基于过热区域搜索的多电源复杂配电网故障定位方法

对基于过热弧搜索的配电网故障定位方法进行了多方面分析,讨论了其不足之处。在此基础上提出基于过热区域搜索的多电源复杂配电网故障定位新方法。通过判断区域故障以及引入顶点对弧的负荷和区域负荷,给出简便的最小配电区域分离算法,并详细论述了过热区域的搜索步骤;同时对馈线测控终端故障信息不完备的情况给出了相应对策。算例分析表明,新方法推理简单,容错性好,且可精确衡量故障的程度,具有较高的实用价值。

分布式电源用四桥臂变换器中点电压漂移控制

四桥臂变换器的作用是针对三相不平衡负载或者非线性负载提供三相对称的输出电压,但如果四桥臂中点控制不好将使得输出电压中包含直流成分,进而导致变换器输出电压不对称或者电压幅值发生变化。为解决变换器中点电压漂移而导致变换器输出包含直流成分的问题,本文提出了将分裂式电容与中线串电感有机结合构造了第四桥臂的新结构,建立了第四桥臂的数学模型,并根据第四桥臂的数学模型提出了电压电流双闭环的控制策略,设计了第四桥臂的控制器并对其稳态误差进行了分析,该方法可以解决变换器输出包含直流成分问题,并实现与变换器其他三相主桥臂的解耦控制,PSIM仿真和实验结果表明该方法是切实可行的。

基于接线单元辨识的厂站接线图自动生成方法

为满足电网数字化转型中各数字化系统平台对厂站接线图自动生成的需求,提出一种基于接线单元辨识的厂站接线图自动生成方法。首先,对厂站接线图特征和应用需求进行分析,提出接线单元的概念并建立模型。然后,探讨了典型接线形式的拓扑识别方法和接线单元内成图策略。在此基础上,提出基于实体端口力导算法的接线单元间自动布局策略和基于线探索法的自动布线策略。最后,采用实际厂站拓扑作为算例对该方法进行验证,并进一步与人工专家绘制的图形进行对比,结果表明自动生成的厂站接线图可满足绘制规范要求且具有较好的易读性,验证了该方法的有效性。

计及输入变量相关性的半不变量法概率潮流计算

概率潮流(probabilistic load flow,PLF)计算是电力系统稳态运行分析的重要工具。传统半不变量法概率潮流(PLF based on cumulant method,PLF-CM)要求各输入变量相互独立,这使其不能直接应用于输入变量具有相关性的场合。针对这一情况,提出一种基于Cholesky分解的计及输入变量相关性的PLF-CM计算方法。同时,为解决一些输入变量的半不变量难以被常规数值方法求解的问题,提出基于蒙特卡罗抽样的方法,该方法利用输入变量的样本计算其半不变量。对改进的IEEE 14节点系统进行仿真计算,结果验证了所提方法的有效性、准确性和实用性。在此基础上利用所提方法分析了风速相关性对系统运行特性的影响。结果表明系统运行特性受风速相关性影响较大。

基于径向基函数神经网络和模糊积分融合的电网分区故障诊断

为有效解决分区故障诊断关于互连区域间联络线的诊断问题,提出了基于径向基函数神经网络和模糊积分融合的大电网故障诊断方法。该方法通过网络重叠分区将大电网划分为若干区域,故障发生后根据警报信息选择性触发警报信息所在区域对应的区域径向基函数神经网络诊断模块,然后利用模糊积分关联融合相连区域关于联络线的诊断输出,实现对联络线的故障诊断。该方法不仅可以诊断各区域内部发生的故障,而且能够有效地诊断区域间联络线发生的故障。算例仿真结果表明:该方法简单、有效,能弥补现有电网分区故障诊断方法在联络线故障诊断方面存在的不足,且能够处理各种复杂故障情况,具有良好的故障容错能力。

SVG及其在电力系统软件图形化中的应用初探

对电力系统接线图等图形的灵活支持是目前电力系统应用软件应该具备的基本功能之一,传统的处理方法是开发专用的图形处理模块提供支持,限制了软件的灵活性和开放性。IEC61970标准统一了对电力系统资源的统一建模,以实现软件系统的开放和互操作,但并没有能涉及电力系统图形数据的统一建模。SVG(ScalableVectorGraphics)是基于XML的可扩展二维矢量图形格式,正逐渐广泛应用于Web上的图形数据开放式发布,具有广泛的应用前景,本文提出了将SVG应用于电力系统软件中以提升基于Web的电力系统应用的图形化水平,并扩展电力系统软件的图形互操作能力,为应用系统提供更灵活方便的图形支持功能,并促进图形支持的网络化、文档化和可互操作性。

电力系统故障计算中互感线路的处理

在基于节点导纳矩阵的故障计算方法中,由于部分线路间零序互感的存在,使得零序节点导纳矩阵的形成、尤其是互感线路故障情况下零序节点导纳矩阵的形成复杂化。该文对电网中多回互感线路及存在部分互感情况下的等值处理方法进行了统一的数学分析,提出了简便的算法,并在此基础上,对互感线路故障情况下增设节点后故障线路的分解进行了研究,提出了通用的分解规则。该算法和规则对电网中任意重互感线路、任意复杂部分互感结构和互感线路上任意重故障都具有灵活的处理能力,有助于推进电力系统故障计算软件的实用化。

考虑方向性和风险性的大型互联电网可用输电能力快速计算

快速而准确地计算可用输电能力(available transfer capability,ATC),对于大型互联电网的运行与调度具有重要意义。提出一种考虑多方面影响因素的适用于大型互联电网的可用输电能力快速计算方法。该模型采用重复潮流法构建动态ATC的计算框架,通过优化校验过程与自适应步长控制提高了计算速度。文中全面地考虑了包括暂态稳定约束在内的多种动态和静态约束;在分析不同的功率调整过程对计算结果影响的基础上,给出3种具有实际指导意义的功率增长方向及其计算方法;并引入暂态稳定的概率风险评估,间接计及不确定性因素,计算系统承担一定失稳风险时的ATC。所开发软件在实际电网中的应用验证了所提算法的有效性和实用性。

电网继电保护分析计算及管理一体化系统研究

论述了新一代电网继电保护分析计算及管理一体化系统的设计思想 ,提出了该系统基于统一数据库平台和图形平台的系统设计 ,论述了统一图形平台中的一对象多图和图形平台移植性等关键技术问题 ,开发的系统对于实现继电保护相关分析计算以及运行管理的自动化和网络化 。

电力系统故障计算软件实用化研究

故障计算是电力系统分析计算中的重要内容 ,传统的故障计算软件在复杂电网数据建模、数据组织和管理、复杂故障处理能力、人机交互界面及与其它相关软件的数据共享和集成等方面均存在不足。文章旨在探讨实用化的故障计算软件在这些方面应该达到的目标 ,并提出了一种基于客户机 /服务器方式、面向对象和模块化的图形化故障计算软件系统结构 ,对数据库结构、内存数据结构和图形化用户界面上数据管理和功能调度的方式等进行了深入分析和模块设计。基于该设计方案的图形化故障计算软件已经在华中系统投入运行 ,运行效果良好 ,达到了预期目标。

大型跨区域电网故障计算软件的面向对象实现

随着全国电网互联的逐步实现,电力系统分析计算的复杂性和规模随之扩大,对各类实用化分析计算软件提出了新的要求。文中研究了考虑大型跨区域电网特点的故障计算软件的面向对象实现方法,从系统的类层次结构、数据和计算功能的分层封装、对基于节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵的故障计算算法的综合应用,以及根据区域电网进行分区数据组织的方法对计算性能提高的作用等方面进行了全面深入的研究和分析。在此基础上开发的故障计算软件对于大型跨区域电网具有快速灵活全面的故障计算处理能力。

应用RUP开发的继电保护整定计算一体化系统

为了提高继电保护整定计算软件的开发效率和质量,在开发“继电保护整定计算一体化系统”时采用了RUP方法。介绍了RUP方法的特征,研究了一体化系统开发过程中的基于UML的工作流建模,并得出了一体化系统最后的发布模型。对开发过程中的迭代式开发与风险管理进行了讨论。实践证明,一体化系统具有良好的适用性、可重用性和可扩充性。

计及相关性的含风电场电力系统概率可用输电能力快速计算

风电并网对于电力系统运行中的可用输电能力(available transfer capability,ATC)计算提出了新的要求。如何全面地考虑多种不确定性因素所具有的波动特性及其在地域上的相关性特点,进而准确地评估ATC,并提高计算速度成为亟待解决的问题。为此,提出了一种快速计算含风电场电力系统概率ATC的新方法。该方法采用拉丁超立方采样提高了蒙特卡罗仿真的采样效率,利用Cholesky分解对输入随机变量进行相关性建模。对于所得到的样本场景,基于聚类思想和现代内点法提出了快速计算大量场景下ATC的最优潮流灵敏度方法。通过IEEE-RTS79测试系统验证了所提方法可在确保计算精度的同时提升计算效率,算例结果表明,风速强相关将加大ATC的波动性,需要在分析计算中予以考虑。

一种实用的复杂配电网故障定位的矩阵算法

提出了一种较简洁的基于矩阵算法的多电源复杂配电网多重故障定位(可含有馈线末端故障)的统一判据。分别针对得到的馈线终端设备(FTU)方向过流信息不完备及信息畸变这2种情况给出了解决对策:当故障信息不完备时,不考虑对应节点信息即可;对于故障信息畸变的情况,首先利用完备故障信息下的故障定位统一判据找出候选故障区段,然后基于故障信息序列修正代价从候选故障区段中确定出最终的故障点。算例测试结果验证了该方法的正确性和可行性,能有效地解决FTU数量不足等原因导致的故障信息不完备和通信带来的信息畸变,在配电网实时故障定位的应用中具有很大的潜力。

基于复杂网络理论的关键输电断面分析

关键输电断面对于电网的安全稳定运行与控制具有重要意义。提出一种基于复杂网络理论的关键输电断面自动搜索方法,为实现电网的实时状态监视与快速分析计算奠定了基础。该方法利用输电介数指标识别由电网拓扑结构与潮流分布共同决定的关键输电线路,并结合复杂网络聚类算法构造适用于输电断面分析的电网分区方法;在分区的基础上,利用输电断面的特征及其与分区的关系,解决自动搜索过程中的充分性和必要性问题;最后,利用主导线路的输电介数实现了关键输电断面的重要性排序,克服后验式自动搜索方法中需要定量分析安全稳定裕度的缺陷。对中国电科院CEPRI-36系统和某省电网进行仿真计算,验证了所提模型和算法的有效性及对大电网的适应性。

基于社会学习自适应细菌觅食算法的互联电网AGC最优PI/PID控制器设计

AGC控制器的参数对电网频率控制的动态性能具有重要影响。不合适的控制器参数将可能使得电网在遭遇较大的负荷扰动时失去频率稳定。针对互联电网AGC控制器参数优化整定问题,提出了一种基于社会学习自适应细菌觅食算法的最优PI/PID控制器设计方法。该方法将社会学习机制及自适应步长策略引入到标准细菌觅食算法中,通过改进细菌寻优过程中的趋化、群聚及繁殖等操作,提高算法的收敛速度及寻优精度。建立两区域互联电网AGC系统仿真模型,采用所提算法优化整定其PI/PID控制器参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。

利用时空相关性的多位置多步风速预测模型

兼顾时、空相关性的风速预测意义重大也极具挑战。围绕多位置、多步风速预测问题展开研究,从风速时空序列的本质出发,提出了一种"先提取空间特征,后捕捉时间依赖"的两阶段建模思路。构造了一个利用时空相关性的风速预测模型——深层时空网络(deep spatio-temporal network,DSTN)。该模型由卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BGRU)共同构成,并通过"端对端"的方式进行训练,具备"序列到序列"的预测能力。首先,DSTN利用底层的CNN从空间风速矩阵中提取空间特征。然后,利用BGRU捕捉来自连续时间断面的空间特征之间的时间依赖关系,进而实现对时空序列的预测。此外,还定义了针对多位置风速预测的误差指标,用以描述预测模型的总体平均性能和个体误差控制能力。以美国加利福尼亚州某风电场实测数据为算例进行分析,结果表明,DSTN能够有效利用时空相关性进行风速预测,其预测性能优于多种现有预测模型。

基于径向基函数神经网络的电网模糊元胞故障诊断

提出了基于径向基函数神经网络的电网模糊元胞故障诊断方法,旨在有效解决神经网络应用于电网故障诊断所面临的适应网络拓扑结构变化的可移植性问题。该方法以单个线路、母线和变压器为元胞对象,以保护各元胞的所有关联保护和对应的断路器为输入,建立了元胞通用神经网络诊断模型,并给出了故障诊断时模型的自动生成方法。此外,考虑到电网故障信息存在不完备性和不确定性,本文采用模糊矢状图来描述电网元件、保护和断路器之间的逻辑推理关系,并提取出蕴含不确定性的模糊推理规则,用于训练元胞通用神经网络。算例仿真结果表明,该方法简单、有效,能处理各种复杂故障情况,且能有效适应网络拓扑结构的变化,具有良好的容错性和可移植性。

电动公交车换电站-电池充电站优化规划

充电设施的规划与建设是解决电动汽车发展瓶颈的重要问题。电动汽车在公共交通领域发展迅速,并广泛采用换电模式。文中充分考虑了电动公交汽车换电电量需求和充换电行为,提出了一种换电站—电池充电站建设模式,并给出了相应的优化规划方法。该方法首先使用近邻传播聚类算法对换电需求点进行空间聚类,以确定电池充电站的站址和规模,并利用化石燃料与电能的热值关系,将当前柴油公交车日消耗能量折算成电能以确定换电电量需求。然后,利用排队论方法对电池充电站内的工作情形进行建模,提出以拒绝服务率为主要约束,以综合建设成本最小为目标的优化模型。最后,以某城市实际统计数据为例给出了该市公交汽车换电站、电池充电站以及其充电设备、换电设备、电池的规划方案,为电动公交车充、换电站的实际规划提供参考。

基于SVG的可视化技术在继电保护定值在线校核系统中的应用

随着越来越多的电力自动化系统集成于调度自动化平台,图形系统的标准化与图形共享是电力自动化系统研究的重要方向之一。针对目前继电保护定值在线校核系统图形建模存在的问题,提出了从整定计算系统、故障信息系统中导出图形文件再导入到定值在线校核系统的方案,实现了上述系统图形之间的无缝连接,达到了图形共享的目的。在简要分析继电保护定值校核图形交互、数据可视化需求的基础上,采用.Net平台反射机制与JavaScript函数之间相互通信,实现了继电保护定值校核结果的动态刷新与良好交互。通过采用多种展示手段,很好地实现了告警功能。目前,所采用的方案在某省级电网公司在线校核系统中得到了成功应用。