考虑源-荷不确定性的微能源网区间规划方法

微能源网存在复杂的能量流动,其源-储优化配置成为其建设初期的首要挑战。此外,微能源网包含的不确定性,特别是风能、太阳能和多能负荷功率的随机波动性难以描述和克服。为解决上述问题,文中将可再生能源和负荷需求的不确定性描述为区间,以年折算投资成本最小为目标,耦合线性化交流潮流模型,计及冷/热/电功率平衡约束、节点电压静态安全约束、线路容量约束、热管道传输功率约束,并基于区间线性规划理论将相应的不确定性约束转化为确定性约束,构建了考虑源-荷不确定性的微能源网区间最优规划模型。通过算例分析验证了模型的可行性和优越性,规划方案可以适应不同的不确定场景,能够保证系统的稳定运行。

基于E-C-K-均值聚类和SOP优化的分布式电源双层规划

在含智能软开关(SOP)的配电网中针对分布式电源(DG)提出一种双层优化配置模型。上层以运营商年收益最大为目标求解DG安装的位置和容量,下层通过对SOP进行约束使网络运行性能最优,考虑到负荷和分布式电源输出的时间序列特征,设计一种新的E-C-K-means聚类算法对四季场景下的风速和辐照度进行聚类,得到典型场景日曲线。考虑到规划问题属于大规模混合整数非线性的问题,需要将离散变量与连续变量进行解耦,采用遗传算法和原对偶内点法混合算法进行求解;最后基于改进的IEEE33节点配电网系统,对优化模型和求解方法的有效性进行验证分析。

隐式Taylor级数暂态稳定计算变步长方法初探

隐式调谐Taylor级数暂态稳定算法是一种具有A稳定性的高精度时域仿真算法。为了进一步改善算法的性能,文中在该算法基础上利用其基于预估-校正迭代格式的特点对其暂态稳定计算步长进行动态控制。该方法充分利用其实现过程中迭代格式的特点,在不增加额外计算量的基础上实现了变步长算法。计算与分析结果表明,该步长的动态控制方法很好地利用了原算法具有A稳定性可进行大步长计算的特点,既保持了算法的高精度优点,又显著提高了计算速度,进一步提升了算法的实用价值。

高精度A稳定隐式调谐Taylor级数法在电力系统中的应用

数值计算方法的稳定性和精度是判断一个算法优劣的重要指标。随着电力系统不断发展,对暂态稳定算法的稳定性和计算精度提出了更高的要求。隐式Taylor级数法具有良好的计算精度,但是稳定性比较差。为了提高隐式Taylor级数法的数值稳定性同时又不降低计算精度,本文通过改变隐式Taylor级数法参数的数值,得到了具有A稳定性的高精度隐式Taylor级数算法的计算格式。从理论上证明了在展开式为N阶时该隐式调谐Taylor级数法具有A稳定性同时计算精度也提高到2N阶,并对隐式调谐Taylor级数法的计算速度进行了分析。仿真结果表明该方法在高阶时仍可以保持良好的稳定性和计算精度,该方法可以使用较大的积分步长,能够适应较长动态过程仿真计算。

基于智能软开关和无功补偿装置的配电网双层优化

智能软开关作为一种新型配电装置,其应用将极大地提高配电系统运行的经济性、灵活性和可控性。首先提出了一种考虑智能软开关和传统无功补偿装置并存的多手段互补的电压控制方法,构建了兼顾配电网运行经济性与系统电压水平的双层运行优化模型。然后针对该模型提出了一种基于遗传算法和内点法的混合求解策略,并采用预动作表法确定离散设备的动作时刻,同时根据智能软开关的功率储备对预动作时刻表作出动态调整。最后,在改进的IEEE 33节点系统中,对所提出的运行优化模型进行验证和分析。仿真结果表明,智能软开关与无功补偿装置的组合能够有效应对源—荷不确定变化引起的电压波动,显著提高电网的稳定运行水平与能量传输能力。

考虑信息设备故障的综合能源信息物理系统可靠性分析

综合能源信息物理系统(integrated energy cyber physical system,IECPS)中信息系统失效将会对系统可靠性造成一定程度的影响,为研究信息系统中信息设备故障对综合能源系统可靠性影响,定义了信息物理子系统的概念并提出了一种适用于综合能源信息物理系统的可靠性评价指标。首先,基于马尔科夫过程蒙特卡洛法(Markov chain Monte Carlo,MCMC)建立多时段状态概率模型。其次,建立了综合能源信息物理系统模型,分别利用复杂网络理论和能源集线器技术建立了信息系统静态模型和物理系统数学模型,并对信息系统作用过程进行分析和建模。最后,利用提出的可靠性评价指标同时考虑系统供能水平,分析了不同情况下信息设备故障对综合能源系统可靠性的影响,以及系统可靠性对不同信息设备的敏感程度。算例以某综合能源信息物理系统为例,按照上述评估指标和方法评估信息设备故障对综合能源系统可靠性影响程度,结果可为综合能源信息物理系统的规划和运行提供参考。

非线性原-对偶内点法无功优化中的修正方程降维方法

针对无功优化模型中含有离散变量的问题,采用非线性原–对偶内点法进行求解。根据卡罗需–卡恩–塔克条件下修正方程结构稀疏的特点,首先将松弛变量和不等式拉格朗日乘子的增量用决策变量的增量表示,再将其代入修正方程并从中消去变比和无功电源出力的增量,最终降维后方程仅含节点电压幅值及相角、等式拉格朗日乘子增量。在计及变比和无功补偿装置出力的离散性约束条件下,通过增加无功电源出力作为优化变量,保证了修正方程中变比的海森矩阵始终为对角矩阵,扩展了降维处理方法的适用范围。算例结果验证了该降维方法的有效性。

基于改进瞬时对称分量与三点算法的相量测量新算法

相量的频率、幅值和相角的实时在线估计需要算法在精度和实时性方面能够很好统一,传统DFT方法,数据采集周期较长,测量精度受系统频率波动的影响较大。另外,在系统发生不对称运行或不对称故障时,对电量的正负序分量测量有利于动态分析。针对这些问题,提出了一种基于改进瞬时对称分量法与三点算法相结合的相量测量算法。该算法利用瞬时对称分量法获取电量各个序分量的瞬时值,并进行基波正、负序电量的检测,然后利用改进三点法对基波量进行频率、幅值和相角的计算,它易于实现、实时性好、精度相对较高。通过Matlab进行仿真验证,结果表明所提方法在实时性和精度方面能够得到较好统一。

模块化多电平有源滤波器控制策略研究

为了增大有源滤波器(APF)的容量,利用了模块化多电平(MMC)型变流器具有耐压等级高和等效频率高的特点,提出了一种三相二十四模块的有源滤波器控制算法。该算法设计了电容电压控制策略,保证子模块电容电压稳定;同时根据模块化多电平换流器特点,设计电压间接控制算法使得APF输出i_p-i_q法检测的补偿电流,从而保证系统侧电流为基波正序电流。该方法控制简便,易于实现,Matlab/Simulink仿真实验证明了其有效性。

基于边缘智能的分布式配电故障检测研究

为有效降低配网故障检测时延,保证电力通信网络安全稳定的运行,提出了一种基于边缘智能的分布式配电故障检测模型,在传统的基于云的系统中引入了边缘计算,有效降低了故障分析和处理时间。线路参数检测方面引入小波变换,判定故障原因和故障点。算例结果表明,基于边缘计算的分布式配电故障检测模型能够有效提高配网故障检测的准确性,降低运维时延,在保证电网安全稳定运行中发挥着很重要的作用。

基于支路复功率表达式的网损微增率计算方法

首先由支路复功率表达式得出节点电压与支路功率损耗之间的关系,结合潮流计算的雅克比矩阵,得到支路功率损耗与节点注入功率之间的灵敏度关系,然后根据网损的定义求得各节点的网损微增率。该算法与转置雅克比矩阵法相比,不但能同时给出节点注入有功、无功的网损微增率,而且能得到节点注入功率与支路功率损耗之间的关系,为分析和调整系统运行状态提供了一种方法。

考虑光伏和能量调度装置的电气化铁路储能运行调度

随着我国大力发展绿色经济和推行节能减碳,在电气化铁路系统内考虑新能源和列车制动能量相互利用被不断关注。文中提出了一种考虑光伏和能量调度装置的电气化铁路储能运行调度方法,在传统牵引变电所内融入光伏,通过储能和能量调度装置相互配合,提高列车再生制动能量的利用率,减少电网向牵引供电系统输送的电能,同时加强了源荷间的供电可控性和灵活性。数值模拟仿真表明采用文中方法优化后,牵引供电系统向电网获取的电能减少了2 500 kWh,验证了所提方法的有效性。

“电力系统”课程设计智能化综合教学平台研发

针对我校电力专业课程设计实践环节存在的问题,本文研发了电力专业课程设计智能化综合教学平台。该平台包括智能网上答疑、课程设计辅助计算及智能考核和成绩评定系统三部分,采用Visual Studio为开发环境,C#为开发语言,SQL SERVER为后台数据库支持,采用B/S模式和三层架构技术进行系统的设计开发和实现。通过测试和试用,该平台可以提高学生课程设计效率及能力、教师的工作效率。

配电网中MMC-STATCOM综合补偿控制

针对传统配电网静止同步补偿器补偿容量小、冲击电流大等问题,本文提出基于模块化多电平逆变器的三相四线制配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)。首先分析了MMC-DSTATCOM的拓扑结构和等效模型,叠加有功电流平衡直流侧电压和根据充放电关系保证子模块电压,同时考虑环流抑制,叠加二倍频电压消除环流影响,得出了利用载波移相技术实现等效输出端电压输出,从而实现对配电网的综合补偿效果,最后利用Matlab/Simuilink环境中搭建模型进行仿真分析,证实所提方法的有效性和可行性。

基于注入电流模型的等值法交直流电力系统潮流计算

将电流注入模型引入交流等值法求解交直流电力系统潮流的过程,既保留了传统牛顿型等值法的收敛性,同时又减少了每次迭代的计算量。考虑到换流变压器实际变比的离散性,提出了一种一次性调整分接头的方法,提高了功率因数,减小了系统网损。算例验证了文中方法的有效性。

基于大数据分析的电力信息系统安全状态监测技术研究

信息系统作为电力物联网建设的核心关键部分,一旦电力信息系统受到威胁,将影响整个电网的安全稳定运行。目前基于电力信息系统的安全防护策略主要集中于传统的保护和检测方法上。然而,许多威胁发生在很短的时间内,很容易被忽略,无法及时发现。这些威胁通常会对电力信息系统造成巨大影响,干扰其正常运行。针对这一问题,文中提出了一种基于大数据分析的电力信息系统安全状态监测机制。基于模糊聚类,有效评估网络运行情况。同时提出了一种博弈理论和机器学习相结合网态势感知模型,有效降低电力信息系统的安全运维风险。仿真结果验证了所提安全状态分析策略的有效性和实用性。

考虑频率约束的含储能低惯量电网机组组合和经济调度

电网中新能源的大规模接入使传统火力机组逐步被淘汰,电力系统惯性逐渐降低,频率问题日益严重。储能是平抑新能源和负荷带来波动性问题的重要手段。本文针对含储能低惯量电网中的频率问题展开研究,提出考虑频率约束的含储能低惯量电网中的机组组合和经济调度模型。首先将表示频率指标的非线性约束线性化,然后采用模型预测控制方法将储能模型引入到传统的机组组合和经济调度模型当中,最后用场景化的方式处理风电的不确定性。算例表明所提模型能够使系统在扰动情况下保证频率指标在允许范围内,且机组和储能能够处于经济的运行状态。

面向新型电力系统的电力大数据副本管理算法

随着新型电力系统建设步伐的加快,电网信息化程度不断加深,上万台虚拟机构成的庞大数据中心,仅仅依靠传统任务调度型副本管理策略,已无法满足未来精准负荷控制等新型电力业务对大数据处理时延的需求。对此,文章在充分考虑网络流量和数据中心位置分布的基础上,构建一种基于随机配置网络(SCN)的电力大数据自适应副本管理系统。同时,提出了一种基于C-means聚类的底层设备分类网络流量预测模型,有效地完成数据库网络资源的实时评估。为了有效提升电力大数据副本管理效率降低数据处理延时,提出了一种面向新型电力系统的数据存储和选择的副本管理算法,实现电力大数据副本的灵活存储和最优选择。最后,在相应省公司开展试点验证,实验结果表明该算法能够有效支撑电力大数据存储,降低数据处理延时,跨分布式DCs的现场作业完成时间平均减少12.19%。

基于双碳目标的大数据能源调度博弈管理算法研究

随着“碳中和”和“碳达峰”建设目标的不断推进,能源互联网作为实现“双碳”目标的主要驱动力,可以为能源的产生、传输、存储、消耗等设备的集成提供开放的网络框架,基于现有信息和通信技术能够有效提高能源管控水平。文章针对可再生能源与传统能源的协调管理问题,构建基于发电厂、储能公司、微电网和电力用户组成的常规电力系统模型。将能源管理问题转化为三阶段的Stackelberg博弈,在满足系统可靠运行和用户用电需求的条件下最大化微电网的个人收益。基于反向引导法解决三阶段非合作博弈问题,从而获得每一阶段最优策略的闭合表达式。研究了基于大数据的发电预测技术,提出的一种电能预测方法可以对微电网用能进行有效指导。仿真结果表明所提基于大数据可再生能源管理模型的有效性,验证了准确的风电功率预测结果有利于更好地进行能源管理理论分析。

基于边缘计算的配网在线监测任务分配机制

边缘计算在物联网领域有着广阔的应用前景,尤其是智能配电网中的电缆实时在线监测业务。然而,由于边缘节点的资源和能力相对有限,难以高度全面地满足电缆在线监测任务的高实时性要求。对此,提出了一种基于边缘计算的有线实时在线监测业务任务分配机制,在有效利用和优化边缘节点的资源和能力的基础上,进行动态任务分配。考虑到配网的线性分布特性、边缘节点状态、任务处理开销以及延迟敏感任务的调度策略,建立了基于边缘计算的任务分配模型。其次,提出了一种基于任务分配策略的优化方法。仿真结果表明,所提出的任务分配机制能够有效降低配网有线实时在线监测业务的平均延迟,进一步提高智能配网的安全性和可靠性。