An In-Depth Study of Complex Power System Dynamic Behavior Characteristics for Chinese UHV Power Grid Security

In this paper,a series of major policy decisions used to improve the power grid reliability,reduce the risk and losses of major power outages,and realize the modernization of 21st century power grid are discussed. These decisions were adopted by American government and would also be helpful for the strategic development of Chinese power grid. It is proposed that China should take precaution,carry out security research on the overall dynamic behaviour characteristics of the UHV grid using the complexity theory,and finally provide safeguard for the Chinese UHV grid. It is also pointed out that,due to the lack of matured approaches to controll a cascading failure,the primary duty of a system operator is to work as a "watchdog" for the grid operation security,eliminate the cumulative effect and reduce the risk and losses of major cascading outages with the help of EMS and WAMS.

Intrinsic Noise Monitoring of Complex Systems

The power-density function of the noise spectrum of open and complex systems changes by the power of frequency. We show that the fluctuation origin and the noise-powered description are equivalent to describe the colored noise power density. Based on this, we introduce a scale-independent invariant for monitoring the dynamics of the complex system. The monitoring of the noise spectrum of the system specifies the forecast of failure, the timing of desired regular corrections and/or the assessed operation life of the system, indicating the possible faults before it happens, predicting deterioration like wear/tear, fatigue in the still properly working system. These considerations are highly applicable to living systems and their preventive care.

COMPLEX POWER OF HERMITE OPERATOR

In this paper the authors define complex power of Hermite operator and give some applications in Riemann Zeta function.

Discussion on the Application of Complex Power Network to Software Engineering

Along with the further development of science and technology, computer hardware and the Intemet are in a rapid development, and information technology has been widely used in all fields so that complex problems are simply solved. Because of the needs for the development, software starts to mutually integrate with complex power network, making the scale of software increase greatly. Such a growing trend of software promotes soft-ware development to go beyond a general understanding and control and thus a complex system is formed. It is necessary to strengthen the research of complex network theory, and this is a new way to help people study the complexity of software systems. In this paper, the development course of complex dynamic network is introduced simply and the use of complex power network in the software engineering is summarized. Hopefully, this paper can help the crossover study of complex power network and software engineering in the future.

基于暂态关键特征逻辑推理的复杂电网响应驱动暂态稳定性判别

暂态稳定实时性判别是响应式稳定控制的核心,新能源和直流输电并网下电网的结构、运行和响应特征复杂程度骤增,现有实时性判别方法的准确性和泛化性面临挑战。该文针对含新能源和直流输电的复杂电网暂态稳定性,提出了一种基于可量测暂态能量特征的自适应逻辑推理判稳方法,实现无电网模型依赖且具有可解释性的实时性稳定性判别。首先,基于发电机转子运动的能量关系,结合特勒根定理构建了面向复杂电网响应信息的能量函数并论证了其守恒性;然后,根据系统动能-势能能量转换特征定义了稳定预判因数,并结合最大功角差构成了判稳关键特征量,提出了基于自适应模糊推理神经网络(ANFIS)的关键特征量与稳定状态之间的映射模型,实现了暂态稳定性实时推理评估;最后,在简单系统中量化分析了关键特征量与系统稳定性间的关系,并在修改后含新能源与直流输电的IEEE10机39节点系统中验证了该文所提方法的有效性与泛化性。

Game-theoretical Model for Dynamic Defense Resource Allocation in Cyber-physical Power Systems Under Distributed Denial of Service Attacks

Electric power grids are evolving into complex cyber-physical power systems(CPPSs)that integrate advanced information and communication technologies(ICTs)but face increasing cyberspace threats and attacks.This study considers CPPS cyberspace security under distributed denial of service(DDoS)attacks and proposes a nonzero-sum game-theoretical model with incomplete information for appropriate allocation of defense resources based on the availability of limited resources.Task time delay is applied to quantify the expected utility as CPPSs have high time requirements and incur massive damage DDoS attacks.Different resource allocation strategies are adopted by attackers and defenders under the three cases of attack-free,failed attack,and successful attack,which lead to a corresponding consumption of resources.A multidimensional node value analysis is designed to introduce physical and cybersecurity indices.Simulation experiments and numerical results demonstrate the effectiveness of the proposed model for the appropriate allocation of defense resources in CPPSs under limited resource availability.

基于深度强化学习的航天器功率信号复合网络优化算法

为了实现航天器电源系统的灵活高效并网,最大化有限能量的利用,提出一种基于深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)的功率传输与信号传输复合网络拓扑优化模型,并使用知识蒸馏原理的多种可解释组件模型对优化过程进行剖析。首先,分析在轨运行阶段航天器母线电压调节控制域变换规律,并结合节点传播性参数,建立功率传输与信号通信的复合网络拓扑模型。然后,利用A3C(asynchronous advantage actor-critic)算法,对信号传输网络路由分布、拓扑结构等方面潜在的运行可靠性风险进行自适应性优化。最后,结合多种可解释组件对已训练的DRL模型进行知识蒸馏,形成一种可解释的量化分析方法。所提方法可以指导空间电源在随机阴影影响下选择最佳并网方案,并为更高任务要求和复杂环境下空间电源控制器设计提供理论支持。

基于实测数据的牵引供电系统并联谐波谐振概率识别方法

当前,我国高速铁路电力机车广泛采用脉冲宽度调制的四象限变流器,在其性能改善的同时也带来了频带更宽的高次谐波问题,更易激发牵引供电系统谐波谐振。谐波谐振可能会引起过电压/过电流,严重时引发设备爆炸、保护误动等安全事故。因此,准确识别系统潜在的谐振频率具有重要意义。目前常用的频率扫描分析、谐振模态分析等方法依赖于系统拓扑和模型的精确性,而基于实测数据的传统识别方法的准确性受系统参数波动和背景谐波影响较大。为此,提出了一种基于实测数据的牵引供电系统并联谐振概率识别方法,以电压、电流波形的余弦相似度作为谐振预判条件以减少无效计算,并综合基波/谐波功率因数、系统谐波阻抗幅值等多层次谐振特征进行概率分析,克服了系统参数波动和背景谐波影响。仿真研究、实测数据分析与已有研究方法对比,表明所提方法在负荷波动性强、背景谐波较大时仍然适用,且识别的准确性更高,验证了该方法的有效性和可靠性。

基于潮流和复杂网络理论的综合能源系统关键环节识别

综合能源系统(integrated energy system, IES)的关键环节识别对于系统的脆弱性研究和改善有重要意义。针对传统还原论方法无法解释系统层面且复杂网络分析中未考虑能流带来影响的问题,提出一种基于潮流和复杂网络结构的IES关键环节识别方法。首先,建立基于潮流的综合能源复杂网络模型,将IES的数学模型参数和潮流结果引入复杂网络的建模以使模型更加贴合现实的运行工况;其次,基于潮流计算结果和复杂网络参数,提出节点能量度和能量边介数2个评价指标,提高了关键环节识别精度;最后,根据所建立的模型对关键环节进行破坏并观察网络效率的变化,与其他攻击模式进行对比分析,验证了所提方法的可行性。

基于软件定义的新型电力系统分层自治电力平衡模式研究

新型电力系统是一个典型的复杂系统,源荷双侧的强不确定性导致电力电量时空分布极度不平衡,电力电量平衡逻辑发生了根本性变化,电力平衡面临巨大的挑战。为建立源网荷储多元协同互动的新型平衡模式,根据分层可以弱化复杂系统复杂性的理念,提出了基于能量自治单元的分层自治电力平衡模式。能量自治单元具备自调度、自平衡能力,在不同市场模式下具备不同的具体形态,将成为多元海量资源参与电力市场的有效途径。基于软件范型理论,指出能量自治单元应具备多元融合的架构模型、自适应运行机理和持续演化的生命周期,同时介绍了基于软件定义的能量自治单元软硬件解耦构建思路。最后,对能量自治单元构建的关键技术进行了讨论和展望。

复杂系统管理视域下电力员工不安全行为防控体系构建

由不安全行为引发的电力安全事故时有发生,电力安全生产形势依旧严峻复杂,考虑到不安全行为防控的复杂性、系统性,基于复杂系统管理视角构建“1253”型员工不安全行为防控体系,解析体系内涵并提出保障措施,以期为电力企业防控不安全行为和提高安全管理水平提供参考。

超高层建筑综合体消防负荷供配电系统设计

结合现行国家、行业及地方规范、标准,对超高层建筑综合体的消防负荷供配电系统、柴油发电机选择等设计方法及设计要点进行详细探讨。

复杂环境下新型电力系统扩展短期负荷预测研究

由于能源结构的多元化和用电需求的多样性,电力系统的运行环境和负荷变得越发复杂,导致短期负荷预测精度低。针对上述问题,提出复杂环境下新型电力系统扩展短期负荷预测。通过分解大量的历史负荷数据,发现负荷变化的多种趋势和周期性特征。计算负荷序列的形态系数,反映负荷序列的动态变化。选取趋势相似日找到与目标预测日气候条件、节假日安排等相似的历史日,在得到相似日的负荷数据后,对数据进行处理和参数优化,进而预测目标日的负荷。实验结果表明,该预测方法预测精度较高,最终能输出较为准确的短期负荷预测结果。

高压SVG在煤炭行业复杂多变供电系统中的应用

本文介绍了新风光电子科技股份有限公司生产的高压SVG在充矿能源南屯煤矿复杂多变供电系统的应用情况。介绍了SVG单机并机各种控制方案。结果表明,该高压SVG智能控制系统根据系统的需求,自动调节无功的输出,补偿效果好,补偿精度高。

电网频率控制系统的时滞相关稳定性分析

针对现有时滞相关稳定分析方法应用于电网频率控制系统时存在计算复杂度高的问题,提出了一种具有更低计算复杂度和更低保守性的稳定分析方法。首先,针对时滞电力系统中系统矩阵维度过高导致高计算复杂度问题,应用模型重构技术对系统矩阵进行降维处理,以达到降低计算复杂度的目的。其次,针对现有电力系统负荷频率稳定性分析方法存在线性矩阵不等式维度和计算复杂度过高的问题,提出一种基于自由矩阵积分不等式的时滞相关稳定判据,该判据具有较低线性矩阵不等式维度和较小的计算复杂度。最后,通过单区域电力系统的电压频率控制问题,证明了所提出的分析方法具有较高计算效率的同时有着较小的保守性。

商业综合体建筑电气设计探讨

从商业综合体的特点出发,探讨商业综合体建筑电气设计的关键问题,包括充分调研和分析负荷特点、供电方案的确定、变配电所布局、应急电源设置、变配电系统、消防应急照明与疏散指示系统、BIM管线综合检测、绿色电气、火灾自动报警及消防联动控制系统等方面。强调在设计过程中应考虑商业综合体的特性,确保电气系统的安全可靠,并注重节能和经济合理性。

综合体设计与业态管理模式的匹配性思考

针对综合体建筑内各业态不同设计标准及功能需求的实际情况,总结及梳理实际综合体建筑工程在设计及实施过程中的经验做法。提出在负荷等级确定、供电系统、机房规划、配电系统等方面需重点关注的一些问题及其解决方法。

机电顾问视角下城市综合体酒店电气设计

结合某城市综合体项目,分析了城市综合体中五星级酒店设计的重点、难点及关键技术。提出五星级酒店的两种高压供电形式,给出了选用原则;总结了酒店柴油发电机容量的3种配置原则;结合酒店消防报警系统的特殊要求,介绍了一种消防控制室之间联络的新方案。结合五星级酒店客房设置蜂鸣器底座火灾探测器的情况,提出了根据电压降值计算DC 24 V线缆截面积的简便方法。

新型电力系统电源布局规划方法

以最大消纳新能源为目标,结合潮流约束、电源容量约束和电气约束等因素,基于复杂适应系统理论,以新能源最小建设步长为建模主体,提出了多能源电源之间的互补协调规划方法,通过调整各种类型电源的安装位置和容量,以得到多能源电力系统的最佳电源布局。以西北某地区电网的运行数据为例,对原电力系统进行了重新规划,仿真结果验证了该规划方法的有效性。