考虑谐波严重程度的长时间尺度谐波责任划分方法

针对现有谐波责任划分方法未考虑不同谐波严重程度下责任所造成的实际影响差异,提出一种考虑谐波严重程度的长时间尺度谐波责任划分方法。考虑谐波数值分布与变化趋势两方面因素划分工况,并计算各工况综合权重量化谐波严重程度;基于典型相关性分析原理筛选长时间尺度数据,并根据谐波责任定义式估算谐波责任;结合上述综合权重获取长时间尺度综合谐波责任划分指标;采用仿真算例与实测数据进行验证,与传统方法相比,所提方法可反映各谐波源在长时间尺度下不同次数谐波造成的累计影响,更适用于谐波精准治理与公平奖惩工作。

基于时空图卷积神经网络的强迫振荡定位与传播预测

振荡源定位与传播预测是抑制强迫振荡和保证电力系统稳定的关键。现有方法未能充分利用电网的空间拓扑信息和振荡的时序特征,限制了定位和预测的精度。因此,该文提出一种基于时空图卷积神经网络的强迫振荡定位与传播预测方法。首先,根据节点特征和拓扑信息构建图数据,考虑到强迫振荡传播的快速性,通过切比雪夫多项式扩大节点空间感受野,提取振荡空间特征。同时,利用门控循环单元网络提取多个节点振荡数据的时序关联,通过时空图卷积单元融合空间和时序特征。然后,将定位与传播预测分别建模为分类和回归问题,训练时空图卷积神经网络模型。算例分析表明,所提方法具有更高的准确率,且在噪声和部分节点数据缺失的情况下依然具有较好的性能。

电力信息物理系统中信息系统物理化的建模及分析方法

该文基于信息系统物理化的设想提出电力信息物理系统(cyber-physical power system,CPPS)中的信息流建模和计算分析方法。采用连续时间函数来刻画信息流的特征,并定义信息网络运行参数为流量累积函数、信息流速和时延。首先,基于遍历法搜索出信息流路径,建立信息流速矩阵的范式;然后利用改进的网络演算(network calculus,NC)特性赋值流速矩阵的元素;进一步采用流量累积函数表征信源数据发送规律,从而显式求解时延上界。最后将提出的信息流建模方法应用于智能变电站自动化系统的时延计算,通过与OPNET的仿真结果相比较,验证所提出模型的有效性,而且该方法可以提供定量分析指标以优化变电站组网方案设计中的信息流分布。

弹性电网关键技术研究的进展与展望

现代电网发展日益复杂、新的供电威胁与日俱增,特别是在处于大量新能源系统并网发电的发展潮流中,传统的电力系统在遭遇突发冲击或扰动时会显得格外脆弱,已不能满足用户或电力企业愈发严格的用电质量要求。为了使电网在小概率-高损失的事件中仍能保持基本的运行功能,具备抵御性、适应性以及快速恢复能力的“弹性电网”得到了众多学者的青睐,其可有效提高系统的弹性恢复力,增强系统的抗灾抗扰动能力,进而提高系统的整体运营能力。着眼于弹性电网的优化策略,基于弹性恢复力理论阐述了弹性电网的基本架构,根据系统弹性提升的方法分析了发展弹性电网所用到的关键技术,从传统电网到未来电网的演化过程中展望了弹性电网的发展趋势。

新型电力系统面向云边端架构的安全访问控制技术研究

新型电力系统的建设正朝着云边端一体化方向发展,云边端架构带来灵活性和可扩展性的同时,也带来了数据隐私安全、非法操作、缺乏标准化集成方案等问题。基于此,文章提出一种结合云边端架构特点的基于属性的安全访问控制方案(cloud-edge-device attribute-based access control,CED-ABAC),方案通过边缘融合终端进行重加密,既保护数据安全,又减轻终端设备的通信开销,在策略授权方面,使用可扩展的访问控制标记语言(extensible access control markup language,XACML)设计授权策略和策略匹配算法,实现对多终端访问控制策略的同时下发,更高效地解决标准化集成问题。同时通过实验仿真,证明CED-ABAC方案的效率和性能相比于已有方案具有明显优势。

新型电力系统中的规划运营与电力市场:研究进展与科研实践

“碳达峰、碳中和”战略目标下,能源结构清洁化—可再生能源并网比例不断提高、能源要素多元化—发输配用各环节海量灵活性资源接入两大趋势带来的挑战,对电力规划、调度运营、电力市场产生了重大影响。规划中如何综合考虑海量运行场景与多元化要素,运营中如何高效调度多样灵活性资源,市场如何设计机制激励主体提供灵活性,都是新型电力系统建设亟待解决的问题。该文从电力规划、调度运营、电力市场3个层面出发,对近年来新型电力系统中规划运营与电力市场的相关研究进展进行系统梳理,涵盖基础理论、机制设计、应用研究、系统研发等多类型研究文献。进一步从规划、调度、市场3个方面展望未来研究趋势,如新型要素接入下的电网韧性、电碳耦合调度理论与高效求解技术、辅助服务与容量市场交易品类、考虑储能等新型主体的市场交易机制等,以期为我国新型电力系统的建设提供有益参考。

基于有源消弧暂态衰减信息的配电网接地故障跟踪检测方法

现有配电网单相接地故障检测技术缺乏消弧过程的故障程度跟踪与选线能力。该文充分利用消弧过程中的暂态信息,建立考虑线路参数不对称的集总参数等效模型,论证消弧过程零序电压衰减直流特征的物理意义,提出考虑快速消弧的配电网故障检测新方法,对于低、高阻接地故障均有较高的检测灵敏度。实际应用中,仅需观测消弧全补偿电流投切过程中零序电压及零序电流波形,即可实现过渡电阻测量、故障程度跟踪与故障选线,具有瞬时性故障实时跟踪、故障检测与故障消弧同步进行的优势,操作简单、易于实现。仿真实验证实了方法的有效性,为配电网故障检测提供了新的理论依据。

多电压等级配电系统智能软开关协同配置

配电网逐步发展成为光伏、电动汽车等新型源荷的主要承载平台,面临的电压越限和线路过载等问题逐步加剧。柔性配电装置具有良好的调控能力,成为提高配电网运行灵活性的有效手段。已有的柔性化升级主要面向中压或低压配电网,多电压等级配电网柔性互联的潜力被忽视。因此,该文开展多电压等级配电系统智能软开关协同配置方法研究。首先,提出多电压等级配电系统智能软开关协同配置策略;其次,在计及源荷不确定性影响下,考虑源荷典型场景的概率化波动,建立多电压等级配电系统智能软开关协同配置模型。最后,为实现大规模优化配置模型的可靠收敛,采用凸差规划算法进行求解。选取实际配电网算例对优化配置模型和求解算法进行验证,结果表明,所提方法可以有效解决多电压等级配电系统智能软开关协同配置问题,支撑配电网承载高比例新型源荷,在提高系统运行安全性的同时具有更好的经济效益。

计及源荷不确定性的电力系统静态电压稳定极限预警方法研究

针对源荷双侧不确定性问题,对电力系统静态电压稳定极限进行预警研究。首先通过数学推导与理论分析证明快慢系统在分叉及噪声双重诱导发生临界转变的过程中,系统变量的方差系数趋势变化显著。由于存在噪声诱导失稳,电压变化趋势观测难度增大,固定阈值趋势检测方法会失效。其次,对新能源电力系统节点电压的临界转变特点和扰动情况进行分析,提出基于临界转变电压崩溃预警方法。针对噪声导致的趋势预测困难问题,基于量测数据,利用贝叶斯变点检测,对节点电压的方差进行实时监测,并根据贝叶斯变点检测得到的概率在趋势发生显著变化之初预警节点电压崩溃,并通过仿真计算验证该方法的有效性。

电力系统在线安全稳定计算分析技术综述与展望

在线安全稳定计算分析技术是电力调度部门准确感知电网实时运行状态并做出正确评估决策的重要支撑。随着新型电力系统动态特性愈发复杂与随机,以稳态、非同步量测数据为基础的传统在线安全稳定分析体系逐渐表现出实时性和准确性上的不足,而以动态、同步相量量测数据为基础的新一代在线安全稳定分析技术愈发受到国内外相关科研及工程领域的关注。基于此,该文就实时状态感知、动态参数辨识和在线稳定评估3个核心组成部分对现有在线安全稳定计算分析体系所涉及的关键技术及瓶颈难题进行综述,并进一步提出新一代在线安全稳定计算分析技术的总体框架和未来研究方向,以期为新型电力系统安全稳定运行提供可靠技术保障。

风电集群汇集的共享储能虚拟惯量补偿控制策略

针对大规模风电并网导致系统惯量削弱问题,提出风电集群汇集的共享储能虚拟惯量补偿控制策略。首先,计算风电集群惯量削弱量及共享储能电站的惯量补偿目标;然后,根据惯性响应的基本物理意义,定义储能装置的虚拟惯量;接着,探明其时变特性,求解储能虚拟惯量时域过程,确定储能电站以及各储能单元虚拟惯量补偿目标,提出各储能单元补偿目标动态设置控制参数的控制策略;最后,通过Matlab/Simulink仿真,验证了所提策略在不同储能配置容量、不同风电渗透率下均具有良好控制效果和适应性。

基于数据-模型混合驱动的电力系统机电暂态快速仿真方法

数据驱动建模方法改变了发电机传统的建模范式,导致传统的机电暂态时域仿真方法无法直接应用于新范式下的电力系统。为此,该文提出一种基于数据-模型混合驱动的机电暂态时域仿真(data and physics driven time domain simulation,DPD-TDS)算法。算法中发电机状态变量与节点注入电流通过数据驱动模型推理计算,并通过网络方程完成节点电压计算,两者交替求解完成仿真。算法提出一种混合驱动范式下的网络代数方程组预处理方法,用以改善仿真的收敛性;算法设计一种中央处理器单元-神经网络处理器单元(central processing unit-neural network processing unit,CPU-NPU)异构计算框架以加速仿真,CPU进行机理模型的微分代数方程求解;NPU作协处理器完成数据驱动模型的前向推理。最后在IEEE-39和Polish-2383系统中将部分或全部发电机替换为数据驱动模型进行验证,仿真结果表明,所提出的仿真算法收敛性好,计算速度快,结果准确。

电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定问题

面向国家能源安全和双碳战略的重大需求,大规模多样化的电力电子装备以不同的形式和功能参与到现代电力系统源-网-荷各环节中,受多样化电力电子装备多时间尺度时变动态影响的电力电子化电力系统稳定机制发生根本性改变。近年来,国内外电力系统中持续出现与电力电子装备相关的各种机理不明的振荡事故,表现为振荡频率范围较宽的多时间尺度时变动态问题,严重威胁电力电子化电力系统的安全稳定运行。该文从多样化电力电子装备原始特征出发,归纳电力电子化电力系统多时间尺度时变动态基本特性,并分别从小干扰建模和动态稳定分析归纳对不同理论方法的基本认识,随后从适用于电力电子化电力系统多时间尺度时变动态小干扰稳定快速分析计算为根本目标,凝练基于线性周期时变理论小干扰建模和动态稳定直接分析的研究思路。

基于PSTSO多目标优化储能系统功率分配

为提高电池储能系统的功率分配合理性,提出基于状态优先的金枪鱼群优化PSTSO(priority of status tuna swarm optimization)算法的储能系统功率分配策略。首先设定了3个储能系统功率分配的评价指标,其次建立储能系统的运行成本、储能单元的健康状态SOH(state-of-health)损失、储能系统的荷电状态SOC(state-of-charge)一致性的数学模型,最后在满足系统功率平衡和SOC上、下限约束条件下,采用PSTSO算法进行功率分配。算例分析结果表明,所提策略可以有效减少电池单元充放电次数,降低电池单元的容量损耗,且保证储能系统的SOC一致性好。

实现配电变压器效率最大化的治理方法研究

铁损、铜损是影响配电变压器效率的基本损耗,尤其当三相负荷不平衡发生时还会带来附加损耗。为实现配电变压器效率最大化,结合低压供配电系统三相幅值和功率因数均不平衡的现状,通过数学建模对影响配电变压器效率的因素进行理论分析,并建立三相负荷不平衡度与配电变压器效率关系的度量式,基于联合机制提出实现配电变压器效率最大化算法。通过算例与实验法对所提理论进行验证分析,结果表明,通过治理中性线电流可以有效提高配电变压器效率。结合实验结果提出了实现配电变压器效率最大化的改良措施。

基于残差生成器的并联逆变器暂稳态补偿策略

针对孤岛微电网中所存在的因负载投切、不平衡负载等扰动造成的电能质量问题以及因线路阻抗不匹配造成的无功不均分问题,提出一种基于残差生成器的暂稳态性能补偿控制策略。基于逆变器并联系统中各逆变器的状态空间模型设计残差生成器,产生残差r(s),并通过低通和高通滤波器生成基波残差和非基波残差;然后,从扰动和线路压降对消的角度设计暂态补偿控制器Q_(1)(s)和稳态补偿控制器Q_(2)(s),并根据本地信息推导两个控制器的具体表达式,实现扰动抑制和逆变器并联系统的无功均分,抑制环流,并补偿线路压降;最后实验验证所提策略的有效性。

基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路

传统的串并联开关电容型均衡电路在工作过程中会产生影响电路可靠性的冲击电流,为了改善该问题对电路性能的影响,同时提升电路的均衡速度,提出一种基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路。电路的LC谐振单元由均衡电容串联电感元件组成,所有开关器件均工作在零电流开关模式下,这将有效降低开关损耗,并有效抑制电路中的冲击电流,从而延长开关器件的使用寿命,提高电路的可靠性。所提出的均衡电路采用两个LC谐振单元作为储能元件组的组间均衡支路,可以同时实现储能元件单体与单体之间以及储能元件组与组之间的均衡,在保证均衡精度的同时,有效地提升电路均衡的速度。详细地分析了电路的特点与工作原理,通过搭建仿真平台,将所提出电路与现有的同类型均衡电路对比,验证了所提出均衡电路对均衡速度的提升作用。搭建了五个串联超级电容的实验平台,实验结果表明,所提出的电路可以提升55.85%的均衡速度,并且对冲击电流有显著的抑制作用。

微电网对称故障条件下差异性潮流补偿控制策略

独立微电网负荷侧发生故障将导致故障区域功率供需失衡及电压跌落,在具有较高馈线阻感比的微电网中采用传统无功补偿的方法并不能有效解决上述问题。为此,提出一种基于微源馈线阻抗的差异性潮流补偿控制策略,即利用微源冗余功率增加有功功率输出补偿故障区域所需潮流,以改善故障区域功率平衡并抑制电压跌落,同时基于各微源馈线阻抗的差异性计算潮流补偿系数并根据故障区域所需功率动态调整潮流补偿参考值,以优化故障潮流分布并减少馈线损耗。最后,通过仿真和实验验证所提控制策略的有效性。

经LCC-HVDC输电送出系统单端混合等值计算

现有电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)输电系统动态等值计算依赖于送受端电压同步实时量测,无法实现经LCC-HVDC输电送出系统的单端暂态等值计算。论文基于直流系统动态相量等值计算框架,提出仅基于逆变侧单端交流电压信息的经LCC-HVDC直流输电送出系统的等值计算方案,论证整流侧准稳态模型+逆变侧动态相量模型的混合等值计算框架的可行性,解决换相失败准确判别等关键问题,仿真对比分析了多场景故障,证明所提出的计算框架在送端交流系统信息缺失的情况下,能实现受端交流线路故障暂态大扰动下经LCC-HVDC输电送出系统响应的准确实时计算。

基于自适应小波变换与HHT的混合储能容量配置

混合储能系统能有效缓解风电输出功率强波动性与随机性造成电网频率不稳定问题。本文以蓄电池和超级电容组成的混合储能系统为研究对象,提出了一种混合储能容量配置方法。该方法首先采用自适应小波变换对风电输出功率进行功率一次分配,得到满足条件的并网功率和储能功率。然后采用HHT变换对储能功率进行分解,得到一系列波动功率分量以及各分量的瞬时频率。再根据瞬时频率确定分界频率,将高于分界频率的功率分量分配给超级电容,剩余的功率分量分配给蓄电池。最后根据蓄电池与超级电容各自的储能功率,对储能系统的额定容量与额定功率进行配置。该仿真结果表明,本文采用自适应小波变换与HHT变换能够有效地将风电输出功率进行分解,实现风电输出功率的平抑与混合储能系统的容量与功率配置。