新型电力系统仿真工具研究初探

能源转型背景下,新型电力系统中高比例可再生能源和高比例电力电子设备接入的特征将深刻改变电网形态和运行特性,对仿真理论研究和先进仿真工具研发提出了新的需求。文中梳理了现有仿真软件、仿真体系在应对新型电力系统稳定特性变化、仿真分析时空尺度和跨度增大,以及电力系统数字化发展过程中电网智能分析运行控制体系构建3个层面上的需求与挑战。分析现有仿真技术的特性,指出当前仿真工具存在的不足。最后,理清仿真工具发展趋势,提出新型电力系统仿真技术框架,并就目前仿真工具需要关注的潜在技术发展要点进行展望。

基于隐马尔科夫修正的光伏中长期电量预测及调度计划应用

构建高精度的光伏中长期可用电量预测模型,对电力市场调度模式下的月度计划制定具有重要意义。为此,首先建立了基于差分自回归移动平均模型的光伏发电可用电量预测统计模型,实现了横向逐月移动的未来年际预测;然后,考虑光资源月度的差异性和同季节的平稳性,提出了基于隐马尔科夫模型的光伏发电可用电量预测修正方法,实现了纵向同月递推的差异月度预测修正。基于新疆电网某地区光伏运行数据,对方法的有效性进行了验证,结果表明所提出方法预测精度较高。最后,通过在新疆新能源月度计划控制系统中进行应用,实现了月度计划和日前计划动态滚动跟踪相结合的调度计划模式,满足了调度生产运行的需求。

电力系统继电保护整定计算中运行方式的组合问题

阐述了继电保护原理,介绍了整定计算方法,重点分析了整定计算运行方式存在的问题及优化措施,以期能够推动电力行业欣欣向荣。

基于GA-WNN模型的光伏中期功率预测研究

为解决光伏发电存在限电情况下,光伏中期功率预测结果偏小导致预测精度降低的问题,提出了一种基于光伏可用功率的遗传算法(GA)优化小波神经网络(WNN)的预测模型。GA-WNN模型在预测日的相近日期内覆盖晴天、雨天、多云等多种天气类型,通过模糊C-均值聚类算法辨识限电情况,并将光伏可用功率作为训练目标,建立了WNN光伏中期预测训练模型。GA-WNN模型以预测日获取的光伏数值天气预报作为输入,经过训练后可以直接预测未来1~10 d的光伏中期功率。通过新疆某光伏运行电站的实际运行数据进行验证,预测精度达96%以上。将GA应用于WNN预测模型中,可显著提高光伏中期功率预测精度。

持续性灾害下风险感知的光网络业务恢复算法

【目的】地震等自然灾害具有持续性和大范围的特性。灾害在发生过程中会持续性损伤光网络的链路资源,造成其链路风险不断变化。面对持续变化的链路风险,业务恢复规划不当可能导致恢复业务再次发生故障。从业务角度来看,重复故障将导致数据传输的多次中断,且随着灾害发生,后续的链路状态损伤加剧可能导致无法恢复此业务。从网络管控方面来看,重复恢复会造成算路资源浪费,占用其他业务的恢复资源。同时,由于业务传输的数据重要性不同,不同业务对传输可靠性的需求存在差异,在发生故障时,高重要度业务应优先恢复。因此,在大规模持续性灾害场景下,综合考虑灾害对链路风险的持续性影响以及不同业务对路径可靠性需求的差异性进行业务恢复是一个值得研究的问题。文章针对此问题提出了一种持续性灾害下基于链路风险感知的业务恢复算法——动态链路风险重路由算法(DLRRA)。【方法】首先,针对业务重要度和链路风险,文章建立了业务重要度与链路风险评估模型,并在此基础上提出了优化目标路由可靠度。DLRRA结合优化目标充分考虑了灾害对链路持续性影响造成的链路风险度变化,通过优先为高重要度的故障业务分配低风险的恢复资源,避免了在灾害持续发生过程中同一高重要度业务发生2次故障的风险。【结果】仿真结果表明,DLRRA恢复的首次业务较传统算法的2次故障概率降低了11%,且在高负载下的平均重要度提高了10%。【结论】因此,该算法有效避免了持续性故障造成的业务多次中断带来的损失,保证了重要业务在灾害环境中的持续稳定运行。

基于改进NSGA-Ⅲ的微电网储能多目标优化配置

为提升微电网中储能配置的可靠性与经济性,提出一种基于改进NSGA-Ⅲ算法的微电网储能系统容量多目标优化配置方法。构建了微电网储能容量配置双层优化模型,外层以储能一次投资成本最小为优化目标,内层以微电网综合运行成本最小、负荷缺电率最小和可再生能源利用率最大为优化目标;在传统NSGA-Ⅲ算法中嵌入Levy理论和一个区域角度量化机制,使其更加适用于所提直流微电网储能容量双层优化配置模型的寻优迭代求解,并结合典型日数据,仿真验证了所提模型及算法的有效性。

基于风险均衡度的电力光网络主备路径时延差优化路由算法

为了解决现有路由算法不能同时兼顾电力通信业务保护需求和弹性光网络路由与频谱分配的问题,提出了电力通信光网络主备路由数学模型来描述业务主备路径时延差和全网风险均衡度等优化目标与条件约束;然后依据该数学模型提出了一种基于风险均衡度的主备路径时延差优化路由算法。所提算法为电力通信业务寻找一对低时延差且风险均衡的主备双路由。实验结果表明,所提算法为业务分配主备路由时,不仅可以保证较低的主备路径时延差和阻塞率,在风险均衡度方面也表现优异,风险均衡度值最低。

马尔科夫修正的组合模型在新疆风电中长期可用电量预测中的应用

为满足发电侧定期开展可再生能源可用电量的安全校核、机组负荷及交易电量的市场化优化配置要求,实施区域化可再生能源可用电量预测具有重要的理论及工程实践意义。提出了基于马尔科夫链的熵值法组合预测方法,以新疆风电近5年实际运行数据作为样本,通过MATLAB软件对可用电量预测模型进行了验证分析。为此,首先搭建了单一灰色GM(1,1)预测模型和三次指数平滑预测模型,其次利用熵值法将单一预测模型进行了权重组合预测,最后借鉴马尔科夫链方法对熵值法组合预测结果予以修正后得出了未来一年的可用电量预测值。结果表明,采用该预测方法获得的月度可用电量预测值满足电力调度的预测精度要求,验证了所构建预测模型的正确性及有效性。

基于改进Faster RCNN的交直流大电网调度自动巡航方法

以提升交直流大电网电量供应能力,提出基于改进Faster RCNN的交直流大电网调度自动巡航方法。该方法采用大电网态势感知单元获取交直流大电网运行数据,利用改进Faster RCNN模型提取大电网运行数据特征并构建大电网运行状态数据库,依据该数据库内电网运行状态数据建立点位态势评估指标体系和生成运行域,和电网态势评估指标体系对大电网进行环保性和安全性评估;将评估结果输入到调度巡航决策单元内,通过判断巡航适应性,执行运行域调度巡航或者人工调度巡航,将运行域调度巡航结果输入到控制单元内,利用控制单元实现大电网调度控制。实验结果表明:该方法在大电网调度自动巡航时的鲁棒损失函数数值较小,自动巡航能力较强;提取大电网运行数据特征较为准确,且可有效提升交直流大电网备用电量,应用效果较佳。

新能源汇集地区次/超同步振荡监测告警及控制系统研究

天中±800kV特高压直流送端(新疆哈密地区)是风、光、火打捆经直流送出的复杂系统,存在较高的次/超同步振荡的风险。针对新疆电网新能源汇集地区次/超同步振荡现有监测告警系统不足之处,提出了改进方法和优化方案,建立了监测系统三道防线和告警系统两个平台;针对现有稳控系统不足之处,提出了振荡定位方法和改进切机方案,建立了稳控系统三道防线。改进后的监测告警及控制体系能对振荡进行实时监控、及时告警并进行快速抑制,提高了电网运行可靠性。

智能化技术在电气工程自动化控制中的应用

本文首先针对智能化技术的概念加以阐述,并在对概念深刻理解的基础上探讨了智能化技术在电气工程自动化控制中的应用。当前智能化技术主要应用在自动化产品的性能的优化设计、电气故障检修和自动化控制系统中,主要优势为能够减少作业人员的工作量,最终降低作业人员的工作强度。

基于正负效益的储能削峰填谷容量配置

系统负荷的波动一定程度上限制了风、光发电并入电网,不利于对新能源的开发利用。分析了风光发电出力反调峰特性,提出利用储能装置对系统负荷进行削峰填谷,来减小系统负荷的波动幅度,拟合了风、光电出力与负荷特性,消纳更多新能源。建立了储能装置对系统负荷削峰填谷与相应配置储能容量间的数学模型,并以经济性为目标,储能的成本及寿命等问题为约束条件,综合储能带来的电量效益、环境效益、运行效益等,配置最优的储能容量,使储能达到经济实用效果。最后,以某区域风光互补发电系统配置储能容量实例进行对比分析,证明此储能配置数学模型的可行性。

考虑风电机组频率保护的送端电网有序高频切机策略

对于可再生能源占比较高且功率通过多回高压直流大量外送的送端电网,高压直流闭锁将引发高频问题,高频切机是抑制送端电网频率升高的重要控制措施。在考虑风电机组高频保护和直流闭锁后线路有功功率变化的基础上,提出了一种高频切机方案整定方法,并将其分解为首轮单次切机总量子模型和分轮次切机量优化整定子模型。综合利用线性插值法和摄动法求解各轮次切机量,并结合二元表进行灵敏度分析,优化高频切机方案。通过中国省级电网算例验证了所提高频切机方案的有效性,并校核了所提方案在不同运行方式下的适应性。

室内非朗伯型可见光多径无线信道特性研究

在很大程度上,室内可见光通信系统的表现受到可见光多径传播信道的影响.已有研究尚局限于表征朗伯型光源波束配置下可见光无线信道特性,客观上忽视了对光源波束维度潜在差异化影响的关注与讨论.不同于已有研究,本文重点聚焦于非朗伯型波束条件下可见光无线信道的多径传播效应.为便于同传统朗伯型信道进行比较分析,本文主要从信道脉冲响应、信道频率响应以及信干噪比等方面进行量化表征.为不失一般性,在经典中型尺寸室内应用场景中,本文引入了两种典型的非朗伯波束进行量化建模分析.较之于朗伯波束,量化结果显示在信干噪比方面,两种非朗伯波束可分别引入约1 dB的增益及4 dB的损伤.因此,非朗伯波束客观上为可见光通信领域提供一个崭新的设计维度.

提升220kV主变阻抗保护灵敏度方法的研究

在220kV和110kV电压等级的电网的大部分故障情况下,主保护及近后备保护能满足快速切除故障的要求,对远后备保护的依赖程度有所降低.但在一些特殊情况下仍需要远后备保护动作来隔离故障,故对远后备保护的灵敏度提出了要求.当实际运行的变压器阻抗保护作为相邻线路远后备保护时,可能会因整定范围导致配合困难,而且当部分超长线路末端发生故障时,复压过流保护仍然无法满足灵敏度要求.为了满足220kV主变后备保护作为相邻出线远后备灵敏度的要求,防止发生保护误动作,需要对提高变压器阻抗保护灵敏度方法进行深入研究与分析,提出可行性的解决方案,解决部分后备保护配合困难的问题.

纵联保护对光纤通道适应性的研究

为满足纵联保护及经济最优的要求,工程实际中的通道连接方式一般采用专用和2M复用的光纤通道连接方式。分析了通道延时和通道误码率对纵联保护产生的影响,得出通道延时和通道误码会造成纵联差动保护延时动作,甚至会造成误动作,而对纵联距离(方向)保护的影响较小。该结论为现场工作提供理论支撑,避免因通道延时和通道误码造成纵联保护动作延时过大、误动或者拒动对电网带来的巨大危害。

一种分时段多目标火电机组实时调度策略及可再生能源消纳能力评估

在可再生能源大规模入网、调频调峰资源严重不足的背景下,兼顾火电机组灵活性及经济性,推动火电机组主动参与电网调峰调频,对最大化消纳可再生能源具有重要意义。提出一种分时段多目标火电机组实时调度策略,根据超短期预测数据,通过经济-消纳目标函数转换,修正火电机组下一时段出力曲线;提出消纳充裕度评价指标,综合评价所提控制策略效果。以西北地区某实际风火联合运行系统为仿真算例,评估其可再生能源消纳能力,验证了所提控制策略的有效性。

基于智能变电站远动通信的自动对点调试系统

基于远动通信框架,采用模块化思想,以四遥、图像及告警信息为对象,本文将厂站仿真实验平台、调度主站平台的功能分成不同的模块,可直观体现出自动对点的行为逻辑。其中,每一个模块独立开发且互不干扰,相互之间具有可借鉴性,在很大程度上降低了开发难度。在校验检测中,本文采用循环冗余算法,其与和校验法相比略复杂,但准确度更高。由此构建出一套智能变电站远动快速自动对点系统,以保证智能变电站的可靠运行。

基于云计算的省级调控云体系架构

随着超高压交流电力输电网络建设的全面加速、非常规能源的快速发展及电力商业化改革的深入,输电网络调度算法运转正进入一个新的阶段。在此阶段,电网整合的特点变得更加明显。这对调度自动化提出了新的要求,迫切需要加强信息感知和相似性,提供4种支持功能,包括在线电网分析、精益调度管理及深度数据应用等。以云计算为代表的新一代信息技术已逐渐趋于成熟,为电网“调控云”提供了发展的可行性。

某220 kV智能变电站主变间隙保护误动分析

通过对某220 k V智能变电站主变保护误动事故进行分析,得出影响保护误动的因素:一是专业人员对设备的原理和处理方法缺乏了解,现场难以发现一些隐性故障;二是在设备检修过程中,对安全措施的制定方法和程度难以准确掌握,容易人为造成隐性故障。指出运行及检修人员要深入了解智能变电站技术,提高继电保护运行可靠性,准确隔离电网故障。