ITU-T Y.4221《基于物联网的电力基础设施监测系统要求》国际标准分析研究

ITU-T Y.4221《基于物联网的电力基础设施监测系统要求》国际标准于2024年7月由ITU-T SG20正式发布,该项国际标准为维护电力基础设施监测系统提供指南。本文重点介绍了ITU-TY.4221国际标准的总体框架,阐释了关键术语和定义,并对重点技术内容进行了研究分析,旨在使我国组织更好地理解ITU-T Y.4221国际标准的核心思想与技术要旨,从而有助于相关组织依据ITU-TY.4221国际标准所提供的指南方法在其电力基础设施监测系统的设计和开发活动中有效引入物联网技术,从而在电力基础设施运行过程中更好地提高系统的可靠性和安全性,实现更加高效、智能的电力系统管理。

计及混合交易模式的多区域互联电力系统碳排放流计算方法

为理清在多区域互联系统中各子区域间的混合交易对碳流分布的影响,该文提出了一种计及混合交易模式的多区域互联电力系统碳排放流计算方法。首先采用分裂法的思想,将原多区域互联电力系统转化为直观的双边交易系统。再根据潮流追踪法,将联营交易等效为多笔虚拟双边交易,成功将网损分至每笔交易,实现双边交易网络与联营交易网络的解耦。然后根据每笔交易的特性,得出新交易网络的运行参数,分别计算出各网络中的支路碳流率与负荷碳流率,进而计算出原多区域互联系统的碳流分布。算例结果显示,与传统的碳流计算法相比,上述方法能够反映出不同混合交易模式对系统碳流分布的影响,有效地避免不同交易耦合所造成的“碳泄露”,并能向电力用户展示碳排放的构成信息,具有较高的实用价值。

基于切片采样-马尔科夫链蒙特卡洛模拟的高比例新能源电力系统等效惯量概率评估

风电、光伏新能源发电功率的不确定性给高比例新能源电力系统的等效惯量评估带来了新的挑战。基于确定性的惯量评估方法不能有效反映全分析时段高比例新能源电力系统惯量的时序变化态势。为了评估新能源波动所引起的系统惯量不确定性,该文提出了一种基于切片采样–马尔科夫链蒙特卡洛模拟(slice sample Markov chain Monte Carlo,S-MCMC)的系统等效惯量概率评估方法。首先,对高比例新能源电力系统惯量组成及特性进行了分析,并对同步旋转设备的有效机械惯量、风电光伏电源的有效虚拟惯量进行量化计算。然后,基于Copula函数建立风速和光照强度之间的相关性模型,利用S-MCMC对系统等效惯量进行概率评估,从而得到系统等效惯量时序变化区间。最后,以改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析,验证了所提出方法及分析结果的有效性。

考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考虑电力-交通交互的配电网故障下充电特征演化分析方法。首先,考虑配电网故障下充电负荷变化对配电网的影响,提出了计及充电负荷变化灵敏度的变步长重复潮流模型以计算配电网最大供电能力。其次,结合用户有限理性决策和动态交通均衡,构建了配电网故障影响下的交通运行状态演化模型。进一步,以电动汽车出行和充电为耦合单元,基于改进的Davidson函数描述供电能力对充电行为的影响,建立了两网交互的作用关系。最后,仿真分析了考虑网络耦合的配电网故障下充电负荷演化规律及其影响。

基于DES算法的电力物联网信任网关数据远传加密

基于DES算法的电力物联网信任网关数据远传加密是指在电力物联网中,通过信任网关对数据进行加密保护,使用DES算法进行数据加密,并通过远传方式将加密后的数据传输到目标节点。针对电力物联网信任网关的数据传输安全问题,提出了基于DES算法的电力物联网关信任网关数据加密的传输方法。该方法在明文数据中加入了可变化的冗余码,既可以提高数据远传加密的可靠性,又可以将每个数据块经过一系列的操作得到密文,可防止数据被篡改提高其安全性。

典型电力电缆碳足迹核算标准化现状及建设思考

完善的碳足迹核算标准体系是促进电力电缆产业乃至我国电力装备行业低碳发展的重要保障。本文结合当前典型电力电缆碳足迹核算工作和标准应用现状,梳理了核算中的关键过程,详细讨论了标准应用过程中的不足,特别是论述了数据质量对碳足迹核算的重要性,并对碳足迹核算标准化的工作重点和发展路径提出了建议,为促进电力电缆全产业链的低碳转型提供了借鉴。

基于电力CPS联合仿真的主配一体化电网负荷转供方法研究

分布式光伏和风电等分布式电源的大量并网、电力信息物理系统(CPS)的快速发展等对电力系统的运行调度带来不可估算的影响,针对紧急状态下提高电力系统供电可靠性的问题,该文提出面向主配一体化电网的负荷转供方法。首先,考虑光伏和风电自身特点建立分布式发电模型;其次,根据负荷重要性对负荷进行分类,并计及通讯延时计算负荷恢复率;然后,以切负荷与网损为目标函数,并考虑网络约束,通过构建遗传算法对目标函数寻优求解;最后,在电力CPS联合仿真平台上进行验证,结果表明所提方法能更接近实际运行工况,具有更好的负荷恢复效果,从而减小社会经济损失。

基于流量特征的电力物联终端通信链路故障检测方法

随着我国物联网和智能电网的发展,保障电力物联终端链路的稳定性和安全性是电力物联网安全不可或缺的一部分。文章针对电力物联网终端可能出现的电力通信网络稳定性不够、电力传输的质量不佳和结构管理难度系数大等问题,提出基于流量特征的电力物联终端通信链路故障检测方法,以期提高故障检测及时性,帮助工作人员发现并检测各种网络威胁和攻击,提高电力物联终端通信链路的安全防护水平。

面向新型电力系统的电力电子变流器虚拟同步控制方法评述

双碳目标的实现需要构建以新能源为主体、源网荷储融合的新型电力系统,同步发电机的减少必然导致电力系统惯量和阻尼逐渐降低,进而带来电力系统稳定性问题,虚拟同步控制是提高新能源对电网主动支撑能力的有效手段。整理了国内现有新能源并网标准中对虚拟同步机支撑电网的要求,全面梳理了虚拟同步控制技术的研究动态和已有成果,归纳了电压支撑和功率支撑2类虚拟同步控制实现过程及其优化。并建立了其他电网支撑控制策略与虚拟同步控制技术的等效关系,从参数设计的角度将其统一在虚拟同步控制框架中。最后,对虚拟同步控制技术在新能源主动电网支撑中的应用做出了展望。

基于湖北输电线路灾情的山火分布特征分析

[目的]利用湖北输电线路山火历史灾情数据对山火分布特征进行分析。[方法]基于2016~2021年湖北省输电线路山火灾情资料,运用数理统计、气候统计和GIS空间叠加方法,对全省输电线路山火时空分布及山火与气象、下垫面、社会人文等影响因子的关系特征进行分析。[结果]时间上,2019年为近几年湖北输电线路山火发生最多的年份,秋冬季是高发季节,其中2月和9月为易发月份;空间上,鄂东地区是山火的频发区域,宜昌及荆门地区为次高发区域。山火与气象关系,大部分山火爆发前1个月降水偏少30%~100%、气温偏高0.5~3℃、湿度偏小3.8%~23%、风速偏大0.1~1.9 m/s。山火与下垫面关系,山火主要发生在耕地,占总数50.32%;山火主要集中在海拔高度150 m以下、坡度6°以下的区域,76.90%的山火发生在阳坡。山火与社会人文关系,山火主要发生在人口密度100~600人/km2的城市圈周边的乡镇及距离道路1.6 km缓冲区的区域。[结论]掌握湖北输电线路山火分布特征,有助于山火风险预警模型指标选取和阈值确定。

基于区间优化算法的电力系统可靠性评估逆问题模型

电力系统可靠性评估逆问题是指从已知的可靠性指标值出发求取未知的元件可靠性参数的问题,是电力系统可靠性领域一个重要的潜在研究方向。只有在待求可靠性参数个数与可靠性指标个数相等的特殊情形下,采用现有的逆问题研究方法才能取得参数的准确值。针对以上不足,首先,基于可靠性指标解析计算函数,构建逆问题的非线性方程组模型。其次,为计及已知可靠性指标个数大于、等于或小于待求参数个数的3种情形,将方程组模型转化为优化问题,建立逆问题的一般性模型。针对逆问题存在多解的情形,以可靠性参数优化为例,说明如何构建对应于具体工程问题的逆问题模型。然后,提出基于改进区间优化算法的逆问题求解方法,该方法能够在逆问题的不同情形之间进行切换,并确保求得最优解。最后,将所提方法应用于RBTS、IEEE-RTS系统和91节点系统,算例结果表明:针对逆问题的上述3种情形,采用所提方法均可有效求得准确的元件可靠性参数。

基于初值修正的电力元件可靠性参数校正

由于元件停运记录的疏漏,少部分元件可靠性参数统计值可能存在错误。错误的可靠性参数会导致误差较大的评估结果,进而影响电网的规划和运行决策,因此,有必要辨识并校正错误可靠性参数。在该背景下,本文利用电力系统可靠性评估逆问题理论,提出基于初值估计策略的元件可靠性参数辨识和校正方法。首先,提出可靠性参数辨识与校正效果的评价指标。其次,采用具有全局寻优能力的改进粒子群优化算法,估计敏感可靠性参数。然后,采用基于参数初值动态修正的滚动估计算法,估计全体参数,并根据各参数估值与其统计值的偏差,辨识错误参数。最后,利用区间算法校正错误参数。算例表明:当系统中参数错误的元件占比不超过9%时,所提模型及算法可辨识出全部错误参数,且其校正结果的误差在1%以内。

基于最小惯量评估的高比例新能源电力系统优化运行策略

高比例新能源接入给电力系统频率稳定带来了严峻挑战,同时也给电力系统的安全经济运行提出了新要求。现有研究大多采用内嵌频率稳定约束的方式来应对该问题,但该应对手段通常需要通过线性化处理或复杂的非线性优化手段进行求解,且通常仅从调度手段出发应对惯量不足问题。从最小惯量评估的思路出发,提出了一种面向高比例新能源电力系统优化运行方法。该方法基于“预处理”–“最小惯量评估”–“优化运行”三阶段运行架构,将内嵌频率稳定约束的优化运行问题解耦为“最小惯量评估”和“优化运行”2个步骤。该方法通过加入最小惯量约束的方式保障系统的频率稳定性,且可兼顾考虑调度手段和虚拟惯量补充手段对惯量不足场景的支撑作用。该方法思路清晰、易操作,优化运行模型的线性程度高,具有一定工程应用前景。最后,通过仿真分析验证了该方法的有效性和优越性。

计及大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型研究

各供电区域碳排放的精准核算是供电企业进行碳排放管理、促进“双碳”目标的前提。该文提出以500 kV电压等级为主网的大规模电网分级分区电量交换等效模型;针对消纳电量发电类型比例、交换电量发电类型比例和碳迹不明的区域,该文将省内电网分为多个等级,每个等级包含多个供电区域,基于电力生产和消费守恒和省间、省内各级各区域电网间交换电量的平衡关系,提出根据消纳电量所属区域的火、水、风、光等不同种类发电量比例计算的省内大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型。分别构建省内总发电量及各类型发电量计算模型、输送至外省各类型发电量的计算模型和省内各级电网各区域内各类型发电量计算模型,推导省内各级电网各区域供电综合碳排放因子和碳排放量的计算模型。案例计算表明,该文所提分级分区的方法和所构建各电量的计算模型是有效合理的。

计及泛在电力物联网的室外设备安全接入方法

目前研究的电力物联网的室外设备接入方法存在接入延时的问题,容易受到外界干扰,导致准确率难以达到用户要求,且峰值速率实际应用效果较差。为了解决上述问题,研究了一种新的电力物联网的室外设备安全接入方法。设计了室外设备安全接入架构,引入发现技术和识别技术,同时设置传递机构确保传递的安全性。通过LTE230无线通信机组结构实现设备安全接入,通过TCP和UDP两种报文进行数据打包,利用无线密钥接收信息。实验结果表明,所研究方法能够有效缩短设备接入延时时间,提高业务的准确率,具有较好的应用效果。

变入口压力下大容量压缩空气储能电站空气透平动态过程及调节特性研究

压缩空气储能系统的空气透平入口压力变化较大,为了掌握该条件下透平的特性及规律,使用多学科仿真平台MSP和模块化建模工具PowerBuilder搭建了全工艺流程的300MW级压缩空气储能系统,分析空气透平在入口压力大幅变化情况下的运行特性和调节过程,揭示储气室压力大幅变化下透平膨胀比、出口温度和效率等关键参数的变化规律,确定了透平的功率调节过程及响应特性,并分析了透平入口温度对机组功率的影响和限制,为大容量压缩空气储能系统空气透平的运行和调节提供了数据支撑和科学依据。

金上-湖北特高压直流输电工程投运后湖北电网适应性研究

基于PSASP仿真平台,搭建了包含金上-湖北特高压直流(金上直流)的2025年电网模型,分析了特高压直流接入后对湖北电网短路电流、潮流疏散、暂态稳定的影响,在此基础上提出了相应的稳定运行控制建议,研究结果对湖北电网规划和运行具有一定的指导作用。

无功优先控制对风电场集电线保护影响分析及改进措施研究

电网电压跌落时能够向系统提供无功支撑是对并网风电机组的基本要求。风电机组无功支撑对故障电流有着直接影响,可能使集电线电流速断保护灵敏度下降,同时可能使保护失去选择性。文章首先根据双馈异步电机(double feed induction generator,DFIG)数学模型及无功电流支撑原理,分析了浅、深度故障运行下DFIG分别通过转子侧变流器(rotor-side converter,RSC)与网侧变流器(grid-side converter,GSC)调节输出无功对故障电流的影响。针对DFIG无功优先控制可能造成集电线电流速断保护灵敏度降低以及其与箱变熔断器失去配合的问题,提出了在DFIG无功优先控制计算整定初值基础上根据集电线电压跌落程度附加自适性补偿量的定值调整方法。通过仿真验证,表明整定值改进后能够在保证全线速动的前提下大幅提升保护的选择能力。

基于文献计量的电力大数据研究热点分析

为研究大数据在电力行业的应用情况和研究热点,运用文献计量学方法,以国内数据库收录的2020年-2021年中文北大核心文献数据为来源、以CiteSpace,v.6.1 R2为分析软件,从研究文献数量、关键词聚类、研究机构合作、关键词突现的角度对相关文献题录进行统计分析及数据挖掘。分析结果表明,国内对于电力大数据的研究整体呈现上升趋势,相关学者和学术机构、企业对电力大数据的研究、合作比较紧密。人工智能、神经网络、机器学习仍将是未来的研究热点,大气治污、电力环保、负荷预测、能源互联网将是电力大数据的重点应用服务方向。

湖北省输变电工程水土流失特征研究

为摸清输变电工程水土流失特点和环境影响因素,有效防治水土流失,通过查阅相关期刊论文、规划报告、监测报告和水土保持方案等资料建立基础数据库,系统分析了输变电工程水土流失防治责任范围变化情况和水土流失特点。结果表明:各输变电工程实际水土流失防治责任范围比方案报告书阶段均有减少,变化率在18.50%~36.59%之间,平均变化率为26.06%;输变电类项目扰动后土壤侵蚀模数均较高,侵蚀级别均在中度及以上;各项目分区中,站区和塔基区占总水土流失量的比例较高,每年平均土壤流失厚度达3.86mm,是今后重点加强监测和防治的区域。