基于SM2的电力广域测量系统安全认证方案

电力广域测量系统作为智能电网监测的重要部分,其安全至关重要。因此,为了保证电力广域测量系统中通信数据的完整性和机密性以及系统内部各个终端设备之间的通信安全,提出一种基于SM2算法的电力广域测量系统安全认证方案。该方案基于SM2算法以及数字证书技术实现相互认证,提高智能电网设备中PMU设备之间的数据通信安全性和可靠性。最后,通过安全分析和实验评估表明,该方案能够有效抵御中间人攻击、重放攻击、长时间窃听等多种攻击。

面向广域测量系统的RBAC扩展模型研究

广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)是新一代智能电网的重要组成部分,访问控制对于维护WAMS的系统安全十分重要。针对传统RBAC模型在复杂业务权限控制中的不足及WAMS中设备的特点,引入了被访问对象类型的属性和权限约束模块,对传统的RBAC模型进行改进。该模型使WAMS的访问控制更加灵活,角色管理更加方便。

轻型广域测量系统及其在中国的应用

大扰动后高、低压电网动态响应具有强相关性。通过对低压电网动态行为实行同步监测,不仅可掌握配电系统的详细动态,也能在一定程度上实现主网的动态监测。基于此,提出了轻型同步相量测量单元(PMU Light)与轻型广域测量系统(WAMS Light)的概念,对低压电网进行同步监测,并辅以一定的信号处理手段,实现本地及部分全局动态行为的同时监测。以PMU Light为测量手段,建成了国内首套WAMS Light,涵盖六大区域电网,记录了大量就地扰动和大扰动后电网的响应数据。目前,该系统已成为中国高校及科研院所开放获取电网动态响应实测数据的直接平台。WAMS Light成本低、安装方便、便于广泛布置,将其与常规广域测量系统相配合,可建立涵盖高、低压电网的全景式同步监测系统。

广域测量系统的延迟分析及其测试

简要介绍了电力系统中基于全球定位系统/相量测量单元的广域测量/监视系统(WAMS)的体系结构,分析了延迟产生的机制并指出了影响实时性的主要因素,提出广域测量系统的延迟评估模型;根据评估模型建立了基于TCP/IP协议广域网络下的WAMS通信延迟测试方法;通过实测获得了基于国家电力数据网(SPDNet)的WAMS的通信延迟特性。根据该延迟评估模型和测试体系,能够有效、合理地进行WAMS的相量测量单元优化选点和通信布局的权衡,并进一步为广域实时动态监测和控制奠定基础。

广域测量系统在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(Wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用。通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究。

广域测量系统研究综述

广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求,利用全球定位系统GPS(GlobalPositionSystem)时钟同步,进行广域电力系统状态测量。回顾了国内外WAMS的发展概况,介绍了WAMS的结构,对现有功角和相量测量原理进行了比较,最后论述其同步故障录波、引入状态估计、功角监视等应用功能及发展趋势。

基于同步相量测量技术的广域测量系统应用现状及发展前景

同步相量测量技术可对广域分布电力系统的电气量进行实时测量,为大型电力系统的安全分析和稳定控制提供了新的契机。卫星授时、电力通信网络和数字信号处理技术的快速发展为同步相量测量技术的应用提供了必要的基础。文章介绍了以同步相量测量技术为基础的广域测量系统(WAMS)的发展概况,在体系结构、相量测量单元(PMU)分布、通信通道的选择、中心站功能设计等方面进行了分析。在回顾目前国内外WAMS工程应用情况的基础上,集中介绍了WAMS现有的在线监测、分析与控制功能,并展望了WAMS在未来电力系统闭环控制中的应用前景。

关于广域测量系统及广域控制保护系统的评述

评述广域测量系统及广域控制保护系统的构成、关键技术及应用领域,提出广域测量预警控制系统的概念。分别讨论了基于纯相量测量单元(PMU)数据的应用功能,以及结合PMU数据与模型仿真结果的应用功能。在此基础上指出广域测量预警控制系统理论和应用的瓶颈及可能的解决途径。

基于广域测量系统的改进电网拓扑结构识别

电网拓扑分析是许多电力系统分析软件的基础。目前对于电网拓扑分析,方法众多,但大都是基于SCADA/EMS系统提供的开关信息量来进行,难以满足电力系统分析软件对实时性的要求。以树搜索法中的广度优先搜索为例,在进行初始网络拓扑分析的基础上,提出一种基于广域测量信息的网络拓扑分析方法,并用于非故障情况下及故障后的实时网络拓扑追踪。最后利用Matlab编制相关程序,并对BPA得到的IEEE 9节点系统仿真数据进行分析处理。结果表明:该方法在非故障情况及各种故障形式下,利用相量测量单元提供的不同信息进行分析运算,均具有良好的通用性和实时性,可满足电力系统对电网实时拓扑分析的要求。

基于Hadoop的广域测量系统数据处理

为解决目前广域测量系统(WAMS)海量数据处理中存在的数据冗余、处理效率低等问题,设计并实现了一个基于Hadoop的WAMS数据处理云计算平台。首先,给出了平台的体系结构。其次,设计了基于Hadoop分布式文件系统(HDFS)存储的WAMS海量数据加载方法和利用MapReduce模型实现多个文件数据的并行抽取、转换和加载(ETL)操作流程。提出了结合MapReduce的MPApriori数据挖掘算法,用于高效地挖掘出连锁故障时各站点之间的相互影响。最后,通过对区域电网WAMS实际数据进行处理,验证了Hadoop处理海量数据的高效性。所述平台适用于高性能局域网络连接的计算机集群对海量电网数据进行文件数据处理。

基于广域测量系统的次同步振荡在线监测预警方法

及时发现并采取措施消除电力系统中的次同步振荡,对保障机组安全和电力系统稳定运行都非常重要。结合相量测量单元的工作原理,详细分析了电力系统中次同步频率成分对同步相量测量结果的影响,指出次同步振荡的存在相当于是对同步相量的幅值和相位进行调制。在此基础上,给出了基于相量测量单元上传的同步相量测量结果和励磁电流测量结果实现次同步振荡的在线监测分析与预警方法。华北电网广域测量系统记录的实际算例表明,文中所述方法可靠、有效。

基于广域测量系统和CELL理论的强迫振荡在线感知与定位

为了快速准确地定位电网强迫功率扰动源,根据"先感知,再分类,后定位"的思想,提出基于广域测量系统的空间特征椭球和决策树混合定位扰动源的新方法。通过对比分析不同强迫功率振荡信号,将实测的不同受扰轨迹信息映射到多维特征椭球,通过计算椭球的空间形状及其形态参数变化,实现强迫功率振荡态势的定量化描述;在抽取空间椭球特征参数的基础上,将不同扰动下强迫振荡瞬态阶段的特征椭球参数形成决策树样本集,利用C4.5算法离线训练,在线匹配以快速分类定位扰动源。算例结果表明,该方法可以在强迫功率振荡瞬态阶段快速分类定位不同扰动源,定位振荡主要参与机组和负荷的准确率很高。

利用广域测量系统定位大电网中短路故障点的方法

研究基于广域测量系统的电网中故障点的定位方法,对于快速实施电网故障后的自动控制策略具有重要意义。当电网中发生短路故障时,针对在短路故障点产生的暂态扰动变量向电网中广泛传播的特点,提出一种利用暂态扰动变量波形相似度确定电网中故障点的方法。具体作法是:利用广域测量系统获取电网中不同测量点在一段相同时间段内的电压局部极大值和极小值及其对应的时刻数据,利用Hermite函数拟合出电压极大值和极小值曲线并相加,提取各测点的电压暂态扰动变量;利用波形相似度函数计算相邻测点间该扰动变量的传播时差,结合相邻测点间已知的线路长度计算扰动变量行波的波速并确定故障点。通过一个2机无穷大系统的仿真实验,验证了该方法的正确性和准确性。理论分析和仿真实验结果表明,该方法需要安装的测点数量少,不仅可以节省投资,而且可快速确定故障点。

基于广域测量系统的状态估计研究综述

广域测量系统(WAMS)的逐步发展给电力系统在线分析方法提供了一个新思路。针对 WAMS测量精度高、具有同步相量测量功能以及数据传输快等特点,分别从引入高精度节点电压相量量测的状态估计算法、引入高精度支路电流相量量测的算法、引入全部WAMS量测的算法以及其他与WAMS状态估计相关的问题等4个方面,介绍了目前引入WAMS量测的各种状态估计算法;并详细分析了各种算法的优缺点和适用范围,从工程应用出发研究其可行性,对部分算法给出了改进措施。讨论了WAMS的不良数据检测与辨识问题、相量测量装置(PMU)的最优配置问题以及基于PMU的动态状态估计和谐波状态估计等与WAMS状态估计相关的其他问题。

基于广域测量系统的混合量测状态估计算法

针对当前广域测量系统(WAMS)测量点少、无法进行状态估计的问题,提出利用量测变换的方法将数据采集与监控系统(SCADA)支路功率量测转换成等效电流相量量测,与WAMS量测组成混合量测系统,并提出了直角坐标系下混合量测的状态估计算法。理论分析和算例表明该算法具有常数的雅克比矩阵和信息矩阵,而且信息矩阵能够针对节点电压相量的实部和虚部进行解耦处理。该算法收敛快速,属于线性收敛,且基本不受系统规模的影响。此外,本文还研究了该算法对有注入功率节点的处理,不同R/X值对该算法收敛情况的影响以及PMU量测值对估计结果精度的影响分析。

计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下,基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞,这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响,从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器(TCSC)非线性控制器稳定特性的影响,基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性,线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。

基于广域测量系统的电力系统多摆稳定性评估方法

电网规模的扩大使电网稳定性问题更加突出,电力市场运行机制也迫切要求稳定分析的定量化。广域测量系统(WAMS)的出现为电力系统多摆稳定性评估提供了新的契机。该文基于WAMS提供的系统实时同步运行轨迹,根据发电机动能-功角曲线定义了曲率矢量,并分析了其与单机稳定性的关系。通过理论推导证明了这种关系的有效性,提出将该曲率矢量作为单机稳定测度函数,进而提出一种系统稳定识别判据。最后分别在IEEE-9节点系统和电科院6机22节点系统上进行仿真,仿真结果验证了该判据的有效性。

广域测量系统通信主干网的风险评估

根据电力系统中广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)通信主干网的自愈环形结构特点,以一个具代表性的4节点2纤双向通道环网为例,通过定性分析和定量计算相结合,提出了WAMS通信主干网的风险评估模型和计算方法。该模型将风险评估涉及的资产、威胁、脆弱点和风险影响4大要素有机融合。采用可靠性分析方法计算出风险事件发生的概率,借鉴层次分析法中构建比较判断矩阵实现风险影响值的量化计算,从而得出通信主干网的风险综合值。计算结果表明所提出的方法具有良好的实用性和可操作性,可用于后续的评估工作,并为电力系统制定安全保护策略提供了依据。

基于广域测量系统的发电机强励控制方案

基于扩展等面积准则(EEAC),分析了发电机强励控制对电力系统暂态稳定性的影响机理和作用规律,并指出:强励机组、强励控制量、强励启动和退出时刻是发电机强励控制效果的主要影响因素;如果不能选择合适的机组进行强励控制或者未能在恰当的时机启动和退出强励控制,则强励控制将有可能反而不利于系统稳定。在此基础上,提出了一种基于广域测量系统的发电机强励控制方案,以克服传统强励控制方案对上述因素考虑的不足。基于实际南方电网系统的仿真结果表明当通信时延在0.3s以内时,上述广域强励控制方案可以保持良好的控制性能,有效提升系统的暂态稳定性。

基于广域测量系统的电力系统动态仿真验证策略

对后验仿真准确度的研究是电力系统仿真可信度研究的重要组成部分,但当仿真与实测有差异时,如何进行仿真验证工作成为一个难题。根据广域测量系统(WAMS)能够提供独立于模型和参数的动态过程同步数据的特点,提出了基于WAMS的电力系统分层分块的动态仿真验证策略。分层策略利用电网由不同电压等级所组成的特点将电网分层,在不同层次上进行仿真验证;分块策略则是利用电网结构按照元件和区域的思想将系统进行解耦来实现仿真验证。通过上述策略,将WAMS量测值作为电网数值仿真的动态等值输入,实现了仿真的解耦,缩小了定位引起仿真误差元件的区间。结合电力系统仿真软件PSS/E给出了基于WAMS的分层分块仿真验证策略的工程实现途径。