电网技术

电网调控领域人工智能技术应用研究与实践

  • 电网调控领域人工智能技术框架与应用展望

    李明节;陶洪铸;许洪强;刘金波;张强;张伟;

    以深度学习和大数据分析为特征的新一代人工智能技术,已成为推动电力等传统领域技术进步的重要手段。首先分析了电网发展新特点和调度控制面临的挑战;进而按照人工智能与现有技术体系深度融合的思路,开展电网调控领域人工智能应用技术框架研究,提出总体思路、建设目标,设计了系统体系架构;最后对电网调控领域人工智能应用进行展望,分析了应用发展方向,为相关研究建设提供参考。

    2020年02期 v.44;No.435 393-400页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]
  • 人工智能技术在电网调控中的应用研究

    范士雄;李立新;王松岩;刘幸蔚;於益军;郝博文;

    近年来,以深度学习为代表的先进人工智能技术促进了各行业的智能化发展。电网调控作为人工智能技术应用的重要领域之一,亟需借鉴互联网思维,充分利用人工智能技术,进一步提升电网调控业务的智能化水平。分析总结了人工智能技术的发展脉络,重点介绍了引发新一代人工智能技术大跨越的深度学习技术。聚焦大电网调控领域,论述了其对人工智能技术的需求分析。在此基础上,分析了人工智能技术在电网故障辨识、负荷预测、电网智能辅助决策和人机交互应用等方面的典型应用场景。最后通过电网故障辨识算例,进行了深度学习技术在电网调控应用的探索,可为调控业务智能化研究与发展提供有益的参考和借鉴。

    2020年02期 v.44;No.435 401-411页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]
  • 适应调控领域应用场景的人工智能平台体系架构及关键技术

    陶洪铸;翟明玉;许洪强;季学纯;刘金波;徐丽燕;

    人工智能是新一轮产业变革的核心驱动力,在全球范围内受到广泛关注,掀起了产业智能化的浪潮。目前人工智能技术在电网调控领域业务场景中已有初步应用成果,但是缺乏架构性、系统性的研究。提出了适应调控领域应用场景的人工智能平台架构,基于调控云构建可扩展的人工智能通用算法框架,同时阐述了分布式深度学习、电网调控领域知识图谱等相关关键技术,并对人工智能平台在调控业务场景中的应用进行了分析。该平台架构具备算力、数据、算法到上层应用的全能力覆盖,能够为人工智能技术在调控领域应用场景中的快速推进提供全面技术支撑。

    2020年02期 v.44;No.435 412-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 547K]
  • 支撑大电网调控系统无差别浏览的人机云终端及关键技术

    韩水保;汤卫东;张令涛;周联友;于宏文;

    为了满足大电网调控系统统一分析、统一决策的需求,提出了一种支撑本地/异地无差别浏览的人机云终端。首先研究了云终端交互界面跨区域、跨系统的标准化解析和展示,在电网图形CIM/G规范的基础上提出了一种交互界面的多尺度描述方法,实现了界面描述与开发平台的解耦;然后,研究了云终端图形化开发工具实现应用界面的细粒度开发,并通过应用商店实现应用的全网注册、发布、维护等全生命周期管理;另外,通过人机交互网和标准的人机交互协议提升了人机云终端广域服务发现、调用和数据交互的能力,实现数据、服务的广域无差别调用。最后研究了自然方式的云终端人机交互,将人脸识别、语音识别及触摸控制等技术应用到云终端调控场景中,提高人机交互效率。通过异地同景和远程协同处置2个场景验证文中提出的人机云终端能够实现地域无关的同景展示。

    2020年02期 v.44;No.435 420-428页 [查看摘要][在线阅读][下载 554K]
  • 基于Wide&Deep-LSTM模型的短期台区负荷预测

    吕海灿;王伟峰;赵兵;张毅;郭秋婷;胡伟;

    负荷预测是电力系统经济运行的基础,其对电力系统规划和运行都极其重要。由于影响负荷预测的因素较多,因此用常规的方法很难获得较好的预测结果。随着新一代人工智能技术的兴起,尤其以深度学习和大数据技术的快速发展,为进一步提高负荷预测的精确度奠定了良好的基础。文中将深度学习方法引入到电力系统的短期台区负荷预测中,综合利用了负荷台区的电压、电流、功率以及时间等特征信息。同时在已有的长短期记忆网络(LSTM)模型和宽度&深度(Wide&Deep)模型的基础上,建立了基于Wide&DeepLSTM的深度学习短期负荷预测模型,并在此基础上进行了日前台区负荷预测。该模型能够兼具深度神经网络的学习能力与LSTM模块的时间序列信息表达特性,能够较好地解决台区电力负荷预测的多特征维度及时序性特征问题。最后利用Tensorflow深度学习框架生成了仿真模型并加以验证,仿真结果充分证明了所提方法的准确性与实用性。

    2020年02期 v.44;No.435 428-436页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
  • 基于随机分布式嵌入框架及BP神经网络的超短期电力负荷预测

    李国庆;刘钊;金国彬;权然;

    电力系统超短期负荷预测易受到气象、假日等多种因素共同作用的影响,因此,实现其精准预测较为困难。为提高预测精度,往往需要大量的历史数据进行训练。针对历史数据较少的新建初期电力系统,提出了一种基于随机分布式嵌入框架及BP神经网络的超短期电力负荷预测方法。首先,将电力系统中电力负荷变量、气象变量等各种状态变量的延迟变量视为独立的影响因素,采用BP神经网络算法针对不同组延迟变量分别进行训练和预测,得到多个预测值。然后,采用核密度估计法拟合多个预测值形成分布的概率密度函数。最后,通过期望估计法或聚合估计法计算得出电力负荷的最终预测值。选取实际负荷数据进行算例分析,结果表明,所提方法适用于训练数据较少的超短期负荷预测,且相较于几种常规预测算法具有更高的预测精度以及较强的稳定性。

    2020年02期 v.44;No.435 437-445页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
  • 基于二次模式分解和级联式深度学习的超短期风电功率预测

    殷豪;欧祖宏;陈德;孟安波;

    风电功率预测对电力系统的经济调度和运行至关重要。为了减少集合经验模式分解产生的高频本征模函数IMF1对预测结果造成的影响,使用小波包分解进一步将IMF1子序列分解成若干子系列。针对传统机器学习无法处理时间序列间关联信息和时间相关性的缺陷,提出了级联式卷积神经网络-门控循环单元预测模型,提取风电功率子序列、风速子序列和风向之间的耦合关系的隐含特征,并进一步挖掘各个时间序列之间的时间相关特征。实验结果表明,所提出的预测模型优于其他预测模型,并验证了所提预测模型的有效性。

    2020年02期 v.44;No.435 445-453页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K]
  • 考虑机组组合的梯级水电站跨省区多电网调峰优化调度方法

    周凌安;廖胜利;程春田;武新宇;钟儒鸿;张政;

    在电力大规模跨区消纳背景下,一些大型水电站群需要向多个电网送电、响应多个电网调峰需求,甚至存在单站不同机组分别向不同电网送电的情况。考虑水电站运行约束、多电网调峰需求及跨省区输电限制,提出了一种考虑机组组合的梯级水电站多电网调峰优化调度方法。该方法首先构建了水电站短期出力计算及网间电力分配的混合整数二次规划模型,采用迭代寻优方法计算梯级水电站的理想出力过程;之后以实际出力计划与理想过程相差最小为目标,结合约束简化策略构建梯级水电站短期优化调度模型,对各电站实际出力计划进行求解,并以此为基础,计算梯级水电站机组组合结果与各电网受电过程。基于溪洛渡—向家坝梯级水电站多电网调峰的仿真结果表明,所提方法可满足跨省区送电水电站复杂运行约束,有效响应各受端电网的高峰负荷需求,具有显著的调峰效果。

    2020年02期 v.44;No.435 454-465页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
  • 基于连续参数追踪的静态电压稳定域边界迁移构建新方法

    李京;刘道伟;赵高尚;杨红英;李宗翰;杨少波;郑恒峰;

    静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)是监控电网电压安全运行的有效手段,其边界的求取是SVSR技术应用的关键。推导了简单系统单机单负荷模型的SVSR解析边界,在此基础上,针对复杂系统静态电压稳定域边界(static voltage stability region boundary,SVSRB)构建问题,提出了计及拓扑相关性的稳定域边界模型,并通过预估-校正方法完成了该模型在连续参数变化下的追踪求解。该方法能够以任一边界点为初值,快速迁移至整个稳定边界,实现了边界求取的"以点带面"。最后通过仿真算例验证了所提方法的准确性和时效性,具有一定的工程价值。

    2020年02期 v.44;No.435 465-477页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K]
  • 用于电网拓扑优化的输电线开断控制研究综述

    沈政委;汤涌;易俊;赵兵;张光儒;陈长胜;顾卓远;

    作为电网拓扑优化控制的重要措施之一—输电线开断控制对于改善系统运行状态、保障电网安全稳定运行具有重要意义。近些年国内外研究成果表明,在缓解线路过载或节点电压越限时,相对于传统的调节机组、切负荷等控制措施,输电线开断控制具有响应速度快、经济特性好等优点。此外,输电线开断控制在管理输电阻塞、提高输电能力、降低系统网损、提升经济运行、提升系统可靠性等方面都取得了令人满意的效果。文中就输电线开断控制的求解方法、应用研究场景进行分类并展开综述,同时对输电线开断控制研究中亟需解决的若干关键点及发展前景展开了探讨。

    2020年02期 v.44;No.435 475-483页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
  • 智能变电站线路保护系统检修周期的优化方法研究

    郭升;童晓阳;

    为了优化智能变电站线路保护系统检修周期,以降低线路保护系统的运维检修成本,利用威布尔分布函数和表征检修对设备故障率影响的改善因子,建立了计及设备老化与不完全检修的设备故障率模型。利用可靠性框图法,建立了智能变电站线路保护系统的故障率模型。根据线路保护系统的故障率在稳定运行期与损耗期具有的不同变化规律,在两个阶段采用不同的检修周期。考虑了直采直跳、直采网跳、网采网跳3种采样跳闸模式、单重和双重化线路保护配置以及不同检修等级的维修成本等因素,构造了智能变电站线路保护系统的年均运行成本模型,并给出了年均运行成本最小时两阶段的最佳检修周期的求解方法。针对各采样跳闸方式下单套与双重化配置的保护系统进行仿真实验,获得相应的平均无故障工作时间、可靠运行时间、年均运行成本等指标,验证了所提方法的有效性。

    2020年02期 v.44;No.435 484-495页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]

区域能源互联网的形态特征与互动机制研究

  • 面向用户需求的区域能源互联网价值形态研究框架及应用分析

    郭健;曹军威;杨洋;陆超;张东霞;刘敦楠;华昊辰;

    以用户能源需求类型为导向,自底向上构建区域能源需求结构。首先,按照普惠用能、成本敏感性、质量敏感性、激励响应性和政策保障驱动性对用户用能行为进行了分类分析。根据供应价值链理论,从价值要素分析、价值载体设计、价值实现机制三方面构建了区域能源互联网价值形态研究框架,分析提炼涉及区域能源互联网价值形态研究的科学理论问题及关键技术。最后借鉴系统性思维方法论,建立"阶段-属性-价值"三维评价体系,在泛在连接、互动融合、智能化服务等不同发展阶段讨论了区域能源互联网价值应用场景,为能源云基础设施建设与连通提供理论指导。

    2020年02期 v.44;No.435 493-504页 [查看摘要][在线阅读][下载 584K]
  • 混合CVaR-IGDT的区域综合能源系统扩展规划模型

    王祺;王承民;谢宁;王海冰;

    区域综合能源系统的规划问题主要面临短期可再生能源出力和长期负荷增长两类不确定性。鉴于长期负荷增长不确定性预测精度较低,采用信息间隙决策理论来处理冷热电负荷增长的不确定性;鉴于可再生能源出力概率刻画较为准确,采用条件风险价值理论来控制规划方案应对风电光伏短期不确定性的适应性;进而提出了一种同时考虑短期和长期不确定性的区域综合能源系统扩展规划模型。最后,以长沙某一实际多区域综合能源系统为例,验证了所建模型的有效性,可通过调节规避系数和风险偏好系数实现对2类不确定性的有效管理。该模型能够为规划人员提供有效的定量依据。

    2020年02期 v.44;No.435 505-515页 [查看摘要][在线阅读][下载 446K]
  • 计及综合能源服务商参与的电力系统低碳经济调度

    胡静哲;王旭;蒋传文;丛昊;

    针对包含电力、热力、天然气负荷的综合能源服务商在电力市场与天然气市场中的可调度价值,建立了一种考虑综合能源服务商响应的电力系统低碳调度模型。首先,提出了计及能源转换装置运行成本及碳排放量的综合能源服务商优化调度策略;然后建立了电力–天然气联合市场运行机制;最后在市场环境下建立了电力、天然气、综合能源服务商的联合优化模型,并通过交替方向乘子法进行求解。算例分析表明,在电力、天然气市场中考虑综合能源服务商响应可以降低电力系统的碳排放量以及整个系统的运行成本,碳交易机制及综合需求响应是从发电侧和负荷进行碳排放管理的有效手段。

    2020年02期 v.44;No.435 514-522页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
  • 考虑电–气混合储能的海上微能系统标准化矩阵建模与联合优化调度

    李茜;毛雅铃;赵达维;张安安;杨威;曲广龙;

    考虑电-气混合储能的海上微能系统(offshoremicro integratedenergysystem,OMIES)是一个涉及多能源多时空尺度的复杂系统,由供能系统(energysupplysystem,ESS)和石油生产系统(oil production system,OPS)两大部分构成,采用伴生气和电能协调储能。基于能源集线器(energy hub,EH)以及憥分析法,针对海上微能系统中的伴生气储库(associated gas storage, AGS)以及OPS中的特殊元件,提出了能量物质转换矩阵用以描述其输入输出的关系。进一步,对海上微能系统进行了标准化矩阵建模,并在此基础上建立了其供能系统和石油生产系统联合优化调度模型。最后通过算例验证了标准化矩阵模型的可行性,以及基于该模型的优化调度策略的有效性。

    2020年02期 v.44;No.435 522-531页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
  • 应用于总线型微电网集群的二阶与一阶分布式算法对比分析

    赵海兵;张焕云;葛杨;周晓倩;高文浩;孙海涛;田怀源;栗君;

    一致性算法是一类计算十分有效的算法,为智能电网和微电网提供了分布式优化的可能性。将一阶一致性算法、二阶一致性算法、一阶次梯度法、二阶牛顿法等不同的分布式算法分别应用于总线型微电网集群架构中。同时,针对一阶一致性算法、二阶一致性算法、二阶牛顿法对出力上下限约束处理上的不足,提出基于一致性的边际成本自适应调整方法。自适应调整方法在功率上下限处存在明显的调节过程,而一阶一致性算法采用"硬措施"即直接固定到上下限。最后,对不同类型的二阶以及一阶分布式算法之间做了对比分析,并进一步验证了自适应调整方法的有效性。

    2020年02期 v.44;No.435 539-549页 [查看摘要][在线阅读][下载 566K]
  • 计及多类型需求响应的孤岛型微能源网经济运行

    张峰;杨志鹏;张利;徐震;

    在区域能源互联网迅速发展及多能耦合日渐紧密的背景下,如何进一步优化孤岛型微能源网结构,提高系统运行的稳定性和经济性是当前热点问题。失去了外部电网的有效支撑,仅通过内部微源的调度,孤岛型微能源网难以维持系统能量的实时平衡。为此,针对孤岛型微能源网运行特点,引入冷、热、电多类型负荷需求响应,综合考虑能源耦合与转换特性、分布式微源运行特性的基础上,基于能源集线器架构提出了计及多类型需求响应的孤岛型微能源网优化调度模型。采用混合整数规划法求解模型,得出各机组与储能装置的启停状态、最优出力及系统综合运行成本。仿真算例表明:通过引入柔性冷、热、电多负荷的需求侧响应,可以提高孤岛型微能源网能源供应的灵活性,并降低系统的运行成本。

    2020年02期 v.44;No.435 547-557页 [查看摘要][在线阅读][下载 680K]
  • 面向含风电楼宇的电动汽车优化调度策略

    胡澄;刘瑜俊;徐青山;张凯恒;洪奕;

    为解决未来大规模电动汽车充放电调度问题,设计了一种面向含风电楼宇的电动汽车优化调度策略。构建楼宇电动汽车模型,通过楼宇能量管理系统收集电动汽车日前申报信息,根据出行链将其分群,建立电网层–用户层双层优化调度模型。分别以电网消纳风电后的负荷波动率最小,车主出行需求最大为目标函数,采用改进自适应遗传算法依次求解出楼宇整体充放电策略、EV群充放电策略和每辆EV的调度策略。算例结果表明,该优化调度方法可实现电网与用户的利益共赢,且计算维度小,速度快,不易陷入局部最优。

    2020年02期 v.44;No.435 564-572页 [查看摘要][在线阅读][下载 465K]

电力市场

  • 省间日内现货市场设计的挑战与思考

    胡超凡;王扬;赵天阳;崔达;

    随着新能源并网增加,各时间尺度下的现货市场功能正逐步改变,整体呈现出强化日内市场定位、重视日内环节设计的趋势。作为市场从空间维度的进一步划分,省间日内市场面临特有的设计难点与挑战。首先,从空间范围、交易需求、功能定位、设计复杂度4个方面,讨论日内市场特征变化趋势;然后,从省间日内现货市场设计出发,针对省内市场耦合、区域市场融合、通道容量建模、新能源消纳4个方面问题,分析市场建设所面临的挑战;最后,基于中国日内跨区富余可再生能源电力现货市场的实践,对省间日内现货市场设计进行思考,并提出基于顺序出清的耦合模式、区域市场设计应遵循的基本原则、基于潮流和关键支路的通道建模方法、基于滚动重叠的日内交易机制。

    2020年02期 v.44;No.435 573-579页 [查看摘要][在线阅读][下载 365K]
  • 现货市场下非市场化电量波动费用结算方法研究

    龙苏岩;杨争林;安邦;李道强;

    现阶段,我国电力现货市场结算规则设计的焦点问题之一是非市场化用户电量波动引起的不平衡费用如何处理。该费用一般也称为双轨制偏差费用,是现货市场下不平衡费用的主要来源之一。其计算原则既要客观反映波动带来的影响,又要考虑历史国情,同时还要引导市场发展。为在现有条件下找出一种清晰合理的计算方法,梳理总结了适应我国目前发展现状的3种非市场化电量波动费用结算方法,并分别对修正合约式、购售费差式、波动价差式方法的优缺点进行了分析,可为电力现货市场结算规则的制定提供参考。

    2020年02期 v.44;No.435 580-584页 [查看摘要][在线阅读][下载 279K]
  • 基于需求响应的分时电价主从博弈建模与仿真研究

    胡鹏;艾欣;张朔;潘玺安;

    为实现提高供电方收益,同时减少用电方支出及减小峰谷差的目的,建立了以供电方为强势方、用电方为弱势方的主从博弈模型,提出了一种最优分时电价策略。首先考虑用户满意度与电力波动成本建立了供电方收益目标函数和用电方收益方目标函数。然后,通过决策变量映射集技术将模型中的变量分到博弈双方策略集。接着,先由弱势方跟随强势方以自身目标函数最优对自身策略空间进行优化,强势方根据弱势方的跟随对策以自身目标函数最优为目标对自身策略空间进行优化,并由所有的优化结果组成新的博弈策略组合,经过多轮博弈得到博弈均衡解。根据主从博弈特点,作为强势方的供电方将得到较高的收益和满意度,作为弱势方的支出也能得到一定程度的降低。

    2020年02期 v.44;No.435 585-592页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
  • 基于EEMD-GRU-MLR的短期电力负荷预测

    邓带雨;李坚;张真源;滕予非;黄琦;

    针对电力负荷随机性较强,预测精度不高的问题,通过构建集合经验模态分解(ensembleempiricalmode decomposition,EEMD)以及门控循环单元神经网络(gated recurrent unit neural network,GRU)和多元线性回归(multiple linearregression, MLR)组合而成的EEMD-GRU-MLR(EGM)预测方法,有效提高了电力负荷短期预测精度。首先通过集合经验模态分解将电力负荷数据分解为频率由高到低的不同本征模态函数(intrinsicmodefunctions,IMF),不同频率的本征模态函数分量代表了电力负荷不同的部分特征,随后分别使用多元线性回归方法和GRU神经网络方法对低频部分和高频部分进行快速准确的预测,最后将所得各预测结果组合后得到完整的预测结果。EGM预测方法不但能够对电力负荷的变化趋势进行有效预测,而且能够准确预测随机性较强的局部特征。最后通过实验验证,该方法有效地提高了负荷预测精度。

    2020年02期 v.44;No.435 593-602页 [查看摘要][在线阅读][下载 776K]
  • 基于季节性负荷自适应划分及重要点分割的多分段短期负荷预测

    彭显刚;潘可达;张丹;刘艺;林志坚;

    针对季节性电力负荷划分不准确及温度、湿度对电力负荷的动态性影响,提出一种基于季节性负荷自适应划分及重要点分割的多分段短期负荷预测模型。采用聚类与CART树相结合的方法,根据地区历史负荷数据自适应的确定当地季节性负荷划分规则;使用非参数核密度估计方法提取季节典型日负荷曲线,并基于划分结果对各季负荷曲线进行重要点分割;同时根据分割结果,采用基于皮尔逊相关系数加权的相似系数,对各时段负荷进行参考日的筛选,以确定预测模型的输入量,最后提出一种结合纵横交叉算法参数优化的鲁棒极限学习机进行多分段预测模型的建立。通过实例仿真分析,验证了所提方法提高预测精度的有效性。

    2020年02期 v.44;No.435 603-613页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K]
  • 基于LSTM与XGBoost组合模型的超短期电力负荷预测

    陈振宇;刘金波;李晨;季晓慧;李大鹏;黄运豪;狄方春;高兴宇;徐立中;

    为进一步提高电力负荷预测精度,提出了基于LSTM(longshorttermmemorynetwork, LSTM)和XGBoost(eXtremegradientboosting)的组合预测模型。针对电力负荷数据,首先建立了LSTM预测模型和XGBoost预测模型,然后使用误差倒数法将LSTM与XGBoost组合起来进行预测。采用2016年电工数学建模竞赛的电力负荷数据进行算例分析,结果表明所构建的LSTM和XGBoost组合预测模型的MAPE (mean absolute percentage error)为0.57%,明显低于单一预测模型。将上述方法与GRU (gated recurrent unit)和XGBoost两者组合的预测模型相比较,结果表明所提出的方法具有更高的超短期电力负荷预测精度。

    2020年02期 v.44;No.435 614-620页 [查看摘要][在线阅读][下载 584K]

高比例可再生能源并网

  • 基于状态空间方法的频域阻抗计算及其灵敏度分析方法

    李崇涛;曾锋;杜正春;吴小芳;袁枭添;

    风机并网造成的故障问题频发,尤其是风机并网次超同步振荡现象还没有很好的机理解释。而阻抗法是一种常用的分析次同步振荡的方法。提出了一种基于状态空间的直驱风机阻抗求解方法,以单机无穷大的简单风机系统为例,考虑锁相环影响,建立dq坐标系下的全系统数学模型,并通过Park变换与abc坐标系联系,通过列写全系统状态空间方程,计算电压电流时域表达式的扰动频率分量,解释了单一频率扰动下次超同步分量同时产生的原因;根据电压电流表达式得到扰动频率下直驱风机系统阻抗。在此基础上提出了特征值与阻抗的灵敏度分析方法。最后通过算例验证了上述方法的正确性,以及阻抗法和特征值法在判定除工频振荡以外的其余稳定性问题效果是一致的。

    2020年02期 v.44;No.435 621-629页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
  • 基于转矩法的双馈风电场经柔直并网系统次同步振荡分析

    宋斯珩;赵书强;

    从电磁转矩角度研究双馈风电场经柔直并网系统的次同步振荡。首先推导电磁转矩与转速之间的幅频关系,发现定子电流受柔直控制器影响,即通过电磁转矩实现风机与柔直的耦合;然后分析该模型电磁转矩的频率响应,分析结果表明在特定频率范围内电磁转矩呈现负阻尼特性引起系统次同步振荡;基于转矩的幅频响应,进一步研究柔直控制器参数和稳态工况对系统稳定性的影响,结果表明增加控制器的比例系数和减少积分增益都对系统稳定性不利;最后通过PSCAD/EMTDC时域仿真验证理论分析的正确性。

    2020年02期 v.44;No.435 630-636页 [查看摘要][在线阅读][下载 477K]
  • SVG机间谐波交互对子模块直流电压的影响分析与抑制方法

    陈继开;王鹏;徐永海;姜齐荣;李国庆;

    为确保风电区域网内动态无功合理分布和电压达标,大量静止无功发生器(static var generator,SVG)被接入风场和风场汇流站,但由于SVG机间交互作用导致的设备负交互问题也开始显现。针对此类问题,首先分析H桥级联型SVG双机拓扑结构,针对双机载波异步条件下产生的机间高次谐波电压差进行数学推导,研究高次谐波环流对SVG内H桥子模块电容直流电压动态稳定性的影响。通过对各H桥子模块电容吸收有功功率差异的推导分析,发现非特征谐波与H桥子模块直流电压失衡之间的内在联系,指出当谐波环流导致非特征次谐波越限时,将会引发各H桥模块直流电压不平衡,并且提出一种直流电压均衡控制策略来解决SVG直流电压失衡的问题,实现各H桥子模块直流电压稳定,最后通过仿真验证了理论分析和所提控制策略的正确性。

    2020年02期 v.44;No.435 637-645页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K]
  • 有功功率载荷波动对分布式发电并网逆变器稳定影响分析及其改进控制策略

    姜玉霞;田艳军;李永刚;

    针对功率变化引起的逆变器并网稳定性波动问题,基于阻抗稳定性判据,以三相LCL型并网逆变器为例,考虑锁相环在系统中的影响,建立电流环控制的并网逆变器交流侧输出阻抗小信号模型,分析功率变化与系统稳定的交互影响。研究系统传输功率增大会导致系统稳定性变差的现象,提出引入直流端电流补偿控制策略,该方案提高了并网逆变器交流侧输出阻抗在低频段增益,增大了系统稳定裕度,有效地处理了功率因素导致的系统稳定性波动问题。同时,在响应速度方面,无论是稳态还是暂态,加入直流电流补偿后的变流器并网系统调节时间更短,响应更为迅速,调节时间只有原系统的30%左右。最后,搭建三相LCL型逆变器并网仿真系统,通过仿真验证了文中理论分析的正确性。

    2020年02期 v.44;No.435 646-654页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
  • 计及需求响应及环保成本的含储热CHP与风电联合优化调度

    崔杨;纪银锁;仲悟之;崔成伟;许伯阳;赵钰婷;

    清洁无污染的风力发电是解决全球能源危机的关键技术之一,但同时消纳难题也是制约其发展的主要因素。构建了考虑需求响应及环保成本的含储热热电联产(combined heatandpower,CHP)机组与风电联合发电优化调度模型,源侧采用储热装置打破CHP机组以热定电的耦合约束,荷侧融入需求响应来调整用户电负荷曲线。通过优化各机组出力以及电负荷需求曲线,提高风电并网消纳量,降低硫硝化合物排放量。该模型以系统运行成本最小为目标,综合考虑源侧环境保护税及荷侧用户用电满意度约束,通过CPLEX进行求解。最后,以IEEE-30节点系统为例进行分析,算例结果表明该模型在兼顾发电侧运行成本的同时保证了用户侧的用电质量,能有效促进风电消纳,减少污染物排放。

    2020年02期 v.44;No.435 655-663页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
  • 新能源发电为主电源的独立微网多目标优化调度模型和算法

    陈恒安;管霖;卢操;李中兴;卓映君;

    提出了以新能源发电为主电源的独立微网多目标日前优化调度模型。该模型包括分级分类的用户需求响应和负荷控制机制,并考虑了需求响应的随机性。然后提出了与自适应加权和算法相结合的近似动态规划算法求解该优化问题。在算例中建立了可再生能源渗透率100%的巴基斯坦独立微网模型。在不同的日运行模式下调度结果验证了文中提出的模型和算法的有效性。它们能较好地满足以新能源发电为主电源的独立微网日前调度需求。面对实际运行中电源、负荷和需求响应的不确定性,该文采用的随机优化算法能得出适应性较强的日前调度方案,并且优化效果优于确定性动态规划算法。

    2020年02期 v.44;No.435 664-674页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]
  • 基于优化分网策略的有源配电网多速率并行暂态仿真分析

    王照琪;唐巍;张博;蔡永翔;王越;张璐;张涵;

    随着配电网元件种类日益丰富和分布式电源渗透率不断提高,网络动态过程更加多样化,配电网暂态仿真的难度进一步加大。针对目前有源配电网并行暂态仿真方法未考虑元件动态响应速度对仿真计算量的影响和仿真步长需求的问题,提出了一种基于优化分网策略的自适应变步长多速率并行仿真方法。考虑不同元件暂态响应速度和计算量的差异,提出了以CPU多核心计算均衡和核心间交互数据量最小为目标的有源配电网优化分网策略;在此基础上建立了元件接口等效模型和子任务协调模型,提出了CPU子任务间多速率并行、子任务内部仿真步长自适应调整的并行仿真方法,达到加速暂态仿真的目的。通过对变电站同一母线的12条出线进行仿真测试,验证了所提并行仿真方法能够满足配电网暂态的仿真需求,在保证仿真精度的同时大幅提高计算速度。

    2020年02期 v.44;No.435 673-682页 [查看摘要][在线阅读][下载 580K]
  • 新能源参与系统一次调频分析及参数设置

    刘洋;邵广惠;张弘鹏;王聪颖;

    随着风电、光伏等新能源在电力系统中占比逐渐提高,常规同步发电机占比逐渐减少,系统一次调频能力有逐渐减弱的趋势。为改善这种情况,东北电网开展了主动支撑新能源建设试点,其中包括对新能源一次调频能力的改进。首先分析了新能源占比提高对系统频率的影响;其次,论述了东北新能源一次调频改造原理并通过仿真分析了新能源参与一次调频后东北电网系统频率特性的变化;最后,论证了新能源调频参数设置优化的必要性,创新性地提出了根据新能源所在电网送端、受端位置和分类来进行参数设置的方案。仿真结果表明所提出的方案既提高了电网频率特性,又兼顾了电网的安全。

    2020年02期 v.44;No.435 683-689页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
  • 基于细粒度特征的BOA-GBDT光伏出力预测

    谢从珍;王江储;谢心昊;刘智健;白剑锋;

    光伏出力与天气模式密切相关,深度挖掘天气模式特征信息能有效提高光伏出力预测精度。由于信息粒度的粗细程度对光伏出力预测的精度有影响,使用粗粒度的原始特征或聚类特征的传统光伏出力预测方法在预测精度方面存在提升空间。针对以上问题,提出了一种基于细粒度特征的贝叶斯优化梯度提升树(Bayesianoptimizationalgorithm gradient boosting decision tree, BOA-GBDT)光伏出力预测方法,该方法首先对日间每条气象监测数据及光伏出力监测数据构建细粒度特征,包括瞬时天气模式特征及时窗趋势性特征,然后采用贝叶斯优化算法(Bayesianoptimization algorithm,BOA)对细粒度特征的种类进行约减,最后通过(gradient boosting decision tree,GBDT)模型拟合特征与光伏曲线的关系,建立BOA-GBDT光伏出力预测模型。对实际算例进行误差分析,结果表明相比传统支持向量机(support vector machine,SVM)方法,该方法构建的预测模型运行时间平均减少97.3%,均方根误差平均减少80.4%。验证了该方法的有效性。

    2020年02期 v.44;No.435 689-696页 [查看摘要][在线阅读][下载 540K]

电力系统

  • 类噪声辨识负荷参数的实际电网校验方法

    王颖;吴沛萱;苏寅生;陆超;张欣然;

    负荷建模是电力系统仿真和分析的关键环节,为建立更加准确的负荷模型,国内外研究学者在负荷模型结构选择及模型参数获取两个方面做了大量的研究工作。而针对负荷模型参数校验的研究相对较少。考虑到负荷建模的目的是为系统仿真提供更为准确的负荷模型,从系统仿真角度对类噪声辨识所得负荷模型参数进行验证。同时,解决了由实测数据辨识参数转换为适用于系统仿真的模型参数的工程问题。首先,根据实测同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测所得类噪声数据辨识得到负荷模型参数,在此基础上,将辨识所得负荷模型参数转换为适用于仿真系统的格式,并替换仿真系统中现有负荷模型参数,进而对比故障时刻采用不同负荷模型参数所得仿真结果来实现负荷模型参数的有效性校验。

    2020年02期 v.44;No.435 697-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 422K]
  • 考虑多目标约束的充电桩数量规划研究

    方舟;张俊;孙元章;陈思远;

    当前多数对充电桩规划方法的研究缺乏对电动汽车(electric vehicle,EV)优化调度能力的考虑,大量可调度容量利用率极低。为降低充电桩闲置率并促进系统分布式光伏消纳能力,提出合理应用EV优化调度能力的充电桩数量规划模型。该模型结合设备成本、充放电损耗提出充电桩规划方法,以协助区域电网配置合适的充电桩数量。首先构建了详细的EV及储能设备充放电模型,然后以最小化系统供需不平衡及综合经济成本作为目标函数。最后通过粒子群算法依次求解出EV集群和储能设备的充放电功率,在EV集群调节能力不足或受限时,通过储能设备进行补充调节。仿真算例验证了所提规划模型的有效性。

    2020年02期 v.44;No.435 704-712页 [查看摘要][在线阅读][下载 458K]
  • 基于多方合作博弈及梯级化的电能替代效益分析

    刘可真;王骞;赵明;骆钊;沈鑫;

    电能替代对提高电能在终端能源消费中的比重,推动节能减排具有重大意义。首先,针对潜在群体化用户参与电能替代项目的次序问题,提出了用户群梯级化替代机制。其次,构建了基于多方合作博弈理论的电能替代效益分析模型,并在Pareto面上进行Nash均衡分析。最后,以云南曲靖地区以电替煤烤烟项目为例,采用改进交互式NSGA-II算法得到Nash均衡解。仿真结果表明,被替代的用户群密集程度是博弈中影响各方收益的重要因素。经算例验证,所提的博弈方法可有效求解各参与者的均衡策略,同时可推动电能替代项目的开展,并为相关政策的制定提供科学依据。

    2020年02期 v.44;No.435 711-718页 [查看摘要][在线阅读][下载 1760K]
  • 极端温度条件下电子式电流互感器采集卡电磁抗扰度性能的实验研究

    赵鹏;赵明敏;刘冠辰;郑志超;杨志超;陈恒林;

    随着电网电压等级的增高,变电站趋于智能化、紧凑化,变电站内电磁环境也愈加复杂,尤其是放置在一次侧的电子式互感器采集卡,不仅受到电磁干扰的影响,还经受着恶劣的自然环境考验。温度等外部环境变量对电子式互感器采集卡的电磁兼容性能有着一定的影响,而现有的国际、国家标准中,对电磁兼容性能和环境可靠性的测试是分别进行的,并未考核其共同作用下的影响。这使得电子式互感器采集卡在智能变电站中的实际工况模拟不够充分,造成投入运行的电子式互感器采集卡可靠性不高,影响先进技术的推广应用。因此,对极端环境温度下互感器采集卡的电磁兼容性能的试验研究十分有必要,以确定电子式互感器采集卡在不同温度作用下的电磁抗扰度变化规律。应用半导体器件原理分析了温度对电子和电路的影响机理,进而以电快速瞬变脉冲群为干扰源设计了测试方案,研究了不同环境温度条件下电子式电流互感器采集卡的电磁抗扰度性能,分析了电子式电流互感器采集卡的输出波形,所获得的输出波形规律验证了推断。

    2020年02期 v.44;No.435 718-724页 [查看摘要][在线阅读][下载 580K]
  • 考虑链路失效概率的电力业务保护策略

    李彬;贾滨诚;马永红;陈宋宋;朱朝阳;景栋盛;孙毅;奚培锋;

    电力业务因其行业特殊性,承载其传输的电力通信网的生存性逐步被重视。该文为了提高电力通信网络的可靠性研究了P圈(preconfigured cycle,P-cycle)在电力通信网中的应用,提出了一种考虑链路风险的保护策略(riskconsidered link protection strategy,RCLPS)。首先对链路失效风险进行建模,随后针对P圈的物理结构限制及链路风险对电力业务进行负载均衡(load balance, LB),将网络中的业务向风险较低的链路上进行疏导,并且使网络中的业务分布更加有利于使用P圈进行保护,从而提高保护效率和网络资源利用率。仿真结果表明,RCLPS算法可以有效降低保护冗余度,并可以实现对网络中资源的高效利用。

    2020年02期 v.44;No.435 725-732页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
  • 基于轻量级CoAP协议的需求响应业务承载机制及优化

    李彬;陈京生;孙毅;祁兵;石坤;奚培锋;

    用户侧资源受限的需求响应(demandresponse,DR)设备采用基于HTTP/XML的OpenADR协议承载DR业务方式,会产生开销较大、延时较高等问题。为解决该问题,利用轻量级协议CoAP(constrainedapplicationprotocol)替代HTTP协议来完成需求响应通信过程,并设计了基于CoAP的DR通信架构。同时针对CoAP协议拥塞控制方式过于简单,面向高并发DR业务可能会造成网络拥塞、响应时延较长等问题,提出了一种基于网络状态的自适应拥塞控制方法。仿真结果表明,CoAP协议可有效提高DR实时响应能力、降低开销,所提出的拥塞控制算法可缓解网络拥塞问题,从而提升了CoAP协议承载DR业务的性能。

    2020年02期 v.44;No.435 733-741页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
  • 考虑故障处理过程信息系统连通性和准确性的配电网可靠性评估

    陈碧云;陆智;李滨;

    随着电网智能化的发展,配电网已逐渐由传统的物理系统发展为信息-物理融合配电系统,信息技术的广泛应用在大幅提高配电网运行效率和可靠性的同时,也带来了新的运行风险。该文根据配电网中分布式智能终端与主站协调控制的特点,深入分析配电网故障处理过程中信息系统异常事件对物理系统的影响后果,构建了计及信息元件损坏以及传输延时、传输错误等信息故障形式的信息-物理融合的配电网可靠性评估模型。最后,以IEEE-RBTS Bus 6配电网的主馈线F4为例,展示了基于所提模型的配电系统可靠性评估过程,验证了所提模型的可行性。

    2020年02期 v.44;No.435 742-750页 [查看摘要][在线阅读][下载 584K]
  • 基于Bhattacharyya距离算法的线路纵联保护新判据

    翁汉琍;陈皓;万毅;黄景光;李振兴;刘华;马磊;

    根据不同类型故障下的输电线路两侧电流波形特点,从实用化角度考虑,结合Bhattacharyya距离算法,提出了基于Bhattacharyya距离算法的线路纵联保护新判据。通过仿真实验分析了该判据的动作特性和灵敏度等问题。仿真结果表明,利用Bhattacharyya系数进行线路两侧电流波形相似度比较的纵联保护,原理简单,可靠性和灵敏度高,能快速有效识别输电线路中出现的各类故障,并在区外故障引起某侧电流互感器饱和而导致波形缺失以及波形采样异常时能够可靠闭锁,具有很强的抗干扰性。

    2020年02期 v.44;No.435 751-760页 [查看摘要][在线阅读][下载 718K]
  • 动态计算实时参数的T型线路沿线电压交叉修正故障测距算法

    李振兴;张健婷;陈艳霞;翁汉琍;吕立平;

    T型线路改变了线路的非均匀性,因此提高其故障测距精度历来是研究热点。为解决参数误差对测距精度的影响,利用系统正常运行状态下的电气信息,动态实时计算线路参数,并基于遗传算法修正参数的误差。进一步在此基础上,提出了一种沿线电压交叉修正故障测距方法。基于分布参数线路模型,分析输电线路的沿线电压幅值分布规律,并结合直线交叉原理进行故障支路预判与故障测距初判,进而通过少数次迭代和校正,达到故障测距的高精度定位。仿真分析结果表明,该算法测距原理简单,迭代次数少,收敛速度快,且测距精度不受故障类型、故障电阻及负荷等的影响。

    2020年02期 v.44;No.435 761-768页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
  • 基于深度学习的台区线损分析方法

    钟小强;陈杰;蒋敏敏;郑晓晖;

    该文提出了一种基于深度学习技术的台区线损分析方法。首先,构建了基于门控循环单元的多层网络结构。然后,结合多个维度的台区电气特征参数作为输入进行训练,获得了相应的深度学习线损率计算模型。最后,基于若干小区的实测数据,验证了所提方法的有效性。实验结果表明,与已有文献中采用反向传播(back propagation,BP)神经网络预测方法相比,所提方法具有更优的线损预测精度和计算效率,可以分别获得10.7%和25.5%的性能提升。

    2020年02期 v.44;No.435 769-774页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
  • 基于生成式对抗网络的窃电检测数据生成方法

    王德文;杨凯华;

    日益增长的用户侧用电数据为基于数据驱动的窃电检测方法奠定了基础,然而窃电检测数据固有的不平衡性质会影响该类方法的性能。针对窃电检测的数据不平衡问题,提出一种基于Wasserstein生成对抗网络(wasserstein generative adversarialnetwork,WGAN)的窃电样本过采样方法,通过WGAN生成器与判别器的对抗训练,神经网络能够学习到窃电负荷序列难以显式建模的时间相关性,生成与真实窃电样本具有相近分布的合成样本。采用WGAN训练期间生成的多组窃电样本对原始窃电样本进行增强,使用卷积神经网络在多组增强训练集上进行训练,选择在验证集上取得最高AUC值的增强训练集,最后在其上训练分类器实现窃电检测。所提方法在某电力公司提供的真实数据上进行了实验测试,结果表明相比于随机过采样、SMOTE和ADASYN等方法在检出率、误检率、F1测度以及AUC评价指标上有明显提升。

    2020年02期 v.44;No.435 775-782页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K]

高电压技术

  • 基于时间反演相位法的电力电缆局部放电定位

    汪先进;周凯;谢敏;黄永禄;饶显杰;李蓉;

    为解决传统时延估计法定位精度较低以及存在定位死区的问题,提出基于时间反演相位的电力电缆局部放电定位方法,不仅在定位精度上优于传统时延估计法,而且能够实现对电缆首末端局放源的准确定位。首先,利用MATLAB建立电力电缆频域模型,利用双指数脉冲模拟实际局放信号,并分别从仿真和实验的角度验证了该方法的可行性;然后,研究了不同信噪比、不同传输距离、不同量化误差以及不同采样率对定位精度的影响,并与传统时延估计法中最为常用的能量法和相关法作比较。最后,利用振荡波测试系统对259.2 m的10 kV XLPE电力电缆进行局部放电试验,验证了定位的有效性和准确性。结果表明,基于相位的时间反演法能够准确定位局放源的位置,并且能够解决传统时延估计方法中存在的定位死区问题。

    2020年02期 v.44;No.435 783-790页 [查看摘要][在线阅读][下载 673K]
  • XP-160绝缘子直流快速积污过程仿真及分析

    张东东;张志劲;蒋兴良;张翼;乔新涵;倪喜军;

    与交流线路相比,直流线路的污秽外绝缘问题更为严重。综合考虑了电场、流场及污秽颗粒积聚/出射的微观过程,开展了直流电场下的绝缘子表面快速积污过程仿真,继而仿真分析了不同风速、粒径下的绝缘子表面污秽分布现象、污秽质量密度及积污带电系数。同时开展了绝缘子风洞积污试验,与仿真结果进行对比,验证了文中所提的绝缘子快速直流积污仿真方法。最后结合快速积污过程仿真,提出了无降雨大气污秽下的绝缘子直流积污预测方法并进行了验证。研究结果表明,快速积污过程仿真较好地体现绝缘子的带电积污特性;仿真计算得到的绝缘子污秽质量密度与实测结果的相对误差在25%范围内,带电积污比与实测结果基本一致。研究结果可为揭示绝缘子直流积污机理提供参考,并为线路运行维护提供依据。

    2020年02期 v.44;No.435 791-798页 [查看摘要][在线阅读][下载 2216K]

  • 特约主编寄语

    李明节;

    <正>电网调度运行是一项极为复杂的系统性工程,随着风电、光伏、直流和电动汽车等新技术的快速发展,电源、电网、负荷特性均发生巨大变化,系统运行不确定性和复杂程度不断增加,加大了电力系统特性认知、运行控制和故障防御的难度,需要进一步开发先进的技术工具,满足电网安全运行的实际需要。人工智能作为当前最前沿的技术,不仅可以模拟人类思维,学习人类经验,进行复杂多维度问题的快速处理,还具有自主学习能力,在电网运行控制领域具有较为广阔的应用前景。

    2020年02期 v.44;No.435 391-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 51K]

区域能源互联网的形态特征与互动机制研究

  • 基于模型预测控制的微电网群分布式优化调度

    吴成辉;林声宏;夏成军;管霖;

    微电网群由多个微电网互联构成并以集群的形式运行,能够实现微电网间的能量互补,显著提高可再生能源消纳能力和系统运行可靠性。结合同步型交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)和模型预测控制(model predictive control,MPC),提出了一种微电网群分布式优化调度策略。采用同步型ADMM求解MPC中的优化问题,每个子微电网同步计算本地的子问题,同时引入有限时间一致性算法传递迭代计算过程所需的期望交换功率信息,实现完全分布式计算。算例计算结果表明,基于MPC的优化调度策略能够有效降低系统运行成本,分布式优化算法具有良好的收敛性,并且计算结果与集中式算法一致;该方法在通信拓扑发生改变的情况下依然有效,具有较高的可靠性。

    2020年02期 v.44;No.435 530-538页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
  • 基于UTCI-MIC与振幅压缩灰色模型的用户侧微电网短期负荷预测方法

    薛阳;张宁;吴海东;俞志程;李蕊;

    短期负荷预测是保障用户侧微电网经济、安全运行的基础。现有研究表明,综合考虑气象、地理等影响因素的负荷预测模型在一定程度上提升了预测准确率。但在具有明显城市特征的用户侧微电网负荷预测中存在局限性,其预测结果呈现显著偏差,使得基于该结果的潮流计算偏离实际情况,危及系统的安全运行。针对此问题,提出了一种新型热气候指数–最大信息系数(universalthermalclimateindexmaximal information coefficient,UTCI-MIC)与振幅压缩灰色模型的用户侧微电网短期负荷预测方法。首先,该模型采用经验模态分解将用电负荷分解为波动负荷和趋势负荷曲线;其次,建立了考虑相似日的MIC矩阵与涵盖多时刻气象、地理区位、城市特征因素的UTCI热环境评估方法,用于波动负荷预测;最后,将基于振幅压缩灰色模型获得的趋势预测结果与波动预测结果重构,得到用电负荷预测结果。案例验证表明,所提方法可有效预测城市特征明显的用户侧负荷变动情况,其预测准确率可达96.91%以上,为城市电网的能量管理系统和电力市场交易提供重要参考。

    2020年02期 v.44;No.435 556-563页 [查看摘要][在线阅读][下载 1261K]
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