考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略

为了引导电动汽车有序充电,提出了一种考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略。引入交通流理论描述交通路网,建立电动汽车快充负荷时空分布模型;考虑配电网调度和电动汽车快充负荷的弹性需求,构建源-荷互动下的快充电价定价架构,并基于潮流追踪法从时空双维度推导快充电价的计算方法;在此基础上,计及电动汽车负荷弹性响应特性,以提升配电网的负荷均衡性为目标,建立快充电价定价策略,并通过迭代算法求解该定价策略。算例仿真结果表明,所提定价策略能够有效引导电动汽车进行有序快充,激励电动汽车用户与配电网友好互动,提升负荷的时空分布均衡性。

含多电力电子变压器的交直流混合配电网潮流计算方法

由于电力电子变压器(power electronic transformer,PET)端口特性难以解析描述,从而导致含多PET和分布式能源的交直流混合配电网在潮流计算时难以生成雅克比矩阵,为此,提出基于交替迭代法的潮流计算方法。首先,构建等效受控源对,以解耦PET多端口间的相互影响关系,获得适用于潮流计算的PET解耦模型。其次,通过合理划分控制模式,以反映不同端口控制模式对PET各部分潮流计算方程与潮流计算次序的影响,从而获得不同控制模式下的PET潮流计算方程。然后,推导计及端口控制模式、多PET协调控制方式的含PET多运行场景的配电网潮流方程。最后,以端口电压和功率为解耦变量,通过交替迭代算法实现含多PET的交直流混合配电网潮流计算。以IEEE33节点拓展构建的交直流混合配电网为例,将所提方法的计算结果与基于详细模型的仿真结果进行对比,验证所提方法的准确性。

面向配电网恢复能力提升的SOP优化配置方法

为提升含不确定性分布式电源的配电网在大面积停电后的恢复能力,提出智能软开关SOP(soft open point)优化配置方法。首先,以SOP年投资成本、年维护成本及配电网年负荷损失成本之和最小为目标函数,构建基于改进孤岛划分的SOP两阶段鲁棒优化配置模型;其次,提出遗传算法与列约束生成算法相结合的混合求解算法,通过对SOP两阶段鲁棒优化配置模型进行分段求解以加快收敛速度;最后,利用IEEE 33节点系统验证所提模型和算法的有效性及优越性。

考虑灵活性区域互济的电力系统源-网-储协同规划

为应对新型电力系统灵活性需求增加与灵活性资源分布不均的矛盾,提出考虑灵活性区域互济的电力系统源-网-储协同规划方法。首先,计及风光出力的相关性与不确定性,利用场景法和区间法对电力系统的灵活性需求进行量化;进一步地,分析源-网-储多类型灵活性资源的运行特性,量化其灵活性供给能力;在此基础上,确立考虑灵活性区域互济的灵活性供需平衡条件,以此平衡条件为核心,建立兼顾新型电力系统投资决策与运行模拟的双层优化模型,实现广域范围内源-网-储多类型资源的协同规划,并利用分段线性化的方法将该模型转化为混合整数线性规划问题以进行求解;最后,以西南某区域互联电网为例进行算例分析,结果表明所提规划方法在有效提升电力系统灵活调节能力的同时,能够降低系统的投资建设成本。

考虑交通负荷时空需求及区域划分的配电网分布式经济调度策略

针对电动汽车与分布式电源高比例接入对配电网的安全经济运行所带来的挑战,以及传统集中式控制面临的通信压力大、数据隐私低等问题,提出一种考虑交通负荷时空需求的配电网分布式经济调度策略。首先,考虑不同交通区域的用户出行特性差异与实时交通信息影响,建立电动汽车充电负荷的时空分布预测模型;其次,在原有配电网的负荷特性基础上,考虑充电负荷的时空差异性,提出基于谱聚类的配电网区域划分方法;最后,提出基于交替方向乘子法的配电网分布式经济调度策略,实现经济调度模型的分布式解耦计算,并进一步提高经济调度模型的计算速度。算例表明,所提策略可降低12.76%的运行成本与59.45%的网络损耗,并提升系统的计算效率。

基于方向性加权模糊Petri网的电网故障诊断方法

针对复杂电网故障诊断的模糊Petri网模型不能适应网络拓扑变化且未考虑保护和断路器信息对故障影响程度等问题,提出了基于方向性加权模糊Petri网的电网故障诊断方法。首先通过电力网络拓扑分析确定停电区域;其次,分别在每个故障蔓延方向上对停电区域内的元件建模进行推理计算;最后分析该算法在网络拓扑变化时的通用性以及信息不完备情况下的容错性。对14节点电力系统的仿真结果表明:该算法可以有效地降低输入输出矩阵的维数,减小计算量,能够自动适应网络拓扑结构的变化,在信息不完备的情况下给出正确的诊断结果,具有较好的通用性和容错性。

基于小波熵权和支持向量机的高压输电线路故障分类方法

高压输电线路故障类型的正确识别是进行故障定位和事故分析的前提。为此,作者提出一种分层的故障类型识别方法,首先根据线路故障时三相电流小波熵权分布曲线相互间距离的差异、距离之和进行故障的初步归类,构造表征不同故障类别的样本,然后采用支持向量机算法对样本进行训练,得到识别不同故障类型的最优分类面。仿真结果表明:该方法识别速度快,克服了常规线性分类方法的局限性,且故障识别精度不受系统运行方式、过渡电阻以及故障位置的影响,具有较强的通用性和实用性。

基于动态概率潮流的住宅区电动汽车代理商定价策略

考虑电价引导下的电动汽车充电负荷波动对配电系统电压质量的影响,提出了住宅区电动汽车代理商定价策略制定方法。首先,通过拉丁超立方采样技术构建电动汽车充电场景,根据主从博弈理论确定各充电场景的充电起始时间,建立电动汽车动态概率负荷模型。其次,应用半不变量动态概率潮流求解各节点的电压幅值概率分布,以此评估电压合格情况,并以代理商期望收益最大为目标,以电价波动限值和电压合格率期望值为约束,建立代理商定价策略。再次,采用双层粒子群算法求解电动汽车代理商定价策略,在底层优化中处理电价约束条件,顶层优化中处理系统约束条件。最后,在IEEE 33节点配电系统中进行仿真分析,仿真结果表明:相较无序充电,所提出定价策略优化得到的动态电价能够显著改善不同电动汽车规模下节点电压幅值的动态概率特性,使其满足电压合格率期望值约束,并保证代理商总收益随着电动汽车接入数量增加而稳定增长。

基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断

提出了基于时序模糊Petri网的电力系统故障诊断方法,重点分析了故障诊断模型的特点,给出了电网拓扑结构发生变化时模型的快速修正方法,充分合理地利用了保护和断路器动作信息的时序属性,提出了动作信息不完备情况下的纠错算法,可较好地完成继电保护的动作评价。以14节点系统为例验证该诊断方法的准确性和模型修正方法的快速性。与已有方法的比较表明,该方法诊断速度快、精度高,具有适应电网拓扑结构变化的能力,适用于大型电力系统故障诊断。

PSCAD/EMTDC与Matlab接口研究

对电磁暂态分析程序PSCAD/EMTDC与数学模型软件包Matlab之间的接口进行了研究。充分利用了PSCAD/EMTDC与Matlab 2款软件的优点,用PSCAD建立接口模型,启动Matlab数据引擎调用M文件,实现接口模型的参数设置。运用此接口,程序只需运行一次即可获取多组不同工况下的数据。同时分析一个输电线路实例,将接口程序产生的数据进行分段处理,将它作为BP神经网络的输入,进而区分开关操作和单相接地故障。仿真结果表明:接口软件的运用使得大量数据的获取变得更加容易。

计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化

当电动汽车利用车网互动(V2G)技术参与电网一次调频时,其下垂控制特性会影响原负荷频率控制的调频性能。基于此,提出了一种计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化方法。建立了含电动汽车的多区域多机组系统的负荷频率控制模型;在此基础上,针对电动汽车电池特性及二次调频出力的有效工作范围,考虑系统内机组的特性等,以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为目标函数,建立了电动汽车辅助调频与传统机组二次调频的联合优化模型,并利用粒子群优化算法进行求解。在MATLAB/Simulink中针对阶跃负荷扰动及长时间随机负荷扰动的情况,对联合优化前、后系统的动态响应进行了对比分析。仿真结果表明:所提联合优化方法能有效地改善负荷频率控制的稳态响应速度、优化系统的调频性能,并且能够保证用户对电动汽车的用电需求。

基于换电规则优化与车辆–电池组匹配的电动公交车充换电站充电优化策略

考虑电动公交车换电模式下的换电规则具有灵活性、车辆与电池组的分离,以及公交车运行中规律性与不确定性并存的特点,提出一种基于换电规则优化、电池组与车辆匹配的充换电站日前优化–实时滚动修正两阶段充电优化策略。首先,建立换电规则模型与基于换电规则的车辆换电需求和电池组充电需求模型;建立匹配指标,提出基于熵权法的车辆换电需求与电池组充电需求匹配策略。在此基础上,日前优化策略以充电费用、充电负荷波动最小为目标,对换电规则与充电功率进行联合优化;实时滚动修正策略进行日前充电功率方案修正与异常情况处理。最后,对所提出的策略进行仿真验证,结果表明:所提出的优化策略能够有效降低充换电站的充电费用,平抑充电负荷波动,应对电动公交车实际运行不确定性与异常情况,为电动公交车充换电站的安全经济运行提供有力支撑。

基于不确定性测度的居民小区电动汽车充电分时电价制定策略

针对电力市场条件下,电动汽车响应分时电价的不确定性而导致的居民负荷随机波动加剧等问题,提出了基于不确定性测度的居民小区电动汽车充电定价策略。首先,引入价格弹性系数定量描述考虑电动汽车对分时电价的响应概率,建立电动汽车充电负荷动态概率模型。其次,引入熵和越限概率对负荷动态概率波动进行测度,在保证居民小区变压器期望过载时间不越限的前提下,以电动汽车代理商的期望收益最大为目标建立定价策略模型。再次,采用双层粒子群优化算法对定价策略进行优化求解。最后,以某居民小区为例进行仿真研究,结果表明,所提出的定价策略不仅能保证代理商收益的增加,而且能够有效减小居民小区内各时段变压器过载运行的风险,降低居民小区内总负荷波动的不确定性。

城际高速路网中光储充电站的定容规划

针对大规模电动汽车在城际间出行时的充电问题,提出了城际光储充电站的定容规划方法。首先,通过构筑城际高速路网充电引导系统架构,从而实现对电动汽车和光储充电站信息的实时有效耦合。其次,基于城际高速路网车流量的统计分布数据,结合电动汽车利用充电引导系统后的充电决策,兼顾用户和光储充电站双方利益,优化了光储充电站内充电机的数量。然后,根据各站光照条件、负荷水平,优化配置光储设备容量,并且结合分时电价,提出光储充电站内能量交换策略,以提高光伏消纳水平,从而进一步节省光储充电站的设备投资、运行维护成本。最后,在含有30个光储充电站的高速路网中对所提方法进行仿真验证。结果表明,所提出的定容规划方法显著降低了光储充电站的日均寿命周期成本,且有效兼顾了用户出行体验。

基于时间约束Petri网的电网警报处理及故障诊断

充分利用警报信息的时序属性和保护断路器动作的逻辑规则,提出了一种基于时间约束Petri网的电网警报处理及故障诊断方法。介绍了电力系统警报信息间的时序关系,以及常见警报差错信息的分类。提出了时间约束Petri网方法,引入时间约束通路的概念,直观地表达了警报信息之间的时序属性。提出了警报差错信息的识别算法,有效地识别警报信息中的误报、丢失以及时序不一致等情况。对不考虑时间约束与考虑时间约束两种情况下的故障诊断结果进行比较分析。结果表明所提出的警报处理方法,更加精确地描述了故障警报信息间的逻辑关系,使故障诊断结果更加准确。

利用随机响应的低频振荡模式估计方法比较分析

电力系统随机响应中蕴含着低频振荡模式信息。比较了自相关分析、自然激励技术和随机减量技术等三种方法从随机响应中提取系统自由振荡响应的应用,然后结合特征系统实现算法估计振荡模式频率和阻尼比。通过四机两区域系统和新英格兰系统的蒙特卡洛仿真,从时间窗长、噪声水平、模式阻尼状态及多通道随机响应的模式估计方面,对比分析了三种方法的估计性能和适用性。仿真结果表明,基于自相关分析的自由振荡响应提取方法具有更好的适应性,模式估计精度优于基于自然激励技术和随机减量技术的估计方法。

基于混合模糊Petri网的电力系统故障暂态识别方法

提出一种基于混合模糊Petri网(hybrid fuzzy Petrinets,HFPN)的电力系统故障暂态信号识别新方法。该方法将小波变换特征提取、模糊逻辑和模糊Petri网相结合构成混合模糊Petri网,有效解决了单一的模糊Petri网无法识别故障暂态信号的缺陷,也改善了原有识别方法推理过程不容易被人理解的不足。对故障发生后1/4个周期内的三相电流和零序电流,应用小波变换提取小波能量,再经过模糊推理系统得到模糊值作为特征量,最后应用模糊Petri网进行识别。大量PSCAD/EMTDC仿真试验结果表明:该故障识别方法能快速准确地识别各类故障暂态信号,识别速度快,并且以概率的形式给出发生各种故障的可能性;基于HFPN的图形化表示方法清晰直观,不受故障时刻、过渡电阻、故障位置等因素的影响,对噪声信号和不同线路都具有较好的适应性。

基于双层电压信号的直流微电网协调控制策略

针对传统协调方法基于直流电压信号在不同状态运行时会造成电压偏差的问题,提出一种基于双层电压信号的光储燃直流微电网分层协调控制策略.首先,考虑直流微电网多源的特点,研究以光伏和蓄电池为主要供电电源、燃料电池为辅助供电电源的直流微电网结构,光伏发电单元和蓄电池发电单元构成光储联合发电系统,消除光伏直接接入母线造成的电压波动.综合考虑微电源发电和负荷需求的优先级,对直流微电网运行状态按照稳定电压的微电源类型进行划分.其次,为协调光伏和蓄电池出力,内层控制基于光伏和蓄电池的输出电压信号自适应变更光伏和蓄电池的控制方式.为协调光储联合发电系统和燃料电池出力,外层控制基于母线电压信号自适应变更两者的控制方式.此外在外层协调控制中,光储联合发电系统采用一种基于运行状态驱动的自适应下垂控制方法,实现并联的各光储联合发电系统运行状态的统一.最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建光储燃直流微电网模型,分别验证光储联合发电系统对光伏出力波动的抑制能力和光储燃直流微电网各运行状态的自适应切换的有效性,并与传统基于单层电压信号的协调控制方法进行对比.仿真结果表明,该协调控制策略可以保证母线电压稳定在额定值,实现独立直流微电网稳定运行.

基于线路暂态重心频率的配电网故障区段定位

针对小电流接地系统接地故障区段定位问题,提出一种基于线路暂态重心频率的配电网故障区段定位算法。在推导故障线路上游和下游导纳随频率变化关系的基础上,利用故障点两侧线路零序电流重心频率各异的特征,实现故障区段的判定。为减小快速傅里叶变换频谱分析存在的频率提取误差,采用K-means聚类算法,对各区段线路暂态重心频率进行聚类分析。当在特殊故障点时,通过补充重心频率的幅值信息确定故障区段。PSCAD/EMTDC仿真表明,无论是中性点不接地系统还是谐振接地系统,所提方法均能准确判定出故障位置。该方法只需要采集零序电流的信息,不需要各检测点时间同步,具有上传信息量少和一定容错能力的优点。

新形态城市电网保护与控制关键技术

大量分布式电源、电气化交通、储能设备的不断接入,以及城市电网电力电子化的不断推进,城市电网逐渐呈现出新的复杂形态,传统的保护与控制方法已经难以适应不断出现的新问题。近年来,研究人员围绕新形态下城市电网的保护与控制技术,提出了系列新方法、新技术,以应对城市电网新形态所带来的新问题。据此,通过分析新形态城市电网的运行与故障特征,重点剖析新形态城市电网在状态监测、故障特性、保护方法、故障定位、恢复控制及优化控制所面临的关键挑战。而后,以应对新形态城市电网保护与控制关键挑战为目标,重点论述新形态城市电网保护与控制关键技术。最后,对新形态城市电网在透明化、保护与控制协同以及新型网架组网技术领域的研究进行总结与展望。