Electricity Services Based Dependability Model of Power Grid Communication Networking

The technology of Ultra-High Voltage （UHV） transmission requires higher dependability for electric power grid. Power Grid Communication Networking （PGCN）, the fundamental information infrastructure, severs data transmission including control signal, protection signal, and common data services. Dependability is the necessary requirement to ensure services timely and accurately. Dependability analysis aims to predicate operation status and provide suitable strategies getting rid of the potential dangers. Due to the dependability of PGCN may be affected by external environment, devices quality, implementation strategies, and so on, the scale explosion and the structure complexity make the PGCN＇s dependability much challenging. In this paper, with the observation of interdependency between power grid and PGCN, we propose an electricity services based dependability analysis model of PGCN. The model includes methods of analyzing its dependability and procedures of designing the dependable strategies. We respectively discuss the deterministic analysis method based on matrix analysis and stochastic analysis model based on stochastic Petri nets.

一种航空自组网GRID路由协议栅格长度划分方法

分析了航空自组网GRID路由协议的特点,在对GRID路由协议中栅格长度、节点有效辐射半径以及节点通信功率联合研究的基础上,通过理论分析和数学推导,得出栅格长度、节点有效辐射半径在一定通信功率条件下的定量关系,为GRID路由协议中栅格长度的划分提供了一种新的思路和科学的划分方法,对GRID路由协议在今后航空自组网中的研究设计具备一定的实用价值。

A reliable opportunistic routing for smart grid with in-home power line communication networks

The topology of in-home power line communication(PLC) networks varies frequently, which makes traditional routing algorithms failure. To solve this problem, an end-to-end transmission time for remaining path(TTRP) metric-based opportunistic routing(TTRPOR) is proposed. Since a local broadcasting scheme is adopted, the algorithm can find the optimal path for forwarding packets in a dynamic PLC network. The closed-form of the outage probability for a PLC channel is derived to estimate the TTRP. It is proved that the average throughput can achieve maximum as the metric TTRP is utilized to sort candidate forwarding nodes.Numerical results show that the end-to-end throughput of networks with TTRPOR, outperforms that of the network adopting DSR and EXOR, especially for the case of varying-topology in-home PLC networks.

Research and application of wireless sensor network technology in power transmission and distribution system

Power is an important part of the energy industry,relating to national economy and people’s livelihood,and it is of great significance to ensure the security and stability in operation of power transmission and distribution system.Based on Wireless Sensor Network technology(WSN)and combined with the monitoring and operating requirements of power transmission and distribution system,this paper puts forward an application system for monitoring,inspection,security,and interactive service of layered power transmission and distribution system.Furthermore,this paper demonstrates the system verification projects in Wuxi,Jiangsu Province and Lianxiangyuan Community in Beijing,which have been widely used nationwide.

分布式优化在互联电网中的应用分析及展望

在新能源随机性与波动性的影响下,互联电网能量与灵活性的跨区域互济重要性凸显,有效的分布式优化算法是不可或缺的技术支撑。为了在互联电网不同运行层级的重要场景中选择适宜的算法,文中归纳了分布式优化建模和求解的一般原理,并提出将现有分布式算法分为原始可行方向、对偶可行方向、原对偶、切平面、列生成和多参数法6类。针对互联电网的多区域输电网协同调度、输配协同优化调度以及配电网分布式资源协同调度不同运行层级这3个重要场景,阐明了采用分布式优化的必要性,总结了统一的变量/约束耦合问题的典型建模及变换关系,并分析了6类算法在各场景的实施情况和应用优缺点。从物理场景、数学模型以及算法整体角度分析分布式优化在互联电网3个重要场景应用存在的问题,并给出了不同场景的算法选取建议。结合配电网运行新场景、数学建模新问题、算法设计新技术,展望了未来互联电网应用分布式优化的方向。

Distributed continuation power flow method for integrated transmission and active distribution network

As the integration of distributed generations(DGs)transforms the traditional distribution network into the active distribution network,voltage stability assessments(VSA)of transmission grid and distribution grid are not suitable to be studied separately.This paper presents a distributed continuation power flow method for VSA of global transmission and distribution grid.Two different parameterization schemes are adopted to guarantee the coherence of load growth in transmission and distribution grids.In the correction step,the boundary bus voltage,load parameter and equivalent power are communicated between the transmission and distribution control centers to realize the distributed computation of load margin.The optimal multiplier technique is used to improve the convergence of the proposed method.The three-phase unbalanced characteristic of distribution networks and the reactive capability limits of DGs are considered.Simulation results on two integrated transmission and distribution test systems show that the proposed method is effective.

智能电网电力通信中分组传送网技术的实施应用

随着智能电网建设的不断推进,电力通信技术的发展日益受到重视,分组传送网技术作为电力通信的关键组成部分,在智能电网中发挥着高效、安全、可靠通信的重要作用。然而,目前在智能电网领域中对于分组传送网技术的实施应用研究还相对不足,因此,本文对分组传送网技术在智能电网中的实施应用进行深入研究,旨在推动智能电网建设的进一步发展。

Deployment of wireless sensor network in dispersed renewable energy sources for increasing efficiency of power distribution networks

In this work,a novel performance analysis method for evaluating the robustness of emerging power distribution networks(PDNs),which involve deployable renewable energy sources,is proposed.This is realized with the aid of the outage probability(OP)criterion in the context of cooperative communications,which is widely considered in modern wireless communication systems.The main usefulness of this method is that it allows the involved components to communicate to each-other by means of a robust and flexible wireless sensor network architecture.In this context,any conventional medium voltage(MV)bus of the PDN is represented as a wireless relay node where data signals gathered from each MV bus can be forwarded reliably to a control station for the subsequent processing.The received signals at wireless nodes are decoded and then forwarded to ensure minimal errors and maximal robustness at the receiving site.The considered OP analysis denotes the probability that the power of a received information signal drops below a pre-defined threshold which satisfies the acceptable Quality of Service requirements of a reliable signal reception.To this end,simple closed-form expressions are proposed for the OP of a regenerative cooperative-based PDN in the presence of various multipath fading effects,which degrade information signals during wireless transmission.The offered results are rather simple and provide meaningful insights for the design and deployment of smart grid systems.

输电网故障时新能源并网点电压跌落及影响范围计算方法

为了应对当前电网安全稳定分析无法评估输电网故障对新能源影响的问题,提出一种输电网故障时新能源并网点电压跌落及影响范围计算方法。以220 kV节点为界,考虑新能源电流输出特性的影响,完善故障计算模型,并计算220 kV节点故障电压。基于计算结果,提取新能源接入中低压电网的典型场景,并细化分析计算故障时刻新能源并网点电压及其与故障点的电气距离。最后,基于修正的39节点标准测试系统,通过与传统故障计算和时域仿真结果对比分析对所提方法进行验证,研究结果表明:采用所提方法的故障电压计算偏差范围为-4.82%~0.6%,能够准确地评估输电网故障对新能源的影响,可以进一步为新能源运行规划和控制策略优化提供指导。

配电网输电方向变化对系统可靠性的影响分析与评估

随着能源需求的不断增长和电力系统规模的扩大,配电网输电方向的变化成为影响系统可靠性的重要因素之一。通过深入分析输电方向变化的机理,揭示其基本原理、与电网稳定性的关系以及对系统频率、电压等参数的影响机理。在此基础上,分析系统可靠性的影响,包括可靠性评估指标与方法、输电方向变化对系统可用性的影响以及对系统平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure,MTBF)的影响。针对发现的问题,提出一系列优化策略与措施,旨在提高配电网的可靠性和稳定性。

未来中国输电网发展模式的分析与展望

介绍了欧、美国家电网发展设想,指出其对我国未来电网发展具有一定的借鉴意义和启示,并根据我国未来电源及负荷预测结果,分析了我国2020年、2030年及2050年可能的电力流格局,对我国2020年、2030年输电网发展模式进行了预测,对我国2050年输电网发展模式进行了展望,指出未来我国全国联网是一种必然趋势,2020年及2030年我国电网将主要以交直流超/特高压混合输电网模式发展,2050年我国电网发展模式可能存在交直流超/特高压混合输电网模式、超导主网架模式及电源与负荷匹配模式3种情况。最后总结了我国未来电网发展的关键技术需求。

云南—广东±800 kV直流输电系统动态等值研究

为向云(南)—广(东)直流输电工程的物理设备动模仿真实验提供动态等值研究方法。在保持电网动态特性,同时缩减计算规模的前提下,应用同调机组聚合和网络化简等动态等值方法,对2010年南方-香港互联电网进行了等值研究,提出保留直流系统、主要交流通道和对系统稳定性有重要影响的厂站的等值方案,据此得到简化系统。通过比较等值前后电网潮流分布、重要母线短路电流及系统暂态行为变化等情况,证明了所提动态等值方案的合理性及简化系统的工程实用性。

网格计算环境下输配电网联合潮流计算

为满足大规模输、配电网的实时潮流计算的快速计算要求,在网格计算环境下基于配电网的结构特点对配电线路按空间划分来进行并行化处理,在输配电网的边界进行功率交换与迭代,构造了输配电网联合潮流并行算法。网格并行计算的输电网和高压配网子区域中使用P-Q分解法,中压配电网子区域使用改进支路电流法,其利用节点—支路关联矩阵来描绘辐射或弱环结构的配电网络,采用节点、支路分层编号加快矩阵运算速度,利用三相拓扑扩展和矩阵增广实现三相潮流计算,采用Gauss-Seidel恒定电压幅值迭代补偿方法解决配电网弱环结构。在网格计算环境以上海输配电网为算例进行了计算,算例结果验证了所提算法的有效性。

考虑联络线传输功率的双层分区多目标输电网规划

为提高区域电网联络线的输电能力,最大范围优化资源分配,建立考虑经济性、可靠性指标的基于电网分区的双层多目标输电网规划模型。上层规划模型对全网采用线路建设成本最小、联络线传输功率最大和最小切负荷量作为优化目标进行网络优化,搜索到的优化方案传递给下层规划模型。下层规划在此方案基础上,以最大负荷供应能力指标指导受端电网规划并突出其受电和负荷增长特性;得到的规划方案再次传递到上层模型,由此反复交替进行直至获取满意的优化方案。提出应用粗糙集理论优势类函数和劣势类函数评价各子目标备选方案的相对排序指标,得到综合评价值进行多目标优化方案选择。46和77节点系统算例验证了该模型和方法的有效性。

转动惯量对西藏林芝电网外送能力影响机制分析

增加电网输电能力是提高一次能源利用效率、增大电网安全稳定裕度和提升电网整体运营效率的有效途径。在电网建设初期和过渡期,由于技术经济性、工程建设进度、季节性发电能力差异等因素影响,通常存在电源外送容量受限于电网输电能力的情况。首先基于等面积定则原理,分析了送端电网发电机转动惯量对故障期间转子加速能量积聚,以及故障清除后电网所能提供最大减速能量的影响,揭示了增加转动惯量提高输电能力的机制。在此基础上,研究了西藏林芝外送型电网中老虎嘴主力电源开机方式,对联络线受扰轨迹和外送能力的影响,指出林芝与藏中主网单回线弱互联条件下,优化开机方式增加林芝电网转动惯量,是提高外送能力和安全稳定裕度的有效技术措施。

电力光纤网中基于三角模融合的节点重要性评价方法

为确定电力光纤网中关键节点位置并建立重点保护,提出了一种基于三角模融合的网络节点重要性评价方法,该方法将电力光纤网抽象成加权网络模型,综合考虑网络的传输特性和网架特性对网络节点重要性的影响。采用模糊数学理论中的三角模算子对两个特性的重要性隶属度进行融合,强化二者度量指标中的同类信息,协调二者度量指标中的矛盾信息,克服了单一指标度量节点重要性的局限性。仿真结果表明,利用三角模融合能更细致地描述加权网络中各节点重要性差异。

输电网行波网络保护方法

在研究行波在电网中传播特性的基础上,提出了一种新型输电网行波网络保护方法,该方法在线路故障后利用电网中所有行波保护继电器记录的初始行波到达时间来剔除无效行波时间数据,并修正部分无效初始行波到达时间,进而利用有效初始行波到达时间来判断故障线路。这一保护方法综合利用了电网中所有线路的初始行波到达时间信息,不但解决了行波保护易受线路结构等因素影响的问题,而且在某一行波保护继电器故障、启动失灵或时间记录错误后仍能可靠动作。分析和仿真结果表明,该保护方法原理可行、实现简单、可靠性高,有助于进一步提高行波保护的实用性。

考虑风电接入的交直流互联电网输电通道功率优化分配

考虑风电场有功出力的随机波动特性,建立了交直流互联电网各省网间交直流并联输电通道功率优化分配模型。模型中以交直流并联输电通道总有功损耗的期望最小为目标,考虑了省网间电力交换计划约束和直流通道输电功率的调节限制约束。该模型是一个高维随机动态规划模型,直接求解难度很大。采用网络等值方法对每个时段的电网模型进行简化以降低电网节点数,并采用状态空间近似动态规划法实现了对优化模型的逐一时段解耦求解。先通过三阶段法求解每一个风电场出力误差场景下的优化模型,获得状态空间与状态解,然后在预测场景下逐一时段地求解单时段优化模型得到理想解,并从决策变量、随机变量、目标函数值等方面评价理想解与状态解的相似度以获得各时段的近似最优解。以某个实际大规模交直流互联电网为例,计算结果验证了所提出模型和求解方法的正确有效性。

云电送粤特高压输电网络连锁故障分析

近年来世界范围内发生了不少由连锁故障引发的大规模停电事故,这已成为影响电力系统安全稳定运行的一个重要因素。为此,以2010年云电送粤特高压输电网络为例,分析了当其送端云南电网重负荷线路发生扰动时,与故障线路潮流方向相同的500kV线路和与其构成电磁环网的220kV线路的距离三段保护的动作情况。通过比较监测线路的计算阻抗值和距离三段保护定值,判断该线路保护动作情况,给出是否会发生连锁故障的结论。结果表明,两回500kV线路相继发生三相永久短路故障后,系统仍然能够保持暂态稳定,且不会导致其它线路后备保护动作。提出了预防云南电网连锁故障的建议,该研究的结论已应用于云南电网生产实践当中。

输电网网架恢复方案关键线路辨识

大停电后根据输电网网架恢复预案进行重构操作的过程中,如果预案中某些关键线路由于外界环境和自身存在的薄弱环节投运失败,将严重影响系统恢复进程。文中结合大停电后输电网网架恢复过程中线路投运失败的情况,借鉴复杂网络理论中介数的概念,定义了一种相对线路介数指标,并在此基础上提出了网架恢复方案中的线路关键度指标作为辨识方案中关键线路的标准。以IEEE 30节点系统为例进行分析,辨识相应网架恢复方案中的关键线路。结果表明,利用提出的指标可以较好地辨识出在一定的恢复原则下可用程度高且显著影响恢复效果的线路。该辨识方法对于指导恢复操作具有现实意义。