基于高层体系结构的电力系统综合仿真平台

以电力生产运行主要环节为仿真对象,提出了构建基于高层体系结构的电力综合仿真平台的设想。详细分析了仿真平台的组成及功能,描述了联邦对象模型和仿真对象模型及其属性,并针对电力仿真的特点设计了按照厂站进行数据过滤的数据分发策略和基于时标事件的时间推进策略,最后介绍了联邦成员的实现方法及仿真平台的特点。文章提出的仿真平台已经应用于实际工程中,可以满足开发复杂电力综合仿真系统的需要。

基于网络化简的计及开关故障配电网可靠性评估

提出一种基于区域网络(区域元件)的等效网络,并将其用于配电系统可靠性评估。该方法以各类开关为边界,根据区域边界开关手动或自动性质的不同,定义了2种区域元件,并组成相应的用于系统可靠性指标评估的2类等效网络;提出了对等效网络进行化简的有效命题;通过将开关故障的影响计入区域元件中,避免对开关故障单独考虑,在以区域负荷为评估对象以及区域元件为分析单元的基础上,对等效网络采用分级评估的策略,从而减少了遍历及分析单元的数目,也避免了同类负荷点的重复遍历。算例表明,与现有方法相比,文中算法具有更高的计算效率。

变电站仿真培训系统虚拟环境的研究与实现

虚拟现实技术可以提高变电站仿真培训系统的真实感。研究了变电站仿真培训系统虚拟环境的体系结构,给出了一种基于空间约束和电气特性的虚拟场景组织方法;提出了一种面向实体特性的LOD模型调度方法和基于图象的Impostor模型调度方法;研究了高压放电现象的统计模型,采用粒子系统实现了放电特效仿真。设计实现的变电站虚拟环境成功应用于变电站仿真培训系统。

基于等值的电力系统机电暂态仿真并行异步算法

提出了一种基于等值的机电暂态稳定并行异步仿真新方法。该方法将系统按地理位置分区后的各子系统在每一时步进行相互等值,每个子系统利用其他子系统传递来的等值信息进行独立迭代计算;在每一时步的迭代过程中,各子系统只需1次相邻子系统的预测等值信息和校正等值信息;采用异步并行策略进行子系统间的等值信息传递和迭代,及时更新等值信息,从而加速迭代收敛。多个算例表明,文中的方法具有较快的计算速度和较高的计算效率,并具有工程可接受的仿真精度;对于一些大规模的实际系统,已实现实时或超实时仿真速度。

基于组件技术的自定义建模在电网仿真中的应用

针对目前电网仿真系统中应用的自定义建模技术存在的模型求解精度不高、跨平台调用困难等问题,通过整体联立求解法对自定义模型的求解过程进行了改进,采用组件技术与用户自定义建模相结合的方式,开发了一套控制系统的环节组件库,实现了新型的自定义建模系统。该系统允许用户对电网仿真系统中的控制装置(励磁调节器、调速器、电力系统稳定器、FACTS控制器等)进行自定义建模,所建立的自定义模型以动态调用的形式与电网仿真系统相结合,提高了电网仿真系统的可复用性、建模灵活性和可扩展性。此自定义建模系统已成功应用于中国电科院开发的电网仿真系统中,对某具体算例进行的暂态稳定仿真分析结果验证了该系统的正确性。

基于展望理论的发电厂商最优报价

在电力市场中,发电商的报价决策是一个风险决策过程。展望理论描述人们在经济活动中对于风险偏好与其预期利润目标相互关系的理论:当利润大于其预期目标时,大多数倾向于回避风险,而当利润小于其预期目标时,则倾向于追求风险以尽可能实现预期目标。该文将展望理论用于制定发电厂商的报价策略,提出了基于展望理论的计及风险的发电厂商的最优报价策略。由于该模型同时考虑竞价失败风险和预期利润目标在报价决策过程中对发电商决策思想的影响,使得所选报价方案更符合发电商的心理愿望。算例证明了所提出的方法的可行性和有效性。

变电站集中监控仿真培训系统的设计与实现

作者开发和实现了一种新型的变电站集中监控仿真培训系统。该系统不仅对两种典型的集中监控系统(SCADA)进行了完整仿真,而且对集控站所在电网及其所监控的500kV,220kV,110kV,三个不同电压等级各具特点的变电站和综合自动化系统进行了详细仿真,实现了集控中心仿真、变电站仿真和电网仿真的一体化联合仿真,从而可以对整个集控站的生产运行过程进行全仿真。该系统已在广电集团广州供电分公司成功投入运行,取得了良好的培训效果。

基于Visio的变电站二次回路仿真培训系统

介绍了一种基于Visio平台的变电站二次回路仿真培训系统。该系统采用Visio界面,结合自主开发的实时数据库,合理抽象二次回路元件特性,利用图形自动识别技术和组件化、图库模一体化技术以及拓扑结构自动识别技术对变电站二次回路元件进行自动批量建模,从而最终实现对变电站二次回路原件正常及各类典型异常情况下的动作逻辑及电气关系的仿真。而且,该系统提供与变电站一二次设备三维仿真系统、电网仿真系统的接口,可与变电站仿真系统联合运行,完整地实现变电站从一、二次设备到二次回路元件的仿真,为变电站相关专业人员掌握二次回路缺陷发生的现象、原因及变化过程,以及总结积累二次回路缺陷判断、查找和处理经验提供了一个完整的动态仿真环境。

变电站三维交互场景仿真关键技术研究

应用三维图形技术为变电站仿真系统构造虚拟环境能大大提高变电站场景的真实感,为变电站培训仿真工作带来技术飞跃。文章研究了基于三维图形技术的变电站交互场景仿真的关键技术,给出了基于电气连接特性构造虚拟场景树型层次组织的方法,即“以母线为纬、以单元为经、以断路器为基准,按电气接线顺序排列”;提出了基于特征的实时层次细节模型生成方法和基于虚拟漫游上下文情景的碰撞检测加速算法,并已成功应用于变电站虚拟现实仿真系统中。

一种新型电力培训仿真智能评价指导系统

针对目前已有的培训仿真系统人工教学指导和手动评价的缺陷,通过总结电力系统运行操作规程,提供了方便的语法规则来描述设备规则和任务规则,利用合理的知识表达方式描述规则之间的逻辑关系,将任务规则灵活地组成各种不同的操作任务,形成不断扩充的规则库,再利用数据库搜索技术将其任务实例化,形成学员操作任务的标准依据。开发了具有实时教学指导和智能评价功能的培训仿真智能评价指导系统。为电力系统运行人员提供了更智能更宽松的仿真操作运行培训环境,具有重要的工程实用价值。

深圳供电局变电培训仿真系统

介绍了深圳供电局变电运行及变电培训仿真系统概况，描述了深圳供电局变电培训仿真系统的硬件、软件配置情况和功能，就深圳供电局变电培训仿真系统的完善与发展进行了探讨。

电气试验数字仿真与网络培训系统的设计与实现

运用虚拟现实技术、三维(3D)技术、多媒体技术和网络技术构建了远程虚拟培训和技能鉴定系统,仿真并集成了电气试验所有培训和鉴定工作,实现了模拟真实环境的仿真和网络培训系统,可便于电气试验行业培训工作。介绍了仿真系统的设计目标、原则、开发思路、软硬件方案、关键技术、主要仿真功能和应用情况。

基于改进抽样法的电力系统可靠性评估

由于电力系统的元件故障为小概率事件,在应用传统非序贯蒙特卡洛抽样法进行系统可靠性评估时,存在抽样次数大,仿真时间长等缺点。通过将对偶变数抽样法与交叉熵重要抽样法相结合,提出了一种适用于电力系统可靠性评估的改进抽样方法。该方法首先通过交叉熵重要抽样确定元件最优参数,构造元件的零方差概率密度函数的近似函数,然后根据最优参数进行对偶抽样,进一步降低抽样过程的方差,提高了传统蒙特卡洛法的抽样效率。应用该方法及传统随机抽样法、对偶变数抽样法和交叉熵重要抽样法对IEEERTS(可靠性校验系统)与变参数后的IEEE-RTS进行可靠性评估,计算结果表明:提出的方法在保证一定计算精度的条件下,相比其他方法,进一步提高了仿真速度。越是小概率事件,方法的优势越明显。

基于模糊聚类和最短路径的关键输电断面确定新方法

针对因支路故障或过载被切除之后的潮流转移关键输电断面如何正确快速确定问题,提出了基于模糊聚类和最短路径的潮流转移关键输电断面快速搜索新方法。该方法首先采用具有自适应选择最佳分类数的随机聚类方法,对所有线路功率构成进行分类,获得故障或过载支路的并行支路集构成初始输电断面,以避免由于人为给定分类数的不恰当所产生的多选及漏选问题;然后对初始输电断面中的每一支路,依次从故障或过载支路的一端开始搜索包括相应支路的到故障或过载支路另一端的最短路径,在该路径上所有与故障或过载支路潮流方向相同的支路,均为关键输电断面中的候选支路,以补充单纯由聚类方法确定的候选支路可能的漏选;候选支路再经简单的分布因子校核即可确定是否为关键输电断面中的支路。该方法实现了基于支路功率聚类关键输电断面选择方法和最短路径关键输电断面选择方法的有机融合和优势互补,提高了辨识精度。多个算例证实了文中方法的有效性。

主动配电网中电池储能系统最优充放电策略

储能系统参与主动配电网的调度计划,对提高分布式能源的利用效率和配电网运行经济性意义重大。提出了一种主动配电网中电池储能系统(BESS)的运行优化模型。考虑分时电价和售购电价差异,实现了分布式电源波动功率的消纳,最小化配电网向主网的购电成本;通过计算BESS中电池循环寿命,计及BESS的等效运行成本,实现了BESS的经济运行。采用分支定界—原对偶内点法进行求解,以分支定界法考虑离散变量和时段间耦合约束,将问题转化成一系列仅含连续变量的单时段优化问题进行求解。通过对含分布式电源和BESS的IEEE 33节点算例进行测试,验证了所提模型及算法的有效性和可行性。

单相光伏大量接入的三相不平衡配电网无功优化

随着光伏发电等大量非全相运行的分布式电源(DG)接入,配电网固有的三相不平衡特征更加突出,传统无功优化方法因忽略了三相不平衡导致效果较差。文中提出一种三相不平衡主动配电网的无功优化模型,以系统负序电压最小和网络损耗最小为目标,考虑有载调压变压器、分组投切电容器、静止无功补偿装置等离散和连续控制变量,形成一个带有二次约束的混合整数二次规划问题。利用分支定界法处理该混合整数规划问题,将原问题松弛为多个不含离散变量的子问题,分别求得各子问题中设备的控制量,进而求得原问题的最优解。采用扩展的IEEE 33节点三相测试系统仿真计算,验证了所述模型和方法的有效性。

基于数据挖掘的输配网一体化事故响应决策

针对含大量分布式电源电网的事故处理,提出了一种基于数据挖掘的输配网一体化事故响应决策方法。首先,利用蒙特卡洛仿真生成海量样本,建立运行情景集。继而通过输配网一体化故障最优恢复得到不同运行情景发生预想故障的控制策略,建立控制策略知识库。最后,采用基于随机森林算法的数据挖掘技术建立情景决策规则库。当实际电网发生故障时,进行快速决策匹配得到符合电网运行状态的控制策略。利用R软件对IEEE30和IEEE33节点构成的电网进行仿真,结果验证了所提方法的有效性。

基于自适应核密度估计理论的抗差状态估计

针对当前抗差状态估计存在的缺点,提出一种基于自适应核密度估计的电力系统抗差状态估计新算法。首先建立基于自适应核密度估计理论的电力系统状态估计新模型;进而提出该新模型核密度函数宽度的确定方法。为确定该新模型的自适应核密度带宽,基于概率密度估计的均方误差公式,结合电力系统状态各分量具有与局部量测强相关性的特点,即系统状态变量各分量与其直接量测的相关性明显强于所有非直接量测,推导新模型的状态变量分量的近似最优核带宽表达式;基于保证量测数据的冗余度、系统的可观性,及消除残差污染和残差淹没所导致的不良数据的漏辨识或正常数据的误辨识,提出新模型状态变量分量核密度带宽的约束条件,包括初始约束条件、修正约束条件及量测标准差约束条件;进而给出基于近似最优核密度带宽表达式及所有约束条件的核密度带宽综合确定方法。实际系统的应用表明:所建立的状态估计新模型,所推导的近似最优核函数带宽表达式,所提出的核密度带宽约束条件及核密度带宽综合确定方法是有效的。

考虑大量分布式电源接入的主配网协同优化控制

大量分布式电源(DG)接入配网增强了主、配网间的联系,其优化控制需进行协同分析。提出了一种主配网一体化无功优化模型与算法,采用主从分裂法将问题分解为主网优化子问题、配网优化子问题、边界状态变量匹配子问题。采用分支定界-半正定规划法求解主网OPF子问题;采用二阶锥规划求解配网OPF子问题;通过分解协调计算确定优化控制策略,保证了主、配网无功优化的经济性和安全性。对IEEE30节点系统(主网)和IEEE33节点系统(配网)进行算例仿真,验证了模型和算法的有效性。