直流潮流控制技术；②直流变压技术；③直流故障检测、识别和隔离技术。
1概述目前，全球面临着严峻的环境破坏与能源危机问题。
提高能源使用率，加强可再生能源利用以及开发新能源技术是进行能源转型的重要发展方向。
直流配电网作为配电网的一种结构形式，在清洁、绿色的环境下兼具灵活、高效的优点，且不存在无功环流及功角稳定等问题，为光伏发电、储能系统等直流输出单元的应用提供了广阔平台，是分布式电源更加理想的组网方式。
但当分布式电源大量接入中低压配电网时，会破坏直流配网的功率平衡和电压稳定。
《中低压直流配电系统运行与控制》随笔
《中低压直流配电系统运行与控制》读书笔记目录一、内容综述 (2)1.1 直流配电系统的重要性 (3)1.2 中低压直流配电系统的特点 (4)二、中低压直流配电系统基本构成 (5)2.1 高压直流输电系统 (6)2.2 中压直流配电网 (7)2.3 低压直流配电网 (8)三、中低压直流配电系统运行 (9)3.1 运行方式 (11)3.2 运行监控 (12)3.3 运行维护 (14)四、中低压直流配电系统控制 (15)4.1 控制策略 (16)4.2 控制设备 (18)4.3 控制保护 (19)五、中低压直流配电系统故障处理 (20)5.1 故障类型 (21)5.2 故障诊断 (22)5.3 故障恢复 (24)六、中低压直流配电系统未来发展 (24)6.1 新技术应用 (26)6.2 系统优化 (27)6.3 能源互联网 (28)七、总结 (30)7.1 本书主要内容回顾 (31)7.2 对中低压直流配电系统发展的展望 (33)一、内容综述《中低压直流配电系统运行与控制》深入探讨了中低压直流配电系统的设计、运行和控制技术。
本书不仅涵盖了直流配电系统的基本原理和构成要素，还详细介绍了直流配电网的运行管理、故障处理、保护策略以及直流电源的技术要求等方面的内容。
在系统运行方面，本书强调了直流配电网的高可靠性和高可用性要求，介绍了如何通过合理的配置和优化设备选型，确保直流配电网在各种工况下都能稳定、高效地运行。
书中也阐述了直流配电网的灵活性和可扩展性特点，为未来直流配电网的发展提供了有益的参考。
在故障处理方面，本书详细分析了直流配电网可能出现的各种故障类型及其原因，并提出了相应的故障诊断和隔离方法。
本书还介绍了直流配电网的自愈能力和应急处理机制，以确保在发生故障时能够迅速恢复供电，减少对用户的影响。
在保护策略方面，本书根据直流配电网的特点和保护需求，提出了一系列切实可行的保护方案和建议。
这些保护方案既考虑了设备的物理特性，又兼顾了系统的整体性能，为直流配电网的安全稳定运行提供了有力保障。
世界柔性直流输电工程建设与应用案例
世界柔性直流输电工程建设与应用案例柔性直流输电技术是一种新型的电力传输方式，采用直流电输送电能，具有输电损耗小、效率高、稳定性好等优点，在世界范围内得到了广泛应用。
下面是世界柔性直流输电工程建设与应用的一些案例。
1.德国柏林-德累斯顿柔性直流输电工程德国柏林-德累斯顿柔性直流输电工程是世界首个采用柔性直流输电技术的输电工程。
该工程由德国ABB公司承建，输电距离约为354公里。
该工程的建成使得德国能够从北部风电丰富的地区将电能输送到南部需求量大的地区，有效解决了德国能源供需不平衡的问题。
2.中国青海-河南柔性直流输电工程中国青海-河南柔性直流输电工程是世界上最长的柔性直流输电工程之一，由中国国家电力公司承建。
该工程全长约2700公里，输电容量达到12GW。
该工程通过柔性直流输电技术，将青海丰富的风电和太阳能资源输送到中原地区，解决了中原地区电力供应不足的问题，同时实现了可再生能源的高效利用。
3.挪威-英国柔性直流输电工程挪威-英国柔性直流输电工程是一项具有国际意义的跨国合作项目，由挪威Statnett公司和英国National Grid公司合作建设。
该工程将挪威丰富的水电资源输送到英国，满足英国的电力需求。
该工程输电距离约730公里，输电能力达到1.4GW。
该工程的建成不仅实现了两国电力之间的互补，还推动了北海风电资源的开发利用。
4.日本北海道柔性直流输电工程日本北海道柔性直流输电工程是日本首个采用柔性直流输电技术的输电工程。
该工程由日本电力公司承建，用于将北海道的风能资源输送到本州地区。
该工程全长约530公里，输电能力达到1GW。
该工程的建成在日本推动了可再生能源的开发和利用，同时优化了全国的电力供应结构。
5.澳大利亚海底-内陆柔性直流输电工程澳大利亚海底-内陆柔性直流输电工程是世界上第一条长距离海底输电线路，由澳大利亚传统能源公司和国家电网公司合作建设。
该工程全长约1800公里，将澳大利亚南部的风能资源输送到北部地区。
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低压直流供电技术研究综述及工程案例1.引言由于直流输电技术水平的限制，直流输配电比交流方式更难实现，现今的电力系统仍以交流输配电为主。
近年来，随着电力电子技术的发展，直流输配电面临的技术问题得到了逐步解决，直流系统的技术优势也已呈现。
相比于交流系统，直流系统可以显著提高输配电运行水平，使输配电更简单、高效，并且降低了输配电成本。
在电力用户侧，光伏发电、储能电池和现代电力电子负载等直流终端大量接入，使得直流供电系统比交流系统更具优势。
大部分可再生能源发电系统为直流电源，如光伏电池和燃料电池。
虽然风力发电机是交流电机，但其需要经过交-直-交变换才能通过交流并网，而通过直流并网可以避免双变换，使风电系统并网更加方便和高效。
电视、LED灯、电话、电脑等现代电力电子负载内部都是直流负载，未来电动汽车的普及将会增加直流供电需求，促进直流供电发展。
可见，直流供电技术的发展，主要受直流技术优势的内在驱动，以及分布式能源和直流负荷发展的外在促进。
本文首先介绍直流供电技术发展现状，然后分析直流供电的关键技术和设备研制情况，最后整理了直流供电的工程研究与应用情况。
2.直流供电技术现状2.1 低压直流技术发展情况19世纪80年代，安迪生电力照明公司利用“巨汉号”直流发电机给上千只白炽灯供电，形成了直流供电技术的雏形。
到20世纪末，低压直流配电已成功应用于数据通信中心、航空、舰船和城市轨道交通等对供电质量要求较高的领域。
2010年，美国弗吉尼亚理工大学提出SBN(sustainable building and nanogrids)系统，该系统有DC 380V和DC 48V2个电压等级。
美国北卡罗来纳大学提出了用于接纳和管理新能源的FREEDM(the future renewable electric energy delivery and management)的交直流混合配电网，英国、瑞士和意大利等国学者提出了类似功能的UNIFLEX-PM(universal and flexible power management)系统。
国内，浙江大学承担的"863"项目"基于柔性直流的智能配电关键技术研究与应用"中，在直流配电网的基本框架、电源接口、换流器配置和经济性等方面开展了研究。
国家电网公司也开展了直流供电技术研究，江苏省电科院已成立了交直流混联、风光储一体化的新能源及智能配网协调控制实验室，开展分布式新能源并网及交直流混联电网等方向的研究。
2.2 直流电压等级及供电标准直流供电的电压等级及序列关系到电网安全性、经济性、负荷适应性等关键问题，对电网的未来发展有重要影响。
通信、交通、船舶和航空等特殊行业直流负荷较小，对供电可靠性要求高，且有电能存储的需求，因此较早地采用了直流供电系统，其中通信、船舶业采用的电压等级较多。
各行业直流电压等级如图1所示。
图1 各行业直流电压等级表1 中低压直流供电系统电压等级序列国际标准方面，多个国际组织开展了直流电网相关研究工作，中国在低压直流标准制定方面起着重要作用。
国际电工委员会(International Electro-technical Commission,IEC)成立了研究小组TC-57，研究未来直流电网的管理和信息交换问题。
2017年1月IEC设立了低压直流供电委员会(SyCLVDC)，研究低压直流的应用场景、可行性和安全性等内容，同年10月低压直流配网工作组(IEC TC8 WG9)成立，由江苏电科院主导召集，开展低压直流配网的标准化工作。
3.直流供电关键技术3.1 直流配电网协调控制技术直流配电网控制按系统级别可分为单元级、微网级和配网级。
总得来说，目前电力电子变换器的单元级和直流微电网层面研究较多，配网层面的研究较少，需要在前两者基础上研究相关的直流配网控制理论和技术，以支撑直流配电网发展。
(1)单元级控制在直流配电网中，单元级控制主要是电力电子变换器的控制。
根据微电网和配电网运行要求，各变换器对电压、电流和功率进行控制，以保证各单元及系统正常工作。
(2)微网级控制直流配电网中微网级控制，主要可以分为母线电压控制和电能质量管理两类。
(3)配网级控制配网级控制研究包括分布式电源发电预测与负荷预测技术，基于直流的多端、多电压等级配电网运行控制技术，直流配电网经济优化调度方法以及直流配电网双向潮流最优控制技术等。
3.2 直流配电网保护技术由于接入了多元化的分布式电源、负荷、储能，直流配电系统存在多种不同的运行状态。
同时，直流配电网在电气特性及测量方式等根本性技术上跟交流配电网完全不同，没有低成本、可商业应用的大容量直流断路器，相关直流保护技术和装备既缺乏标准，也缺少运行经验。
因此，直流配电系统保护配置面临诸多挑战。
(1)直流配电系统故障类型直流配电网中存在大量电力电子装置，且靠近用户终端，故障复杂多样，直流配电网除了存在短路、接地故障和绝缘下降不正常运行情况外，还存在交直流混接、直流环网等故障。
表2 中低压直流配电系统故障类型(2)直流主动保护原理和组成主动保护基于电力电子变换器的拓扑结构和控制原理，将保护动作“融于”变换器控制逻辑，基于多重保护策略，有效利用电力电子变换器的隔离单元和电力电子器件来实现直流配电系统中多种故障的自然隔离和严重故障回路的开断，防止轻微故障发展为严重故障，最大限度保障系统正常运行。
表3 主动保护的类型(3)直流配电网的保护设备目前，直流断路器的开断方法主要有增大电弧电压法、分段串接入限流电阻法、磁场控制气体放电管断流法、迭加振荡电流法、电流转移法等。
基于这些方法，国内外对各容量等级的直流断路器进行了研究和测试。
目前400V以下的低压直流断路器已经工业化应用，而中高压直流断路器的研发虽取得了一些突破，但距工业化应用还有距离。
另外，常用的交流型多功能接线板和插头应用于低压直流配电网时，接合与断开的瞬间会产生较大的电弧，带来安全隐患。
因此，直流开关、直流插头和插座的研发，是推动直流配电网普及应用的基础性工作。
3.3 直流配电网电能质量控制直流配电网没有交流系统中的电压相位和频率问题，其电能质量主要指有功功率与电压平衡，典型电能质量问题有直流电压暂降与暂升、电压偏差、电压波动、直流调制谐波等。
(1)直流电压暂降与暂升。
直流配电网中微电源输出功率的突变、负荷的瞬间接入或脱落、微电网并离网切换、交流侧系统电压中断等瞬态变化均可能引起直流馈线电压的暂降或暂升。
(2)直流电压偏差与波动。
有功不平衡是引起直流配电网电压偏差的根本原因，微电源出力、运行方式、网络结构以及负荷等发生变化都会产生不同程度的有功功率不平衡，引起配电网电压波动。
(3)直流调制谐波。
直流配电网内多源多变换设备是多种类型的谐波源，会以不同的方式向电网注入谐波。
直流配电网电能质量控制的方法主要有：利用附加设备进行针对性治理，利用微电源参与功率平衡调节和利用电力电子接口控制算法改善配电网运行环境。
4.直流供电关键设备4.1 AC/DC变流器AC/DC变流器是直流配电网的基础设备，其控制效能直接影响直流配电网的稳定运行和直流功率的协调分配，变流器主要分为电流源型和电压源型两种。
电流源型变流器在高压远距离直流输电中具有明显技术优势，在直流输电工程中大量应用。
但在直流配电网中，由于网络端数繁多，潮流反转频繁，给电流源型换流器的应用造成极大的不便。
随着电力电子器件及控制技术的进步，电压源型变流器迅速发展，三相两电平、多电平是目前工程中采用较多的变流器拓扑结构。
4.2 电力电子变压器电力电子变压器是一种具有变压器功能的电力电子变换器，集电气隔离、电压变换、能量传递等功能于一身，可实现交直流互联和接入功能。
目前电力电子变压器已是国内外研究热点，在电路拓扑、控制以及样机研制上均取得了一定成果，各机构电力电子变压器指标如表4所示。
表4 电力电子变压器指标对比4.3 低压直流断路器直流断路器是关系直流配电网保护和安全运行的关键设备，对系统灵活运行、防止故障范围扩大有重大意义。
直流断路器按照开断原理可分为机械式、全固态式和混合式3种。
机械式直流断路器具有可靠性高、成本低、通态损耗小等优点，但开断速度慢、可控性不强;全固态式直流断路器的优势在于动作速度快、可控性强，但现阶段成本较高，通态损耗较大;混合式直流断路器结合机械开关良好的静态特性与电力电子器件良好的动态性能，理论上具有开断时间短、通态损耗小、无需专用冷却设备等优点，但结构复杂、技术难度大、成本最高。
5.直流供电工程研究与应用随着电力电子技术的发展，直流供用电通常与电力电子变流器共同出现，由于其高可控性、可靠性及经济性，现今涉及到直流供用电的工程通常与柔性直流、能源互联网相关。
5.1 国外典型工程研究2011年美国北卡罗来纳大学提出了FREEDM系统结构，系统包含有400V直流母线和120V交流母线即插即用接口，提出了智能能量管理(Intelligent energy management ,IEM)装置，又称为能量路由器，用于连接12KV中压交流配电母线和DC 400V及AC 120V低压配电母线。
日本大阪大学2006年提出了一种双极直流微电网系统结构，系统通过6.6KV配电网获取230V交流电，经双向整流变换为±170V直流电压。
230V交流母线上接入1台燃气轮机，直流母线上通过DC/DC变换器接入超级电容器、光伏电池等分布式电源。
芬兰Elenia Oy公司设计的交直流配电网典型结构见图2。
该典型结构从中压交流20 KV线路上引出分支线，先通过20/0.63 KV配电变压器降压到低压交流0.63 KV，并经过整流换流器升压到低压直流900 V，再通过低压直流900V配电线路输送给用户，在用户侧经过逆变换流器转换成低压交流500~600V，再通过500~600/400V低压隔离变压器输出交流400V为终端用户供电。
图2 芬兰交直流配电网典型结构德国亚琛大学已经建成10KV直流配电网实际工程，开展了中压直流环网配电系统、10KV中压直流配电在校园的试验性研究等6个直流配电研究专题。
5.2 国内典型工程国家电网公司在直流供电技术研究的基础上，开展了苏州工业园区主动配电网应用示范区的建设，其中基于柔性直流互联的交直流混合主动配电网技术应用示范工程由±20KV柔性直流互联系统和分布式光伏、分布式风电、微型燃气轮机、蓄电池、电动汽车充换电负荷、用户侧分布式储能、直流微电网等可控单元组成，总体架构见图3。
图3 苏州交直流混合主动配电网总体架构6.结语直流配电网是推动智能电网建设，解决能源、环境危机的关键，利用直流配电网技术优势，可支持高渗透率分布式可再生能源消纳，提高配电系统的可靠性、稳定性和经济性，构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系。