数字配电网边缘计算模拟实验平台

围绕数字配电网边缘计算实验平台建设问题,构建了数字配电网边缘计算模拟平台的三层式架构,设计了模拟实验平台各物理环节功能以及通信环境。针对边缘计算软硬件平台核心技术问题,围绕配电网运行控制需求提出了具体可行的模拟实验解决方案。以边缘侧就地电压控制为例,基于实验平台各个环节构建运行场景,验证了平台的功能可行性和有效性。

基于机会约束规划的含智能楼宇主动配电网分布式能量管理策略

为实现集成智能楼宇(intelligent building,IBs)的主动配电网(active distribution network,ADN)灵活运行,该文提出一种基于机会约束规划的含IBs的ADN分布式能量管理策略。首先,基于建筑物的热惯性,构建含空调柔性负荷的IBs数学模型;其次,综合考虑楼宇侧与网络侧的运行约束,建立基于Dist Flow的集成IBs的ADN数学模型;然后,考虑到光伏(photovoltaic,PV)出力与外界温度的不确定性,利用机会约束规划将集成IBs的ADN优化问题转化为混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming,MISOCP)问题;最后,为了保护配电网运营商与用户的隐私性,利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)实现了集成IBs的ADN的分布式能量管理。基于ADMM的解耦机制,原MISOCP问题可以被分解为楼宇侧的混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)子问题以及网络侧的二阶锥规划(second-order cone programming,SOCP)子问题进行求解。结果表明,在保障各主体信息隐私性的前提下,所提策略利用IBs灵活性实现了集成IBs的ADN全局最优能量管理。

智能配电网多元电力用户群体特性精准感知技术综述

智能配电网和电力物联网的交叉融合以及新型电力系统的发展,使电力用户呈现多元社会化的新特征,导致传统以电气特性为核心的负荷特性感知方法难以适应电力行业发展需求。智能配电网多元电力用户群体的数据获取、特性表征、互动特性评估等成为热点,文中对其相关研究内容进行综述。首先,对智能配电网多元电力用户群体特性精准感知的内涵和关键技术进行简要分析。然后,从3个方向对现有研究方法和模型进行剖析:信息互联下的多元电力用户群体数据全息感知方法;多元电力用户群体特征建模分析方法;多能互补和源荷互动场景下多元电力用户群体特性精准感知方法。最后,分析智能配电网多元电力用户群体特性精准感知领域所面临的挑战,展望该领域未来可能的研究方向。

配电网网架规划与多模块智能终端配置联合优化方法

针对现有配电网网架规划方法未能与二次设备充分协调及对二次设备类型考虑不全等问题,提出了一种网架规划与多模块智能终端配置联合优化方法。介绍多模块智能终端的组成模块,并分析保护与自动化配合的故障处理策略;基于该故障处理策略,定义含多模块智能终端的配电网故障处理时间与馈线分区逻辑;提出配电网网架规划与多模块智能终端配置协同规划框架,构建交替优化数学模型,并采用粒子群优化算法进行求解;通过IEEE RBTS BUS-2配电系统和某60节点城市配电网2个实例,验证了所提方法的有效性和实用性。

“人-车-桩-路-网”深度耦合下的配电网协同规划与运行优化

电动汽车(EV)作为连接交通电气化和电网清洁化的纽带和桥梁,可实现电力-交通-信息之间的深度耦合,形成电力-交通一体化的规划及运行架构。配电-交通融合系统(DTIS)中,EV充放电行为多时空动态交织、电能流-交通流-信息流深度融合、多利益主体动态博弈等大量不确定性因素使配电网的规划及运行优化的边界都将发生重大转变,但同时也给挖掘利用EV的移动储能特性和提升配电网灵活性带来了契机。为此,在分析“人-车-桩-路-网”深度耦合下配电网的形态演化特征基础上,剖析了新形态下配电网协同规划与运行优化所面临的新挑战,进而针对“人-车-桩-路-网”耦合下的EV灵活性建模、灵活域高效构建及预测、协同规划、运行优化4个方面关键技术展开讨论,并对相关技术问题的研究方向进行了展望。

低压直流微电网新型主动限流器及控制策略

低压直流微电网中直流母线发生短路故障后,现有的被动式保护措施难以有效保护电力电子装置,并且当计及直流线路电感与变流器直流母线侧电容时,常规主动限流器会出现限流电感电流振荡的特性。详细分析了该电流振荡特性产生的机理,探究了系统参数变化对限流电感电流振荡峰值的影响。并提出了一种新型主动限流器拓扑结构及控制策略,该拓扑结构通过增加能量耗散支路,在限流器直流母线侧电容电压产生负压时导通,以此耗散能量,解决了电感电流振荡的问题。通过仿真与实验,验证了所提新型主动限流器对电感电流振荡特性抑制的有效性,且在不同工况下具有良好的鲁棒性。

基于强化学习的含智能软开关主动配电网双层优化方法

由于大量分布式电源接入配电网,配电网调控能力不足导致电压波动大、可再生能源消纳水平低以及经济性指标差等问题突出。为此,提出了一种智能软开关(SOP)与配电网动态重构协同优化方法,充分调动网侧灵活性资源,并构建基于强化学习的双层优化模型。模型上层将生成的辐射型拓扑结构集合作为强化学习的动作空间,动态选择拓扑结构;下层基于上层的网络结构进行含SOP可控有源设备运行优化,挖掘SOP灵活的潮流调控能力,并依据优化结果不断修正上层拓扑选择,可高效求解此多时间尺度混合整数非线性规划问题。通过删减无效网络、对历史信息计及优先级采样等措施,加速了算法收敛速度。算例分析表明,基于强化学习的双层协同优化方法给出的优化策略有效改善了主动配电网运行水平,并且能够自适应源荷不确定性场景。

配电网的最小供电能力:定义、模型、求解和应用

最小供电能力是最大供电能力的对偶指标,它们分别位于供电能力曲线的最低点和最高点。提出最小供电能力的定义、数学模型、求解方法和应用方法。建立最小供电能力的数学模型,它是严格安全边界上以总负荷最小为目标函数的线性规划模型;提出基于最大冗余方程的求解方法,以得到达到最小供电能力时的工作点,针对每个取得最小供电能力的边界,该方法将冗余量等于最大冗余的约束添加到边界约束中,形成最大冗余方程,通过求解该方程得到边界上最小供电能力点的表达式;对所有的最小供电能力点表达式取并集得到最终结果。算例结果验证了所提模型和方法的正确性。

配电网分布式发电渗透率极限值定义与计算方法

未来配电网接入分布式发电的比例将不断提高,为此提出了分布式发电(distributed generation,DG)渗透率极限值的定义及计算方法。首先,利用消纳能力曲线和负荷时序特性得到按时间分布的消纳能力。其次,在此基础上定义功率、容量和能量3个渗透率极限值。将渗透率极限值定义为保证任一时刻DG出力不超过该时刻消纳能力下的渗透率的最大值。再次,给出渗透率极限值的计算方法。根据DG容量及其时序出力特性和按时间分布的消纳能力确定DG容量极限值,进而得到渗透率极限值。最后,用IEEE 33节点算例进行验证,与现有方法比较表明,所得结果更为准确。定义的渗透率极限值易于使用,在满足安全性前提下,为衡量DG接入配电网程度提供了重要的参考指标。

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。

新型配电网中的软件定义技术理念及特征

配电网是支撑新型电力系统建设的重要环节,分布式能源、互动负荷与新型装备的大量接入推动了系统形态的巨大变革。文中立足于配电网在柔性化、数字化、智能化方面发展基础,提出新型配电网的软件定义技术构想,旨在从系统层面解决海量、分散灵活资源的协调利用问题,支撑整体系统运行服务水平提升。基于上述观点,文中从软件定义技术的发展基础入手,分析了其技术思想起源与在配电网中的应用条件,建立了配电网软件定义技术的三层式架构,分析了软件定义灵活性的来源和表现形态,梳理了配电网软件定义技术面临的挑战性问题,初步探讨了在其构建与应用中可能涉及的关键技术。最后,对配电网软件定义技术的未来发展前景进行了总结与展望。

基于边缘计算的配电网数字化转型关键问题分析与展望

配电网是新型电力系统建设中最为关键和最具活力的环节之一。面向日益复杂的配电网运行与控制问题,数字化转型已成为广受认可的发展思路。边缘计算为数字配电网中海量数据资源和物理资源的利用提供了有效手段,同时也将作为配电网多种业务功能在边缘侧的融合承载平台,推动配电网运行架构的发展变革。文中围绕边缘计算技术驱动下的配电网数字化转型问题,梳理了配电网边缘计算装置的关键技术需求;分析了配电网边缘计算的技术定位及由其所支撑构建的数字配电网技术架构,特别针对数字配电网运行问题,从集群化、分布式、灵活定义3个典型特征入手,围绕边缘侧集群自治、边-边协调控制、云-边协同运行等典型模式下的关键问题和技术研究方向进行了分析与探讨。

智能微电网虚拟仿真实验平台设计与实现

针对难以开展分布式发电、微电网规划设计、运行控制等物理实验的难题,本文基于虚拟仿真3D技术构建了海岛和工业园区微电网场景,设计了实例认知、仿真实验、综合设计三层次五模块实验教学方案。通过该虚拟仿真实验,有助于学生掌握微电网规划设计、能量管理、参数设计等原理与方法,全面培养学生分析解决问题能力和研究创新能力。

基于云-边协同的配电网快速供电恢复智能决策方法

分布式电源高渗透率接入对配电网故障自愈能力提出了更高的要求。基于模型的供电恢复方法利用精准的网络参数构建优化模型,可以实现供电恢复策略的准确制定。但在配电网实际运行中,精准的配电网络参数往往难以获取,导致基于模型的供电恢复方法应用受限。云-边协同运行模式可作为配电网快速供电恢复的一种实现方案。提出一种基于云-边协同的配电网快速供电恢复智能决策方法。首先,在云端基于图卷积神经网络建立配电网快速供电恢复智能决策模型,包括网络重构模块和潮流模拟模块。当故障发生后,云端利用网络重构模块,快速制定网络重构策略,经过破圈法/避圈法验校后下发至配电网边缘侧的边缘计算装置。边缘侧根据云端的网络重构策略利用潮流模拟模块就地制定负荷恢复策略,实现系统的快速供电恢复。最后,依托改进的IEEE33节点配电网算例对所提模型进行分析,验证了所提方法可有效提升配电网的供电恢复能力。

考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测

针对配电网短期负荷预测受到众多复杂天气特征等随机不确定性因素影响,以及传统预测模型难以有效分析不同特征序列之间的相关性等问题,提出一种考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测方法。首先,提出多变量快速最大信息系数(multi-variable rapid maximal information coefficient,MVRapidMIC)提取相关性高的天气特征序列。其次,引入探索性因子分析法(exploratory factor analysis,EFA),对高相关性特征序列进行降维处理。最后,将维度分段(dimension-segment-wise,DSW)机制和两阶段注意力(two-stage attention,TSA)机制与Informer模型结合,提高预测模型对不同特征序列相关性的分析能力。通过DTU 7K 47节点实际配电网的历史负荷数据开展仿真测试,验证所提方法的预测精度、鲁棒性和时效性。

交流配电网分布鲁棒优化模型及快速求解算法

针对鲁棒优化保守性大、求解困难的缺点,本文提出交流配电网两阶段分布鲁棒优化模型及其快速求解算法。该模型以开关操作成本、微型燃气轮机发电成本、网损成本及弃风弃光切负荷成本最小为目标函数,构建基于置信区间的两阶段分布鲁棒优化模型;然后以电压的平方和相角为独立变量,提出变量替换结合二阶锥变换的模型转换新方法,将原模型转换为易于求解的混合整数二阶锥规划模型。算例分析表明,本文所提模型克服了基于盒式不确定集的鲁棒优化模型保守大的缺点,提高了算法求解速度。

蜂巢配电网的构建过程及优势分析

随着可再生能源的发展,广泛接入的波动性能源使得配电系统必须实现互联互通,蜂巢结构的互联配电网形态显示出来巨大优势。首先分析了蜂巢配电网的基本形态以及拓扑结构,阐述了蜂巢配电网的由点到线再到面的构建过程以及用到的柔性互联装置等关键技术,最后分析了互联的蜂巢配电网在未来电网构建中的经济性与高效性,从而说明了建设互联互通蜂巢配电网的可行性,并对未来互联互通配电网的发展进行了前景展望。

基于阻塞流的配电网安全边界快速算法

安全边界描述了配电网的安全运行范围,在配电网规划和运行中具有重要价值,能帮助获得配电网的安全裕度和提高安全性,但现有算法求解配电网安全边界点效率不高.针对这一问题,文中引入网络流理论,提出了一种基于阻塞流的配电网安全边界新算法,简化了计算过程,显著提高了求解效率.首先,从概念和模型角度对比了配电网安全边界理论和网络流理论的相关概念,分析发现正常运行安全约束下的配电网严格安全边界与网络阻塞流存在对应关系.其次,提出了基于阻塞流的安全边界计算方法,主要步骤包括:将配电网等效为流量网络;列写等效网络阻塞流解析式,得到对应的配电网安全边界解析式;利用降维采样算法求解等效网络阻塞流,得到对应的配电网安全边界点.最后,通过扩展的IEEE RBTS BUS4柔性配电网算例验证了所提方法.与现有算法对比验证了所提方法的正确性和快速性,所提方法高效的原因是根据网络流理论求解阻塞流,避免了现有算法中耗时的线性规划.文中将网络流理论引入配电网安全边界计算,对简化安全分析方法、提高计算速度提供了新途径.

智能配电网综合评估体系与方法

现有配电网评估方法未能涵盖智能配电网的核心价值和求,且权重计算的主观性较强,易受人为因素影响,为此构建了套新的智能配电网综合评估体系和方法。文中将指标体系划分为宏观求指标集和微观评估指标集2个层次,其中,宏观求指标集是智能配电网的宏观表象,微观评估指标集则表征其中的微观因素,两者间存在紧密的因果关联关系。同时提出了基于DEMATEL-ANP-反熵权法和改进灰色关联度法的组合权重分层优选模型,计算求解指标体系的指标权重值,使其兼顾主观性和客观性。通过在算例中的应用分析表明,该方法实用性较强,对于评估配电网的智能化发展水平和实际效益,分析识别电网的运行状态和薄弱环节有重要意义,可为智能配电网的建设改造和趋优运营提供参考。

城市电网智能化关键技术

智能化是城市电网发展的必然趋势和方向,也是解决城市电网所面临问题的有效途径。为此,探讨了城市电网智能化所面临的新需求和新问题,基于传统城市电网与现代城市电网的对比分析,按照"物理-信息-高级应用"的多层次技术架构体系,从网架结构、电网设备、信息支撑、高级分析应用等方面较全面地综述了现代城市电网智能化所涉及的新技术和新方法,并对未来城市电网智能化的技术发展方向进行展望。