基于对抗性自动编码器的城市配电网虚假数据注入攻击检测

在信息物理高度融合背景下,快速、准确地检测虚假数据注入攻击(false data injection attacks,FDIAs)是城市配电网安全稳定运行的关键。提出一种基于对抗性自动编码器的城市配电网FDIAs检测方法,将自动编码器和生成对抗网络结合,能够提取数据特征,发现FDIAs引起的配电网数据异常,并在少量标记数据的基础上完成网络训练,避免出现高昂标记成本的同时,还可减少FDIAs检测对网络拓扑结构的依赖。通过典型配电网案例仿真和结果分析,验证所提方法与现有FDIAs检测方法相比,在检测精度与效率方面都有一定优势,适用于规模日益庞大的城市配电网。

扩散和时滞影响下病毒感染模型的Turing不稳定性和Hopf分岔

考虑反应扩散和时滞因素,研究了病毒感染模型的Turing不稳定性和Hopf分岔.首先,给出无时滞情形下的Turing不稳定条件;其次,选择时滞为分岔参数,得到Hopf分岔的判据,同时给出分岔阈值的解析表达;最后,通过数值模拟仿真验证了理论结果的正确性.

一种应用于磁悬浮轴承的具有容错功能的多桥臂开关功放电路

功率放大器是磁悬浮轴承系统的重要组成部分,但其中的电力电子器件易发生故障,是整个系统中稳定性较为薄弱的环节。由于器件过压击穿、雪崩击穿、热击穿、器件破裂、焊接线破裂、焊接线浮起等问题,将会使功率放大器工作在非正常状态,轻则影响系统性能,增加其他器件的电压和电流应力;重则会使系统陷入崩溃。该文针对五相六桥臂开关功放的开路故障,提出一种具有容错功能的多桥臂开关功放拓扑,并给出相应的容错控制策略。首先分析容错功放拓扑的工作原理,然后基于电流差值变化的特点给出判断开路故障的方法,并通过相应的容错控制策略,实现冗余桥臂对故障桥臂的替换,以达到故障不停机的目的。最后,仿真与实验结果显示,该容错拓扑能够实现每相电流在发生开路故障后快速恢复控制,证明该容错拓扑的安全性和可行性。

计及分布式电源集群不确定性的配电网分散鲁棒电压控制

随着光伏、储能等分布式电源广泛接入,导致配电网区域电压波动频繁。针对分布式电源分散接入带来的不确定性问题,提出了一种计及分布式电源集群不确定性的配电网分散鲁棒电压控制方法。将大规模分布式电源聚合成相互关联的集群,对电压控制进行分区域调节。首先,针对配电网结构复杂和分布式电源点多面广的问题,设计一种基于改进Louvain算法的配电网集群划分方案,利用模块度函数并兼顾了集群的电压灵敏度和分布式电源调控容量。然后,由于分布式电源接入后配电网潮流更加复杂多变,在划分集群的基础上提出一种考虑不确定性的分散鲁棒控制方法,协同各分布式电源集群的调控能力,抑制由于模型参数及功率波动等不确定性导致的配电网电压波动。最后,通过算例分析验证了所提方法的可行性和有效性。

计及充电行为特征与可调性的电动汽车集群优化调度

针对传统电动汽车集群优化调度过程中未能充分考虑电动汽车是否具备参与电网响应的物理条件和主观意愿等问题,提出一种基于双向门控循环单元(Bi-GRU)的电动汽车充电行为可调性识别方法,并以聚合商收益最大为目标进行优化调度。首先,利用电动汽车在充电站内的真实数据描述电动汽车用户充电时间特征、充电电量特征,并从影响用户参与优化调度的主观意愿因素出发,分析并描述用户充电偏好;其次,构建充电过程物理矩阵和用户响应意愿矩阵,并采用Bi-GRU模型将电动汽车划分为可调电动汽车集群与不可调电动汽车集群,计算可调集群充电电量与不可调集群充电电量;最后,从电动汽车聚合商利益最大化角度出发,提出考虑分时电价影响的电动汽车集群参与电网优化调度模型及求解策略。算例表明,与传统优化调度方法相比,所提Bi-GRU模型能精准识别电动汽车是否具备可调性,且优化调度策略能在保证聚合商收益最大化前提下有效平抑负荷波动,保证电网安全稳定运行。

计及多能流运行时序性的电-气互联系统协同状态估计

电-气互联综合能源系统可灵活实现多区域能源交互,但其多能流子系统存在的信息交互壁垒、量测延迟等时序不统一因素会给系统精准监测与调度带来不利影响。针对多能流子系统不同的运行时间尺度,构建计及统一时间尺度的顺序协同估计框架,并考虑多源量测设备采样周期的延迟问题,将量测时延融合思想引入估计框架中以矫正多源量测数据的时序不同步。提出基于改进卡尔曼滤波的综合能源系统实时估计算法,通过引入基于改进交替投影的对称正定理论,避免实时估计过程中因误差传播出现非正定导致的估计失败问题。仿真结果与对比分析验证了所提协同状态估计策略能够有效实现对电-气互联综合能源系统的在线精准监控,且估计结果具备更强的数值稳定性。

居民区场景下计及负荷预测的有序充电策略

近年来我国新能源汽车保有量急剧增长,电动汽车大量接入配电网。为保障电网运行安全性与电动汽车用户充电经济性,首先,基于居民区电动汽车充电场景,以减小电网负荷波动并降低电动汽车用户充电成本为目标,统计电动汽车用户出行规律,分析包括电动汽车并网充电开始、结束时刻与充电电量的电动汽车充电规律,利用马尔科夫链蒙特卡洛方法实现居民区电动汽车充电负荷预测;其次,计及负荷预测数据进行数据评估分级,制订负荷分级电价,并根据峰平谷分时电价制订加权分时电价,建立以加权分时电价为理论的有序充电模型;最后,以华东地区某居民区充电桩为例,运用MATLAB验证基于马尔科夫链蒙特卡洛方法的充电负荷预测,建立变功率有序充电策略模型,利用多种群遗传算法求解模型。试验结果表明,采用所提策略可使负荷波动率下降至33.80%(比无序充电下降18.93%),用户单位充电价格下降至1.346元/kWh(比无序充电下降10.27%),可实现电网运行负荷波动与用户充电成本的降低。

粗糙模糊环境下电力用户负荷响应潜力评估

深度探索用户负荷可调节潜力是国家电力市场精细化发展的迫切需求。为有效感知电力用户负荷综合响应潜力,提出一种模糊粗糙环境下的混合评估模型。首先,从经济性、用户特性、负荷特性、信息特性等4个维度构建负荷响应潜力指标体系;其次,充分考虑评估中个体判断的模糊性和群体偏好的多样性,采用模糊粗糙数对个体语义评估信息进行处理和集结;然后,将模糊粗糙熵权法和逐步加权评估比率分析法(step-wise weight assessment ratio analysis,SWARA)相结合确定指标综合权重,并采用基于模糊粗糙数的改进多属性边界逼近区域比较法(multi-attributive border approximation area comparison,MABAC)计算电力用户针对属性函数的负荷响应潜力综合评估值,从而获取潜力排序结果;最后,以多个行业的电力用户负荷综合响应潜力评估为例,验证所提模型的有效性。

主动磁悬浮轴承–柔性转子的研究和发展综述

随着磁轴承技术的发展,转子转速越来越高,随之而来的稳定性问题日益突出。磁悬浮轴承柔性转子动力学研究成为目前专家学者的研究重点。该文综述磁悬浮轴承–柔性转子的稳定控制理论及过程,包括分析方法及优化方法,同频振动、倍频振动,并提出磁悬浮轴承–柔性转子动力学研究的发展趋势和关键问题,为磁悬浮轴承–柔性转子动力学研究提供参考。

磁悬浮轴承五相六桥臂开关功放的单周期控制算法改进

将单周期控制算法应用于磁悬浮轴承五相六桥臂开关功放系统中,具有易于实现和智能响应快的突出优点。本文考虑磁悬浮轴承中线圈电阻压降的影响,对单周期控制算法进行改进,推导出改进后算法的数学模型。将改进后的算法与改进前的算法进行比较。仿真与实验的结果表明,改进后的算法能有效降低输出电流的纹波,实现对给定电流的良好跟踪,提高了控制精度,验证了该方法的有效性和优越性。

基于形貌优化法的无轴承开关磁阻电机减振降噪

脉振的径向电磁力作为激励源作用于12/8极单绕组宽转子齿无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor with wider rotor teeth,BSRMWR)的定子齿面并传送至定子轭部及机壳,会引发较大的振动噪声,阻碍其推广应用。针对这一问题,本文从本体结构的角度入手对电机壳体进行优化改进。采用三维多物理场有限元模型,建立了BSRMWR电磁⁃结构⁃振动⁃声场耦合模型。通过对BSRMWR电磁场进行瞬态分析,得到径向电磁力。将模态应变能方法应用于BSRMWR的壳体得到电机外壳结构有较大的应变能,说明电机壳体结构的薄弱。基于此,通过形貌优化的方法对电机的壳体结构进行优化。结果表明,采用形貌优化后机壳结构的BSRMWR,其振动和噪声均有显著改善。

融入多源量测数据的配电网分布式区间状态估计

新能源出力间歇性使得大规模配电网状态估计需要同时考虑不确定因素与模型计算复杂度,且多类型量测数据的兼容性问题也会影响状态估计结果。首先,定义适用于三相不平衡配电网的等效电气距离概念,结合社区发现算法将配电网合理划分为若干子区域;其次,根据子区域内光伏发电系统伪量测与实时量测数据构成本地多源量测数据的区间表达形式,利用区间量测变换技术将电压、功率等多源量测数据统一转换为系统注入电流数据,并建立考虑量测数据与线路参数双重不确定性的配电子区域区间状态估计模型;最后,采用改进区间优化方法对本地区间状态估计模型进行求解,并完成相邻子区域间边界状态信息的交互,从而输出配电网全局区间状态结果。通过算例仿真与结果对比分析,结果验证所提配电网分布式区间状态估计方法在估计结果精度与效率方面相比现有方法而言都具备一定的优势,且能够有效跟踪系统多重不确定变量对状态估计结果的影响。

需求响应视角下有源配电网分层分区切负荷方法

线路发生故障或出现功率缺额时,配电网需快速切除部分负荷以保障系统整体运行的可靠性。提出了一种考虑需求响应的有源配电网分层分区精准切负荷方法:首先定义电气距离,结合社区发现方法将配电网划分为若干子区域;其次,建立以用户满意度最大和全网需求响应成本最小为目标函数,同时考虑子区域内安全运行、用户响应意愿等约束的有源配电网本地切负荷模型,并采用混合整数二阶锥规划算法对该线性模型进行高效求解;最后,基于事件触发机制思想构建有源配电网多区域协调控制架构,利用有限通信资源实现区域内/区域间切负荷信息的有效交互与精准执行。算例分析结果表明,与传统切负荷方案相比,所提切负荷方法不仅能够改善分布式电源接入后的系统电压水平、减少切负荷成本、提高用户参与需求响应的满意度,还可以缓解配电网多层级通信传输压力,提升复杂配电网切负荷方案的效率。

基于非线性干扰观测器的四旋翼非奇异快速终端滑模控制

针对存在系统不确定性和外部干扰的四旋翼飞行器,提出了一种基于非线性干扰观测器(Nonlinear disturbance observer,NDO)的非奇异快速终端滑模控制(Nonsingular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)策略。首先,利用NDO估计系统不确定性和外部干扰的实际值。然后,设计基于趋近律的NFTSM控制器用于姿态子系统(内环),该控制策略能够保证欧拉角的快速收敛以及姿态子系统的稳定性。此外,在位置子系统(外环)中采用NFTSMC与反演技术相结合的策略,保证了位置子系统的跟踪性能。最后,通过对比仿真结果表明,该方法具有更好的轨迹跟踪性能,且优于传统滑模和积分反演滑模控制的效果。

考虑低碳优先的社区群电热交易策略

面向“2030碳达峰2060碳中和”这一背景,以促进社区群资源互补、降低社区运营成本为目标,提出了考虑低碳优先的社区群电热交易方法。首先,从物理、经济和低碳属性维度构建了社区综合能源系统模型;接着,以撮合社区群电热交易为目标,构建了基于供需比的社区群电热交易价格模型,给出了兼顾公平和低碳的社区群能源分配原则及策略;然后,以社区运营成本最低为目标建立了考虑低碳优先的社区群电热交易优化模型,进而求解出社区群电热价格、社区级调控策略及购售能方案;最后,通过算例表明所提社区群电热交易策略可充分释放社区群资源互补潜力,有效降低社区运营成本,定向激励低碳社区交易与发展;此外,就低碳优先系数对社区群电热交易结果的影响进行深入分析。

计及用户决策不确定性与调频备用需求的空调负荷聚合策略

用户侧海量空调负荷资源可灵活参与电力系统频率调节服务,但调频效果易受用户行为决策不确定性影响。基于对传统聚合策略及其参与系统调频方案剖析,文章设计了面向用户决策不确定性及调频备用需求的空调负荷聚合框架。首先通过对系统一、二次调频特性分析,建立典型空调负荷动态响应模型,并给出考虑空调负荷动态响应的电力系统频率误差量化与计算方法;其次,提出基于风险规避多臂机理论的海量空调负荷聚合策略,通过引入组合在线学习思想学习用户的用电习惯,有效降低用户行为决策不确定性给调频带来的影响。仿真结果与对比分析标明,所提空调负荷聚合策略在综合考虑用户自主选择参与或退出等不确定扰动下,具备更优的参与系统调频能力。

融合思政元素的“三式一线”混合式金课探索——以能源互联网课程为例

受益于互联网与信息通信技术的不断革新,“互联网+”已成为新工科背景下前沿交叉学科的发展趋势。考虑到信息工程专业课程受限于传统教学模式,难以激发学生的创新能力与爱国情怀,以能源互联网导论课程为例,提出融合思政元素的“三式一线”混合式金课改革方案。基于教学大纲设计以适宜的思政元素贯穿始终的教改框架,充分利用网络云端、线下教学、翻转课堂3种模式优势互补,并增加分组演讲互评机制。通过具体案例验证,该教改方案相比现有方案得到了更好的考核结果,可为互联网、能源两大国民支柱产业更好地培养创新人才。

基于GAIN的数据插补及Bi-GRU在充电桩预警中的应用

在实际采集充电桩多维运行数据的过程中,会出现非人为因素而导致的数据丢失,因此在生成对抗网络的基础上引入提示机制,研究基于生成对抗插补网络的缺失数据插补方法。同时基于充电桩安全影响因素以及典型故障类型的分析,提出充电桩运行状态评价方法,在此基础上建立基于双向门控循环单元的充电桩安全预警模型,对异常告警的充电桩异常运行状态进行实时故障预测,实现充电桩的安全预警。通过算例分析,结果表明所提的生成对抗插补网络的数据插补方法在数据插补方面精度较高,使用插补后的数据集对充电桩的故障预测精度更高,从而提高充电桩的安全预警准确率。

基于云平台的光伏二次调频双层控制策略

随着越来越多的配电网侧光伏参与辅助调频,进一步增加了光伏调频的不稳定性。为此,提出了一种基于云平台的光伏二次调频双层控制策略,在上层利用云系统实现AGC功率控制,使频率偏差最小,同时将用户侧经济性要求纳入考虑;在下层使用了一种基于MPC的控制策略,实现光伏逆变器的稳定、快速响应。最后通过MATLAB仿真,验证了该策略的有效性,并与无MPC的控制策略进行对比分析,仿真结果表明,所提控制策略更具备安全稳定性。

光伏发电供保水平下新型用户交易行为决策研究

随着光伏发电的普及,大量用户已从传统的消费者转变为具有电能生产及消费行为的新型用户。在此背景下,为充分调动新型用户参与电力市场的积极性,防止不公平现象发生,提出两阶段交易模式,即Ⅰ阶段的新型用户间分布式撮合交易和Ⅱ阶段的新型用户余量集中式竞价交易。首先,对不同新型用户群体进行分类,在内部交易的Ⅰ阶段,分析新型用户光伏发电供保水平下的决策;其次,在新型用户与上级电网集中统一分配交易的Ⅱ阶段,以社会福利最大化为目标优化新型用户供需量,通过供需关系改进交易定价;最后,通过算例分析,证明了不同光伏供保水平下两阶段交易机制对新型用户行为决策的有效性,为合理引导新型用户积极有序地参与电力市场提供了依据。