半月刊

ISSN 1000-1026

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    • 近年来风涝等极端自然灾害频发,灾后配电网生命线负荷的持续供电面临严峻挑战。针对台风灾害下配电网灾损难以准确评估、配电网恢复力与经济性难以兼顾的现状,结合台风历史数据与致灾机理,建立了同时考虑台风与暴雨的数据-机理联合驱动的台风下配电网故障率模型;针对极端灾害数据少、预测精度低的问题,利用φ散度获得灾害持续时间的条件风险价值(CVaR);将移动储能容量作为决策变量,利用纳什谈判方法构建配电网经济性和恢复力均衡模型,实现了对于恢复力和经济性的综合考虑。通过算例测试验证了所提策略的有效性。
    • 可再生能源的规模化接入增加了电-气互联区域综合能源系统中的不确定性,同时随着电力系统和天然气系统耦合程度的加深,耦合环节负荷的波动对整个电-气互联区域综合能源系统能流产生的影响日趋显著。首先,建立基于能源集线器模型的电-气互联区域综合能源系统稳态多能流计算模型;在此基础上,考虑可再生能源出力、电力系统负荷、天然气系统负荷和耦合环节负荷的波动性,并计及电力系统负荷和天然气系统负荷间的相关性,提出电-气互联区域综合能源系统中输出状态变量半不变量的计算方法;最后使用Cornish-Fisher级数展开法来拟合输出状态变量,得到输出状态变量的概率分布。在修改后的IEEE 33节点配电网络与天然气11节点网络耦合而成的电-气互联区域综合能源系统上进行算例分析,验证了所提方法的有效性、快速性和实用性,同时分析了耦合环节负荷不同波动水平和电力系统负荷与天然气系统负荷间相关性水平对概率多能流计算结果的影响。
    • 首先,比较了电动汽车交流充电系统中国方案与国际电工委员会(IEC)方案在物理接口、控制导引电路、连接确认电路、脉宽调制(PWM)占空比映射关系上的差异。然后,研究2种方案的技术分歧点,计算Case B连接方式中国方案与IEC type2方案公差叠加情况下物理接口的交叉耦合结果,分析可能带来的互操作性问题。最后,提出实现2种方案互操作性的标准修改建议以及中国交流充电系统国际标准化方案。
    • 当前电网对部分输电设备引入了基于代理的状态监测管理模式,但该模式存在单点故障安全隐患且严重依赖通信的高可靠性,分布广泛的配电设备也并不适用于此模式。即当前电力设备只执行功能不具备“智慧”,无法实现状态智能感知,不符合能源互联网需求。为此,阐述了“智能电力设备”概念,并全面详述了其智慧功能,包括自我传感、自我告警、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护。该设备管理模式基于电力设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理,使其具备自主思维,成为可与外界智能交互的独立个体,实现对设备的高效全面感知,适应电网智能感知与灵活运维的要求。此外,研究了支撑该模式的关键技术,包括传感技术、故障预测算法、故障诊断算法、设备退化模型、健康评估方法、通信方式与传输协议。最后,讨论了智能电力设备的运维管理。
    • 提出一种含分布式能源的配电网实时最优潮流分布式算法。首先,该算法在获取电压状态量的实时数据后,利用原问题的二阶泰勒展开对状态量进行一次修正,并将修正结果用于控制量的计算和分布式能源的功率控制,给出了该方法在连续执行后的可行性分析。然后,利用海森阵的稀疏特性,提出了海森阵元素的分解、并行计算方法和修正方程的分布式高斯消去法,从而实现算法的分布式求解。最后,通过算例分析验证了所提算法的可行性和有效性。
    • 电力电子装置在电力系统大量接入改变了电网故障特征,适用于同步机激励下电网的常规继电保护面临挑战。电力电子化电力系统故障暂态特征复杂、持续时间较短,限制了被动检测保护技术的应用和发展,利用电力电子设备的可控能力可以提高继电保护对故障的甄别能力。文中总结了控制与保护融合的探测式故障识别方法的关键技术,对能够实现主动探测的电力设备进行了分类,阐述了实现注入操作的可行性和注入探测信号的物理限制,最后探讨了探测式故障识别方法的应用场景,并给出了研究展望。
    • 针对纯能量市场难以解决发电机组的固定成本回收问题,国外电力市场已开展了建立容量市场的实践,以市场化机制形成对机组补偿的价格信号,保障发电容量充裕性。文中从容量市场机制设计的角度出发,在考虑市场成员策略行为的前提下,对引入投资决策的电力容量市场进行了建模与均衡分析。首先,描述了容量市场的基本机理,针对容量市场的投资决策问题建立双层均衡模型,上层模型为寡头主体的最优决策模型,下层模型为容量市场出清模型;其次,利用最优性条件将双层模型转化为单层模型,运用分段线性化等方法实现模型线性化,得到混合整数线性规划问题;最后,基于中国某省的实际数据进行算例分析,深入探究了市场主体的策略行为,揭示了寡头主体抬价时的过度投资行为及其影响因素,提出限制项目竞标自由度的策略行为规制方法并验证了该方法的有效性。
    • 随着能源结构与电力系统运行方式发生巨大变化,交互能源机制下的电力产消者优化运行研究得到了广泛关注。首先对电力产消者的类型、基本特性进行了分析与归纳,提出了电力产消者的典型运行框架,明确了不同运营商可能的功能与权责。随后,从电力产消者的资源灵活性预测模型、基于市场交易模型的协调策略、优化运行模型求解技术以及信息的采集、传输与处理4个方面对基于交互能源机制的产消者优化运行关键技术研究进行了概述与归纳。最后,考虑当前的发展趋势指出了存在的关键问题以及未来的研究发展方向。
    • 随着可再生能源并网比例持续提高,储能技术的发展受到广泛的关注。季节性储能作为新兴的储能方式,可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模能量转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中介绍了季节性储能技术的典型类型与发展现状,总结了各种季节性储能的技术性能与关键特征,从季节性储能的建模、灵活运行分析、储能容量需求分析与效益评估、季节性储能优化规划、长-短期储能的协同运行与合理配置等方面综述了电力系统的季节性储能研究现状,从长时间尺度、多能源形式与跨空间范围3个层面分析了面向高比例可再生能源的季节性储能研究的关键科学问题与挑战,展望了未来在季节性储能精细化建模、协调规划、运行控制、综合能源市场等方面需要解决的重点问题,以期为未来研究提供参考。
    • 异步联网方式下的中国西南电网转动惯量显著减小,频率调节特性发生深刻变化,对自动发电控制(AGC)的动态品质要求更高。首先,利用离散傅里叶变换分析了区域控制偏差(ACE)的频域特性。然后,结合中国西南电网高比例水电、大规模外送的显著特征,分析了有功功率控制面临的新问题,建立了维持省级电网控制区有功功率平衡和电网频率稳定性的数学模型。提出了基于2层数字低通滤波的水、火电机组有功功率调节量分离算法,时间维度上实现不同响应时间和跟踪周期的水、火电机组互补协调控制。进而,通过考虑电网频率、ACE以及送出断面功率控制要求,空间维度上动态调整不同地理位置机组群的调用顺序和有功功率调节范围。最后,基于电力系统全过程动态仿真程序(PSD-FDS)验证了所提方法的有效性。
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      全选
      • 黄伟, 郭天飞, 高瑜, 刘其辉

        优先出版日期:2021-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20200729005

        摘要:风电机组的无功控制可极大提高风电场的灵活性,准确求取无功控制安全运行域不仅可以为各种控制策略的实现提供可靠边界,还可以减少无功补偿装置投资。文中以目前的主流机型——双馈风力发电机(DFIG)为研究对象,建立了其dq旋转坐标系下的数学模型。在此基础上,结合矢量控制的定向方式,对定子无功极限,考虑转子侧变流器(RSC)容量、RSC运行电流以及DFIG容量3个限制因素;对网侧变流器(GSC)与电网交换的无功,考虑GSC容量和最大运行电流2个限制因素,推导了计及网侧滤波电感无功损耗的无功极限解析式。最后,时域仿真验证了解析式的正确性,基于算例参数的仿真结果表明,计及网侧滤波电感损耗最大能避免总无功出力8%的误差,DFIG无功极限计算需要综合考虑多重限制因素。

      • 赵天辉, 张耀, 王建学

        优先出版日期:2021-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20200622003

        摘要:针对海量电力负荷数据,提出一种基于空间密度聚类和异常数据域的负荷异常值识别方法。首先,基于空间密度聚类方法将负荷曲线按照正常和异常用电模式进行分类,并对正常用电模式中的负荷曲线进行负荷水平分类。然后,在不同负荷水平下,利用负荷期望值的置信区间和负荷样本与样本均值之间偏差的四分位差,构建异常数据域。考虑非典型用电行为的偶然性,引入用电时刻偏移量,对形成的异常数据域进行修正,并构建面向异常用电模式的异常数据域。在算例中,采用居民和工业用户的负荷数据集对所提方法进行检验,相比于传统方法,本文方法的识别精确率平均提高了10%以上,综合评价指标平均提高了4%以上。

      • 钟加勇, 熊小伏, 何迎春, 单荣荣, 姜洪浪, 李双全

        优先出版日期:2021-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20200629007

        摘要:配电物联网背景下,海量台区智能终端与端设备采用人工接入的工作量十分庞大,且存在边-端拓扑维护与信息交互困难等问题。因此,提出了一种面向台区智能终端的即插即用与拓扑识别方法。首先,依据配电物联网“云-管-边-端”分层体系构建了台区智能终端与智能电表等端设备架构场景,并在此基础上提出了相应的即插即用机制。其次,提出了台区智能终端与端设备的拓扑自动识别方法。最后,通过搭建实验系统,从终端接入验证、终端软件升级以及终端故障下线退出3个部分对所提即插即用与拓扑识别进行了验证分析。实验结果表明,所提方法具有良好的可扩展性与故障容错能力,能够实现海量台区智能终端与端设备的即插即用与拓扑关联自动运维。

      • 范世源, 杨贺雅, 杨欢, 李武华, 赵荣祥, 许烽

        优先出版日期:2021-01-15  DOI: 10.7500/AEPS20200629006

        摘要:针对常规模块化多电平换流器(MMC)难以兼顾直流故障穿越能力与系统经济性的问题,提出一种T型桥臂交替多电平换流器(T-AAMC)及其调制策略,其直流桥臂采用半桥子模块并配合桥臂移相的新型调制策略,有效降低换流器建造成本与运行损耗,同时由全桥子模块串联组成的交流桥臂实现了直流故障穿越。首先,介绍了T-AAMC的拓扑结构,再基于各桥臂能量平衡条件,明确T-AAMC的桥臂移相调制策略,进而分析了T-AAMC的运行参数与硬件配置;同时,设计闭环控制系统,实现交直流桥臂能量的动态平衡;然后,将T-AAMC与现有的MMC进行了对比,相比于混合型MMC,T-AAMC在子模块数量、功率器件数量、电容取值上均实现了削减;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真平台,验证了拓扑、调制与控制设计的有效性。所提T-AAMC在正常工况下能够实现宽范围、高效率的能量转换,同时具有直流故障穿越能力,可保障系统持续可靠运行。

      • 陈少宇, 黄文焘, 邰能灵, 卫卫, 陈晔

        优先出版日期:2021-01-08  DOI: 10.7500/AEPS20200621003

        摘要:直流配电网故障特性复杂,故障的可靠识别和快速切除是保护面临的主要难点之一。针对含限流电抗器的多端柔性直流配电网,文中利用限流电抗器的故障暂态电压特性,提出一种单端暂态电压的直流线路保护方法。根据限流电抗器故障暂态初始电压的差异识别区内外故障,利用正、负极限流电抗器故障电压构成的电压比值系数区分故障类型,并据此提出故障识别判据和故障选极判据。在Simulink中建立多端柔性直流配电网仿真模型,结果表明所提保护方法可在0.5 ms内快速判别故障位置和故障类型,仅利用单端数据即可实现全线速动,具有良好的区内外故障识别区分度,且无须考虑通信和双端数据同步问题,具有良好的抗过渡电阻和抗噪声干扰能力。

      • 张安安, 冯雅婷, 黄璜, 林冬, 徐宪东

        优先出版日期:2021-01-08  DOI: 10.7500/AEPS20200730005

        摘要:天然气压力能的不确定性与其管网负荷随机波动性,限制了综合能源系统中压力能利用效率的提高。提出一种天然气调压站压力能发电与制冷的综合利用模式及系统架构。首先,为解决天然气管网流量波动导致压力能不稳定、供需不平衡的问题,通过研究调压站综合能源系统中的压力与负荷不确定性因素,分析压力能不确定性及综合能源系统与调压站集成系统相关性对综合能源系统优化调度影响,确立综合能源系统不确定性因素与模型。然后,在此基础上,将气体作为冷能传输介质,考虑气、冷、热不同能量的传输特性,分析该系统分时间尺度能量平衡关系,并兼顾经济性与低碳性建立含天然气调压站的综合能源系统优化调度模型,进而采用混合整数非线性规划法进行求解。最后,通过某实际调压站综合能源系统验证了所提优化调度模型的可行性与有效性。

      • 唐冬来, 倪平波, 张捷, 刘友波, 李玉, 张强

        优先出版日期:2021-01-08  DOI: 10.7500/AEPS20200704003

        摘要:针对高速电力线载波(HPLC)户变关系识别中的电表时钟漂移与共用零线台区识别信号串扰问题,提出了一种基于离散弗雷歇距离的户变关系识别方法。首先,构建配电台区户变关系辨识方法,在电压过零点时刻,向低压线路叠加改进多载波调频特征识别信号进行户变关系识别;其次,构建辨识特征数据清洗方法,消除辨识特征数据时间轴偏移对户变关系识别的影响;再次,构建户变关系校验方法,采用离散弗雷歇距离比较电表之间的电压曲线相似度,从而形成准确的户变关系,并建立配电台区由近及远的户变关系分布矩阵;最后,对四川某配电物联网示范区的现场应用结果表明,所述方法较HPLC户变关系识别准确度更高。

      • 关玉衡, 张经纬, 张轩, 荆朝霞, 白杨, 陈柏柯

        优先出版日期:2021-01-08  DOI: 10.7500/AEPS20200628010

        摘要:抽水蓄能在促进发电资源优化配置、维持电网安全稳定运行方面发挥着重要的作用,合理的抽水蓄能调度模式能够最大化运营商的运行收益和系统效益。美国在电力市场机制和抽水蓄能调度模式方面有成熟的经验,文中主要梳理了美国电力市场环境下抽水蓄能的3种调度模式:自调度、半调度和全调度,比较分析了优化目标、运行约束、优化效益等主要环节的具体实践及应用区域,此外,通过给定地区内抽水蓄能和火电机组联合调度为例,分析了3种调度模式下优化结果的差异及原因,最后,在总结美国抽水蓄能调度模式的基础上,提出了对中国电力市场环境下抽水蓄能调度模式的启示。

      全选

      2021年第45卷第2期

        >观点
      • 陈玥,刘锋,魏韡,梅生伟

        2021,45(2):1-11, DOI: 10.7500/AEPS20200506004

        摘要:分布式可再生能源的蓬勃发展为建设清洁高效智能电网提供了新途径,但同时也导致了需求侧用户行为更随机、能量管理更困难、设备利用更低效等问题。为应对这些新挑战,充分调动需求侧灵活性,能量共享作为一种分布式运营新范式应运而生。文中给出了需求侧能量共享的概念,分析了其在平抑不确定性、提升运行经济性和提高设备利用效率等方面的潜力,并对能量共享机制的设计要点及基本要求进行了详细阐述。在此基础上,从合作博弈与非合作博弈2个角度将国内外能量共享机制设计相关研究归纳为5类,总结了当前的研究进展与亟待解决的问题。最后,从需求侧能量共享市场内部设计与外部衔接2个方面,对未来的研究方向进行了展望。

      • >信息能源系统
      • 张一媚,董朝宇,董晓红,肖迁,张明东,贾宏杰

        2021,45(2):12-20, DOI: 10.7500/AEPS20200428005

        摘要:文中研究电动汽车(EV)集群参与调频的信息能源系统稳定性,提出了一种含EV集群调频的信息能源系统谱特征和稳定性评估方法。首先,考虑电力系统(物理)和通信(信息)环节,建立包含EV集群参与调频的信息能源系统分析模型;其次,利用无穷小算子变换技术,将含物理-信息环节的调频系统谱转换成无穷小算子的谱,消除难以处理的超越项。基于用户需求,综合考虑准确度与速度指标,选择切比雪夫离散化方案对无穷小算子进行离散化,进而生成有限维近似矩阵,通过近似矩阵特征值的求解和牛顿迭代校正,得到调频系统临界特征值及其特征向量,用于评估分析系统特定状态下的稳定性。在此基础上,进一步构建含EV集群调频的信息能源系统稳定域,用于多方位评估时滞对系统稳定性的影响。最后,通过实例验证了所述方法的有效性。

      • 伏坚,胡博,谢开贵,牛涛,李春燕,王蕾报

        2021,45(2):21-29, DOI: 10.7500/AEPS20200507001

        摘要:随着能源互联网和智能电网的大力发展,中国电力系统已经发展成为一个复杂的信息物理系统,其遭受各种恶意攻击的风险大幅增加。为了保证电力系统的安全可靠运行,对各类恶意攻击进行建模并提出针对性的防御措施具有重要的现实意义。文中针对信息物理协同攻击提出了一个防御性随机规划模型,模型以攻击导致的削负荷期望量最小为目标函数,考虑多种协同攻击方案的影响,通过优化新增机组和线路达到防御攻击的目的。在建模过程中,首先在攻击人员的角度建立了协同攻击模型,并提出了协同攻击场景生成方法。然后,基于所生成的协同攻击场景提出了应对攻击的电力系统随机规划模型,并考虑了遭受攻击后运行人员以及规划人员视角下规划系统的运行情况。最后,基于改进IEEE RTS-79系统进行了算例分析,验证了所提模型的正确性和有效性。

      • 韩赫,张沛超,杜炜,刘学智,徐博强,姚程

        2021,45(2):30-36, DOI: 10.7500/AEPS20200707003

        摘要:量调节是区域供热网的一种基本调节方式。首先,针对量调节方式下流量可变且处于紊流阻力平方区的特点,提出水力支路压降的二阶锥松弛方法,并引入惩罚成本项确保精确松弛。其次,针对量调节热力工况稳定的特点,提出热力支路的等效热损方法,将管道热损等效至负荷形成无损管道,实现水力与热力模型的独立分析。然后,结合配电网支路潮流模型,建立区域热电系统的联合潮流模型,进而建立具有凸凹规划形式的联合最优潮流模型。最后,将优化模型转换为二阶锥规划问题进行序贯求解。仿真算例表明,与非凸精确模型相比,所提方法保留了很高的求解精度,同时显著提高了求解速度,并能获得全局最优解。

      • >学术研究
      • 张天策,王剑晓,李庚银,周明,王宣元,刘蓁

        2021,45(2):37-45, DOI: 10.7500/AEPS20200430026

        摘要:随着配电网中新能源渗透率不断增加,电压越限、潮流过载等安全性问题愈发严峻。为此,文中提出一种面向高比例新能源渗透的配电网电压时空分布感知方法,通过数据驱动的方法实现在缺乏配电网潮流模型条件下的短期、高精度的节点电压感知预测。所提方法包含三部分:基于数值气象预报的分布式风光预测,建立气象数据与分布式能源出力之间的时空映射关系;基于广义回归神经网络(GRNN)的电压灵敏度矩阵学习机制,在缺乏配电网潮流模型条件下构建数据驱动的节点功率-电压映射;基于核密度估计(KDE)的GRNN预测样本修正法(KDE-GRNN),进一步降低因原始样本局部密度偏差导致的预测误差。基于IEEE 33和委内瑞拉141节点配电网验证了所提方法的有效性。对比同类算法,验证了提出的KDE-GRNN在预测精度、收敛速度方面的优势。

      • 刘安迪,李妍,谢伟,杨晨光,王少荣,时志雄

        2021,45(2):46-54, DOI: 10.7500/AEPS20200621001

        摘要:基于可大规模部署的微型同步相量测量单元(μPMU),分析现阶段多种量测体系的特点,提出基于多源数据多时间断面的配电网线路参数估计方法,既利用μPMU采样快速性进行多时间断面量测数据融合,又利用μPMU的精确时标进行同一时间断面上的数据对齐,将多时间断面的μPMU、数据采集与监控、高级量测体系量测数据联合建立量测方程,在满足相互独立条件时开展最小二乘法参数估计。针对配电网典型的主干/分支接线模式构建参数估计模型,通过IEEE 33节点配电网仿真算例分析多种量测配置情况下的应用场景,结果证明了所提方法的有效性。

      • 张虹,马鸿君,闫贺,石画,张茜

        2021,45(2):55-63, DOI: 10.7500/AEPS20200518002

        摘要:针对微电网自治程度较高且存在新能源出力不确定的问题,从并网型微电网运营商的角度提出一种供需协同两阶段日前优化调度框架。首先建立供需协同调度的主从Stackelberg博弈双层优化模型,其中上层运营商问题包含日前调度和实时调控2个阶段,并在实时调控阶段引入最差条件风险价值评估新能源不确定性造成的最恶劣调控成本风险;下层用户综合考虑电费支出和用电满意度问题。然后采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件、Big-M法以及线性规划强对偶理论将模型转化为混合整数线性规划问题。算例分析表明,所提模型可以决策新能源出力最恶劣概率分布下的最优日前调度方案,同时协同优化电价政策和负荷曲线,降低系统运营成本和风险。

      • 丁煜蓉,陈红坤,吴军,娄清辉,廖家齐,李保林

        2021,45(2):64-73, DOI: 10.7500/AEPS20200811002

        摘要:为了充分挖掘综合能源系统(IES)用能侧的用能潜力以进一步提高能源利用效率,提出一种IES多目标优化调度模型及求解方法。兼顾供能侧与用能侧的协同优化,建立了考虑综合需求响应的综合能效模型并引入优化目标,以系统经济成本最低与综合能效最高为目标建立了电-气-热IES多目标优化调度模型。采用Charnes-Cooper变换对综合能效目标进行线性化,从而实现分式规划问题的准确快速求解,并使用改进ε-约束法得到Pareto前沿集。算例采用修改的IEEE 24节点电力系统、比利时20节点天然气系统与14节点热力系统的耦合系统,对4种场景下的系统经济成本与综合能效进行分析。结果表明,所提模型能够引导电力用户与多能用户合理选择综合需求响应行为,通过供需双侧的协同优化进一步提升IES整体能效,并验证了优化调度结果对于平衡IES经济、高效运行目标的可行性。

      • 王庆岩,孙媛媛,谢香敏,李亚辉,许庆燊,张岩

        2021,45(2):74-81, DOI: 10.7500/AEPS20200330001

        摘要:随着可再生能源发电的大规模接入,电力系统中的谐波呈现出更加明显的随机性、波动性等不确定性特征。为研究电力系统的不确定性谐波水平,提出了一种基于改进多点估计与最大熵分布的概率谐波潮流算法。首先,基于离散近似理论,确定独立标准正态分布随机变量的多重采样点和权重;然后,根据随机变量空间变换,获得功率、谐波电流等任意分布随机变量的权重与采样点,并据此计算谐波电压等输出随机变量的统计特征,进而基于最大熵分布求取输出变量的概率分布。相比传统点估计结合级数展开算法,所提算法通过改进的多点估计,提升了计算效率与准确度;通过引入最大熵分布,保证了概率密度函数拟合效果。利用改进的IEEE 33节点系统验证了不同分析场景下所提方法的性能以及相比传统算法的优势,并依据该方法分析了谐波潮流计算中输入随机变量相关性对系统谐波水平的影响。

      • 乔延辉,韩爽,许彦平,刘永前,马天东,蔡乾

        2021,45(2):82-88, DOI: 10.7500/AEPS20200812006

        摘要:基于天气分型的风光出力互补性定量分析方法能够科学指导风光互补发电系统优化调度。针对现有天气分型方法中主成分分析法无法提取非线性特征,分布领域嵌入(t-SNE)算法未考虑样本实际分布等不足,提出了基于核主成分分析(KPCA)和自组织特征映射(SOFM)神经网络的天气分型及风光出力互补性分析方法。首先,基于数值天气预报数据,利用KPCA进行特征向量提取;然后,以特征向量为输入条件,构建基于SOFM神经网络的天气类型划分模型;最后,基于波动互补率和爬坡互补率评估指标,从波动性和爬坡性2个角度定量分析不同天气类型下风光出力互补程度和最佳并网容量比例。结果表明不同天气类型下风光出力波动互补性及最佳并网容量比例差异明显,验证了所提方法的有效性。

      • 宋军英,崔益伟,李欣然,钟伟,刘韬文,李培强

        2021,45(2):89-96, DOI: 10.7500/AEPS20200519004

        摘要:聚类分析是负荷特性分类与综合的基本方法。针对现有聚类方法应用于基于电网大数据平台的在线负荷建模中在聚类质量、鲁棒性等方面表现的不足,提出一种改进分段线性表示(IPLR)的日负荷曲线降维方法。利用IPLR对数据组进行自适应降维重构的优点,与动态时间弯曲(DTW)距离适用于不等维时间序列间相似度衡量的特点相结合,构造出IPLR与DTW距离相结合的日负荷曲线聚类方法。首先,根据负荷曲线相邻及间隔采样点变化量,提取负荷曲线的特征点,对曲线进行自适应降维重构;然后,以DTW距离作为曲线相似度衡量指标,运用基于Canopy的K均值(CK-means)算法对降维数据组展开聚类分析。将所提出的方法应用于中国某省区电网典型用户日负荷曲线的分类与综合,结果表明所提降维方法与相似度衡量方法相契合,具有良好的综合性能,适用于变电站综合负荷行业构成比例解析。

      • 杜章华,苏盛,刘正谊,薛阳,杨艺宁,刘厦

        2021,45(2):97-104, DOI: 10.7500/AEPS20200222002

        摘要:数据驱动的窃电检测方法主要根据电量及派生指标识别低电量异常,容易受干扰影响误报。利用工商业用户生产经营状态指标大致固定的特点,提出基于生产经营状态识别的窃电二次筛查方法。首先,将检出的低电量异常用户每天的三相功率作为负荷特征,用以标识其当天的用电行为模式及生产经营状态。然后,将每天的负荷特征进行近邻传播聚类。当低电量异常时段负荷特征与正常低电量生产经营状态聚为同类时,认为是用户状态正常转换导致的异常,可排除窃电嫌疑。基于实际窃电数据的测试表明,所提方法可降低误报率。

      • 游文霞,申坤,杨楠,李清清,吴永华,李文武

        2021,45(2):105-113, DOI: 10.7500/AEPS20200411002

        摘要:针对传统窃电检测中单一分类方法的不足,提出一种基于Bagging异质集成学习的窃电检测方法。考虑不同个体学习器在数据集上的表现以及各学习器之间的多样性,构建多种个体学习器嵌入的Bagging异质集成学习的窃电检测模型,模型的个体学习器包含k最近邻、误差反向传播神经网络、梯度提升树和随机森林,通过引入改进加权投票策略将其输出进行结合。使用爱尔兰智能电表数据集对算法有效性进行验证。结果表明,与传统单一学习器和同质集成学习检测相比,基于Bagging异质集成学习的窃电检测方法的准确率、命中率、误检率等检测指标更好,灵敏性分析验证了基于Bagging异质集成学习的窃电检测方法的有效性。

      • >研制与开发
      • 张勇,郭骏,刘金波,杨笑宇,郭磊,刘佳,马春雷

        2021,45(2):114-121, DOI: 10.7500/AEPS20200322004

        摘要:调控云是中国国家电网有限公司“三朵云”规划中的一个重要组成部分,针对调控云统一和分布相结合的分级部署设计特点,结合国家电力调控中心-区域电网调控中心主导节点和各省级协同节点的两级部署体系构架,以云计算理念为基础,面向电网调控业务设计了调控云基础设施即服务(IaaS)层基本构架,实现了调控云平台硬件资源的虚拟化(共享与动态调配)、数据的标准化和应用的服务化。另一方面,服务器和存储资源的虚拟化、域名系统、负载均衡、读写分离等技术已被引入IaaS层构架中,为调控云各节点均采用双站点模式提供基础支撑,实现了调控云各节点在业务层面均可同时对外提供服务和异地应用双活。

      • 张爱军,李丹丹,张清波,邢华栋,石鹏

        2021,45(2):122-129, DOI: 10.7500/AEPS20200622004

        摘要:近年来可再生能源发电装机容量的持续性增长给电力系统稳定性带来新的问题。文中提出一种基于频率响应矩阵计算风电并网对电力系统低频振荡模式影响的方法。分析结果表明,同步电网和风电机组系统频率响应矩阵部分元素的相位之和,决定了系统不同接入点风电对低频振荡模式的影响。相较于传统的分析方法,矢量裕度法不需求取特征向量和留数,只需得到低频振荡模式和风电机组系统与同步电网系统的传递函数矩阵,且过程简单,结果直观。当多台风电机组同时并入系统时,可在二维复平面将各台机组分别产生的影响图示化。分析结果的有效性通过内蒙古电网算例得到验证。

      • 王晓辉,白宇,张彦涛,高峰,刘栋

        2021,45(2):130-138, DOI: 10.7500/AEPS20200606001

        摘要:连锁换相失败是交直流混联电网的新型连锁故障形式之一。结合连锁关系在换相失败相关现象中的体现和参与环节,文中提出了一种在关键线路短时调节阻抗以降低耦合的抑制策略,重点讨论了策略的实施位置。在加权网络模型的基础上,基于直流分群界定了换相失败的连锁范围。在直流群内搜索对直流耦合关系影响较大的关键路径,并采用潮流介数比较各线路阻抗变化对系统运行状态的冲击,以避免在重要线路采取措施。针对不同的扰动,利用换相电压时间面积判断需要启动策略的直流群,从而实现有差别的连锁换相失败抑制。在修改的IEEE 39节点系统和某省市电网算例中,利用PSCAD/EMTDC开展仿真,结果均验证了关键线路阻抗短时调节策略抑制连锁换相失败的效率和有效性。

      • 全相军,张从越,吴在军,唐成虹,窦晓波,胡秦然

        2021,45(2):139-147, DOI: 10.7500/AEPS20200417003

        摘要:电压控制型并网逆变器由于其特有的优点,如便于孤岛运行、可脱离锁相环、有利于提高电网稳定性等,受到越来越广泛的关注。针对电压控制型并网逆变器瞬时功率控制需求,文中提出了时间常数与功率幅度可自由调节的有功惯量支持控制与下垂控制。所提算法采用前馈与零极点消除的方式,将原有二阶有功控制系统降阶为一阶系统,从而有效改善了功率控制的动态响应,且由于前馈的引入,有效提高了系统的控制自由度,使得功率调节时间与功率-频率调节幅度可独立设计。实验结果表明所提控制方法可以实现具有良好动态性能的惯量支持及下垂控制。

      • 杜燕,吴厚博,杨向真,蒋伟,苏建徽

        2021,45(2):148-156, DOI: 10.7500/AEPS20200225010

        摘要:利用并网逆变器获取的实时电网阻抗信息可用于电网状态监测、故障诊断、并网设备稳定控制等领域,提高并网设备和电网调控的智能化水平。由于注入的扰动信号常施加于逆变器电流控制环路,阻抗测量频段受限于控制器带宽。为了提高高频阻抗测量的准确性,文中利用随机脉宽调制的频谱搬移和Sobol拟随机序列的均匀性,提出了一种基于Sobol拟随机脉宽调制(SQRPWM)的电网阻抗测量方法,并根据系统带宽和稳定性约束等条件优化设计了SQRPWM频率边界。在Starsim的实验平台上验证了所提出的SQRPWM阻抗测量方案以及单脉冲+SQRPWM混合阻抗测量方案的可行性,结果表明所提阻抗测量方案具有扰动小、高频段测量精度高的优点,并可与基于电流扰动的阻抗测量方案联合,扩展电网阻抗测量的频段,获取宽频阻抗信息。

      • 肖健,甘明,刘有志,资慧,林济铿

        2021,45(2):157-163, DOI: 10.7500/AEPS20200422005

        摘要:如何进行准确的外部电网等值是一个经久不衰的研究课题。文中提出了基于量测数据的外部电网在线等值实用方法。该方法首先构建了外部电网等值网络,该网络包括边界节点间的耦合支路,每一边界节点通过支路与外部电网等值电源相连。进而,构建了基于数据采集与监控(SCADA)在线量测数据的等值网络参数优化求解模型,该模型以边界节点的量测值与计算值的失配量的和最小为目标,以所有等值支路的参数在合理范围内为约束。为保证等值参数估计的稳定性和收敛性,提出2个策略:一是基于最大及最小运行方式下的Ward等值网络相应等值支路的阻抗值作为在线等值网络参数范围;二是基于历史数据获取补充量测,避免要求内部电网进行非计划开合操作以及由此带来的一系列问题。算例证明了所提模型及算法的有效性和正确性。

      • 邓韦斯,吴云亮,孙宇军,殷梓恒,李豹,赖晓文

        2021,45(2):164-172, DOI: 10.7500/AEPS20200426006

        摘要:边界条件设置不合理等原因导致现货市场预出清结果不能满足全部安全约束时,应采取必要的安全校正措施。文中提出了一种消除安全越限的发电计划校正方法。首先对非市场化机组实施安全校正,得到满足全部安全约束的可行解,再通过市场化机组的优化得到最终的出清结果。将静态安全域(SSR)的原理应用于非市场化机组的校正。在SSR边界的表述中纳入了机组爬坡约束,利用静态安全距离(SSD)矢量揭示最优校正方向,并基于安全距离灵敏度系数和机组的调节能力,评估各台机组对消除安全越限的有效性。基于此,提出了发电计划校正决策的方法,并在计算流程中考虑了各个时段的校正对相邻时段SSD的影响,以此增强校正优化的效果。以IEEE 118节点系统为例,分析了发电计划校正的结果,以及安全约束限值、机组爬坡能力对安全校正的影响,由此验证了所提方法的有效性。

      • >综述
      • 贺之渊,陆晶晶,刘天琪,张凯,杨旭,赵成勇

        2021,45(2):173-183, DOI: 10.7500/AEPS20200417002

        摘要:能源危机和变革给传统的输电模式带来了巨大的挑战。柔性直流电网以其灵活、可控、高效等特点,成为新的电力输送方式之一,但在关键技术与装备等方面仍存在较多问题有待解决。文中以柔性直流电网故障电流抑制问题为研究对象,首先分析了柔性直流电网对故障电流抑制的技术需求与国内外研究现状。在此基础上,分别从柔性直流电网故障电流分布特性与演变规律、故障限流原理与多维度协同抑制、数字物理动模仿真等方面提出亟待解决的关键技术问题与研究思路。最后,展望了柔性直流电网研究中仍需关注的重要问题。