电力信息物理融合系统的建模分析与控制研究框架

传统的电力系统研究与信息系统研究在理论和方法上基本都是割裂的,故在现有的理论和方法框架下难以系统而深入地分析信息系统对电力系统分析与控制的影响。实现智能电网的关键之一就在于怎样将前沿的计算、通信、传感技术与电力系统紧密而有机地结合起来,而信息物理融合系统(CPS)的目标正是将物理系统和信息系统融合为新型工业系统。在此背景下,将CPS概念与电力系统特点相结合,提出电力CPS架构;利用微分代数方程组、有穷自动机、随机过程、排队论等数学工具,建立其稳态与动态模型,阐述相应的分析方法,并进一步提出电力CPS可靠性和安全性研究方向。最后,基于网络延时和丢失补偿提出了多种控制方法相结合的混合控制策略。

电力系统中的LTE无线网络规划研究

针对电力无线通信在应用中存在的问题,在TD-LTE的网络结构、链路预算的基本原理的基础上,对电力系统无线专网网络规划中的参数配置、覆盖区域、信号强度等方面进行了详细分析,提出了一种适用于电力系统的TD-LTE无线专网网络规划方法,并进行了规划仿真,通过数据处理方式和对比分析方法,验证了规划方案的可行性。该规划方案为电力终端通信接入网的统一建设提供了技术支撑,为LTE电力无线专网的推广应用奠定坚实基础。

电力终端通信接入网统一建设模式研究

终端通信接入网作为骨干通信网的延伸,是电力通信网的重要组成部分。针对目前电网公司的运检、营销等业务部门均按自身需求单独建网导致通信资源利用率低的问题,文章提出了接入网统一建设的基本思路和一种接入网多业务承载与隔离技术方案,并通过典型案例说明了统一建设方案可大幅度降低设备投资。

LTE无线集群通信技术在电力系统中的应用研究

针对电力无线通信应用中存在的问题,为了更好地服务智能电网,建立了1.8 G LTE电力宽带集群通信实验网。该实验网主要开展TD-LTE技术在电力通信领域的应用研究、产品开发以及性能测试。实验网对视频业务、语音业务和数据业务进行了分析,提出无线多业务承载网络架构和LTE电力无线专网整体解决方案,提高了业务的安全可靠性。因此,实验网的建立为电力终端通信接入网的建设和运维管理提供技术支撑,为LTE电力无线专网的推广应用奠定坚实基础。

电力通信传输网管系统的集约化模式研究

电力通信作为保证各级电网安全稳定运行的重要技术支撑,需要电力通信系统以集约化、扁平化、专业化为方向,以便提高大规模通信网络的调控能力、大范围通信资源的配置与优化能力、全程全网的业务管理和保障能力。文章针对网络管理集约化的发展趋势,在结合电力通信的网络现状与管理需要的基础上,对电力系统内标准化程度相对较高的光传输网管系统,通过深入研究骨干传输网管系统的各种集约化模式,提出具有电力通信特点的网管系统省级集约化模式,并给出相应的配套保障措施,以期推进电力系统省、市二级通信调度业务转型,实现"标准化、一体化建设,精益化、集约化管理"。其研究成果可为电力通信实际的生产运行和专业管理提供借鉴和参考,对电力通信集约化管理具有现实意义。

电力通信网管系统告警标准化研究

电力通信网络规模的不断扩展、信息通信专业的逐渐融合和省级集中监控及调度指挥的建立,给通信网络管理及维护带来了极大的挑战。特别在运维管理领域,正面临着日益繁多的告警监视处理与有限人员之间的矛盾。文章通过告警标准化,将各类异构的原始告警信息归一化处理,形成标准化告警信息。并通过过滤告警、标识工程告警、整合告警关联等方法屏蔽和压缩无效告警,从而提高告警信息的准确性和有效性,提升告警诊断和故障处理的规范性和精细化。

面向业务覆盖的LTE电力无线专网研究

针对配用电业务终端分布特点,为充分利用现有电力光纤资源,文章提出了一种面向业务的新型电力无线专网覆盖模式以及基于智能天线技术的无定形小区组网架构。该方案延伸了网络覆盖范围,提高了频谱利用率和组网灵活性;通过光纤链路回传数据,大大降低了传输时延,提高了业务的实时性和安全可靠性。因此,对未来电力无线专网建设具有重要指导意义。

基于KPI考核指标的电力变压器多层次状态评估方法的研究

研究了基于关键评价指标体系(Key Performance Indicator,KPI)对变压器运行状态进行模糊综合评价的多层次评估方法。提出了运用KPI方法构建电力变压器关键评价指标体系,确定变压器的状态指标和评估等级;引入AHP集对分析法的变压器多层次评估策略,通过相对劣化度来表征变压器实际状态向故障状态转化的相对劣化程度,构建隶属度和相对劣化度函数来描述变压器运行状态的不确定性;构建综合评判矩阵,结合评判指标权重,评估变压器的各层评判因素,并量化变压器的评估结果,综合得出变压器的运行状态。经实例分析表明,基于KPI考核指标的电力变压器多层次状态评估方法可有效、准确地评估变压器的运行状态。

电力信息通信客户服务支撑系统研究

为适应电力客户对信息通信专业的新要求,通过信息通信客户服务中心的建设,以客户服务支撑系统为核心,整合信息通信专业的各种资源,可进一步提高信息通信专业的服务质量和服务水平。文章针对当前的信息通信融合发展现状,提出了一套适用于电力企业的信息通信客户服务支撑系统,分析了系统的总体架构与业务功能,并对运维支撑系统建设的配套措施进行了探讨。文章的内容对于省级集中信息通信客户服务中心的建设具有一定的参考与借鉴作用。

电力系统低频振荡实时控制

低频振荡实时控制方法将小干扰稳定在线控制策略或设定的离线策略应用于控制实际发生的低频振荡。通过小干扰稳定计算得到电网的弱阻尼模式,分别计算将各弱阻尼模式的阻尼提高到不同档位的控制措施。在电网发生低频振荡时进行在线分析,采用实测主导模式的频率筛选出候选的模式集,根据振荡中心的信息在小干扰稳定性分析中对设备进行分群,并根据设备分群信息确定与实测主导模式对应的模式,根据实测主导模式阻尼与临界安全阻尼门槛值的差值确定对应的小干扰稳定计算得到的控制措施。若没有与实测主导模式对应的模式,则从离线策略表获取辅助决策信息。最后通过自动发电控制(AGC)系统或调度员命令实施相应的控制策略。

关于风电不确定性对电力系统影响的评述

风电的波动和间歇行为都具有强烈的不确定性,其对电力可靠性、电能质量、经济性及社会福利的影响随着渗透率的增加而越发突出。为此,讨论风电波动性、间歇性与随机性的关系;归纳风电不确定性因素的构成、描述,及其对电力系统功角稳定性、频率与电压可接受性、充裕性、电能质量、电力市场及减排等方面的影响;并将其纳入广义阻塞的框架。回顾对其机理的研究现状;讨论发电侧、电网、需求侧及其综合的不确定性分析及协调控制;提出计及风电不确定性的电网三道防线;强调量化和风险观点在上述研究中的重要性。

电力市场与电力系统的动态交互仿真平台(一)功能设计

由3篇论文组成的系列文章为电力市场和电力系统动态交互仿真研究设计了仿真平台DSPMPS(dynamic simulation platform for power market&power system)。作为首篇,梳理电力市场仿真的需求与仿真平台的技术支撑,提出设计目标。基于信息获取、知识提取、决策支持3个要素,介绍DSPMPS的功能设计,以作为支撑层和应用层的设计依据。着重解决的问题包括实验经济学方法,跨领域的动态交互仿真,风险的在线定量分析,多目标多控制手段的决策支持。已经开展的研究工作验证了其功能设计的有效性。

电力系统电气量异常采样值实时辨识方法

数据采样异常是引起电力系统误操作的主要原因,而在短数据窗下较难区分电气量的异常采样值和故障时的正常采样值。首先分析了电力系统正常运行及故障下电流、电压波形的特点,指出波形除若干间断点外在其他任意点处连续可导且导数同样分段连续,可利用这一特性判断采样值是否异常。因采样数据采样步长相对固定,波形在某点连续所要求的导数存在性,可通过与其前后相邻两点的差分获得。进一步在设定合适的差分误差门槛基础上,判断采样值是否异常,简称为采样值的3点连续有效判别法。给出了差分误差门槛的具体确定方法,分析了该方法应用中的几个具体问题,并用仿真验证了方法的可行性。

云计算:构建未来电力系统的核心计算平台

针对传统电力系统计算平台在计算、存储、信息集成和分析等方面的不足,提出建立基于云计算的电力系统计算平台。首先概述了云计算的基本概念和主要特征,并比较了云计算和另一种大规模分布式计算模式——网格计算的不同。从物理组成、系统架构、软件技术等方面详细讨论了电力系统云计算平台的实现。之后,展望了云计算在电力系统安全分析、潮流与优化潮流计算、系统恢复、监控、调度、可靠性分析等领域的应用前景。最后,讨论了电力系统云计算研究中有待解决的几个重要问题。

计及可入网电动汽车的电力系统机组最优组合

可入网电动汽车(PEV)广泛接入电力系统后,其相应的充放电行为会对系统规划、运行和市场运营带来一些新问题甚至挑战。就PEV广泛接入电力系统后的机组最优组合问题进行了研究。以发电机组的运行成本和CO2排放量的加权和最小化为目标函数,把每时段内充放电的PEV数量作为可优化调度变量,采用分段线性化方法把机组最优组合问题转化为混合整数线性规划问题进行求解。以10机系统24h内的机组最优组合为例来说明所发展的数学模型和方法的可行性与有效性,并分析不同PEV充电模式,即完全优化充电模式、无控充电模式、延迟充电模式和持续充电模式对机组最优组合优化结果的影响。

电力CPS的架构及其实现技术与挑战

引入前沿信息技术并把电力系统和信息系统进行深度融合是实现电力系统智能化的关键。信息物理融合系统(cyber physical system,CPS)是通过3C(computation,communication,control)技术将计算、网络和物理环境融为一体的多维复杂系统,通过多技术有机融合,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务,具有非常广阔的应用前景,因而在国际上受到了普遍重视。在此背景下,基于CPS概念并结合电力系统特点,提出建立电力CPS的思路和框架。首先,概述了CPS的概念、主要功能和技术特征。之后,构造了电力CPS的架构和主要组成部分,指出了实现电力CPS的若干关键技术。最后,从基础理论、建模方法、仿真算法、安全性分析、可靠性分析、系统设计与规划、运行调度、标准化等方面讨论了电力CPS研究中所面对的主要挑战。

交直流并联电网中直流功率紧急控制影响及优化研究

直流功率紧急控制可以提高故障后系统的暂态稳定水平,广域测量系统(WAMS)的快速发展为实现大电网交直流协调控制提供了技术前提。基于扩展等面积准则(EEAC)介绍了直流功率紧急控制提高系统暂态稳定性的机理,针对交直流并联电网中直流功率紧急控制造成的送受端电网不平衡功率通过交流通道形成的反馈可能导致某些关键断面潮流加重、恶化系统失稳模式的问题,认为交流控制措施(切机、切负荷)和直流功率紧急控制措施存在协调的空间。为评价交直流协调控制效果,建立了交直流协调优化控制的数学模型,将该协调问题转换为以控制代价最小为目标的优化问题。通过实际系统的仿真算例验证了交直流协调优化的必要性。

省级电网在线安全稳定预警及决策支持系统研究与应用

提出了省级电网在线安全稳定预警及决策支持系统的总体目标,设计了系统的总体框架和硬件结构。以四川省电网建设的在线安全稳定预警及控制决策系统为例,分别阐述了电网安全在线分析及辅助决策子系统和离线研究子系统的主要功能和应用模式,就研制和应用中的关键问题提出了相应的解决方案。

电力市场与电力系统的动态交互仿真平台(三)应用层设计

3篇系列文章中的前2篇分别介绍了电力市场与电力系统动态交互仿真平台(dynamicsimulation platform for power market&power system,DSPMPS)的功能设计和支撑层。利用支撑层提供的仿真应用开发接口及工具,按功能设计要求,以软件积木方式搭建反映广义阻塞、支持图形化决策试探的各种可伸缩应用。从物理系统与经济系统动态交互的典型问题中提炼出高使用频率的模型,设计仿真组件库,以提高组件的可重用性。采用功能强大的电力系统稳定性量化分析软件包FASTEST作为物理仿真引擎。利用仿真标记语言编写实验脚本,配置多角色多参与者的各种仿真应用。通过典型的仿真实验过程说明了该平台的设计特点。

广义阻塞及市场力的研究框架

除反映物理稳定性的输电阻塞外,电力市场还受到一次能源、环保排放、技术支撑及多方博弈等因素的制约。这些因素都会影响竞争水平和市场效率,建议将这些影响统称为广义阻塞。监管的目的是为了避免市场力被滥用,并保障社会福利。但监管不当也会降低市场效率,甚至危及市场稳定性或社会稳定性,故也是一种广义阻塞。市场参与者通过广义阻塞来影响(损害或提高)市场效率的能力称为市场力,而广义市场力则反映对社会福利的影响能力。从分类、评估指标、研究方法及控制等方面评述广义阻塞、市场力和广义市场力问题。为全面的研究提出框架,以便应用实验经济学方法,综合分析各种广义阻塞影响市场力的机理。