ITU-T Y.4221《基于物联网的电力基础设施监测系统要求》国际标准分析研究

ITU-T Y.4221《基于物联网的电力基础设施监测系统要求》国际标准于2024年7月由ITU-T SG20正式发布,该项国际标准为维护电力基础设施监测系统提供指南。本文重点介绍了ITU-TY.4221国际标准的总体框架,阐释了关键术语和定义,并对重点技术内容进行了研究分析,旨在使我国组织更好地理解ITU-T Y.4221国际标准的核心思想与技术要旨,从而有助于相关组织依据ITU-TY.4221国际标准所提供的指南方法在其电力基础设施监测系统的设计和开发活动中有效引入物联网技术,从而在电力基础设施运行过程中更好地提高系统的可靠性和安全性,实现更加高效、智能的电力系统管理。

基于电力储能柜的智能充换电场站能效提升研究

分析换电站需求侧响应的现状及存在的问题,设计一体化直流母线结构的储能系统,并通过能量管理系统(EMS)和电池管理系统(BMS)实现精确控制和实时监测。针对不同运行场景,制定灵活的充放电策略,确保系统在削峰填谷和需求侧响应中的高效运行。随着电动汽车和可再生能源的快速普及,传统充电站和电力系统面临着诸多挑战,如电能质量不稳定、用电高峰时段电网负荷过重等问题。

计及混合交易模式的多区域互联电力系统碳排放流计算方法

为理清在多区域互联系统中各子区域间的混合交易对碳流分布的影响,该文提出了一种计及混合交易模式的多区域互联电力系统碳排放流计算方法。首先采用分裂法的思想,将原多区域互联电力系统转化为直观的双边交易系统。再根据潮流追踪法,将联营交易等效为多笔虚拟双边交易,成功将网损分至每笔交易,实现双边交易网络与联营交易网络的解耦。然后根据每笔交易的特性,得出新交易网络的运行参数,分别计算出各网络中的支路碳流率与负荷碳流率,进而计算出原多区域互联系统的碳流分布。算例结果显示,与传统的碳流计算法相比,上述方法能够反映出不同混合交易模式对系统碳流分布的影响,有效地避免不同交易耦合所造成的“碳泄露”,并能向电力用户展示碳排放的构成信息,具有较高的实用价值。

基于切片采样-马尔科夫链蒙特卡洛模拟的高比例新能源电力系统等效惯量概率评估

风电、光伏新能源发电功率的不确定性给高比例新能源电力系统的等效惯量评估带来了新的挑战。基于确定性的惯量评估方法不能有效反映全分析时段高比例新能源电力系统惯量的时序变化态势。为了评估新能源波动所引起的系统惯量不确定性,该文提出了一种基于切片采样–马尔科夫链蒙特卡洛模拟(slice sample Markov chain Monte Carlo,S-MCMC)的系统等效惯量概率评估方法。首先,对高比例新能源电力系统惯量组成及特性进行了分析,并对同步旋转设备的有效机械惯量、风电光伏电源的有效虚拟惯量进行量化计算。然后,基于Copula函数建立风速和光照强度之间的相关性模型,利用S-MCMC对系统等效惯量进行概率评估,从而得到系统等效惯量时序变化区间。最后,以改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析,验证了所提出方法及分析结果的有效性。

考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考虑电力-交通交互的配电网故障下充电特征演化分析方法。首先,考虑配电网故障下充电负荷变化对配电网的影响,提出了计及充电负荷变化灵敏度的变步长重复潮流模型以计算配电网最大供电能力。其次,结合用户有限理性决策和动态交通均衡,构建了配电网故障影响下的交通运行状态演化模型。进一步,以电动汽车出行和充电为耦合单元,基于改进的Davidson函数描述供电能力对充电行为的影响,建立了两网交互的作用关系。最后,仿真分析了考虑网络耦合的配电网故障下充电负荷演化规律及其影响。

非均质多孔介质的地质熵与渗透特性关系研究

为了分析多孔介质孔隙结构非均质性对其渗透特性的影响,基于信息熵原理,提出了多孔介质地质熵理论和非均质性指标-熵尺度,通过建立球心距不同的球形颗粒填充模型,将熵尺度与传统几何参数指标对比分析,验证了熵尺度评价多孔介质孔隙结构非均质性和渗透特性的合理性.采用改进四参数随机生长法和格子-玻尔兹曼方法,建立了非均质程度不同的多孔介质并模拟流体渗流,分析了非均质多孔介质熵尺度与非均质性、渗透特性的相关关系.结果表明:当孔隙率一定时,熵尺度可以考虑孔隙结构的空间排列分布,更准确地描述孔隙结构非均质性对渗透率的影响;平均颗粒等效直径与熵尺度呈正相关关系,非均质性越强,平均颗粒等效直径与熵尺度的变化范围越广,多孔介质渗透性增大,优势流效应更显著,颗粒尺寸的变化与颗粒的随机分布是孔隙结构非均质性增大的根本原因;迂曲度、连通孔隙率与比表面积三者的共同作用是孔隙结构非均质性对渗透率的影响机理,三者的乘积值与熵尺度呈较高的正相关性,熵尺度越大,渗透率越大;熵尺度与渗透率的非线性关系近似满足指数函数.

基于DES算法的电力物联网信任网关数据远传加密

基于DES算法的电力物联网信任网关数据远传加密是指在电力物联网中,通过信任网关对数据进行加密保护,使用DES算法进行数据加密,并通过远传方式将加密后的数据传输到目标节点。针对电力物联网信任网关的数据传输安全问题,提出了基于DES算法的电力物联网关信任网关数据加密的传输方法。该方法在明文数据中加入了可变化的冗余码,既可以提高数据远传加密的可靠性,又可以将每个数据块经过一系列的操作得到密文,可防止数据被篡改提高其安全性。

基于流量特征的电力物联终端通信链路故障检测方法

随着我国物联网和智能电网的发展,保障电力物联终端链路的稳定性和安全性是电力物联网安全不可或缺的一部分。文章针对电力物联网终端可能出现的电力通信网络稳定性不够、电力传输的质量不佳和结构管理难度系数大等问题,提出基于流量特征的电力物联终端通信链路故障检测方法,以期提高故障检测及时性,帮助工作人员发现并检测各种网络威胁和攻击,提高电力物联终端通信链路的安全防护水平。

基于电力CPS联合仿真的主配一体化电网负荷转供方法研究

分布式光伏和风电等分布式电源的大量并网、电力信息物理系统(CPS)的快速发展等对电力系统的运行调度带来不可估算的影响,针对紧急状态下提高电力系统供电可靠性的问题,该文提出面向主配一体化电网的负荷转供方法。首先,考虑光伏和风电自身特点建立分布式发电模型;其次,根据负荷重要性对负荷进行分类,并计及通讯延时计算负荷恢复率;然后,以切负荷与网损为目标函数,并考虑网络约束,通过构建遗传算法对目标函数寻优求解;最后,在电力CPS联合仿真平台上进行验证,结果表明所提方法能更接近实际运行工况,具有更好的负荷恢复效果,从而减小社会经济损失。

典型电力电缆碳足迹核算标准化现状及建设思考

完善的碳足迹核算标准体系是促进电力电缆产业乃至我国电力装备行业低碳发展的重要保障。本文结合当前典型电力电缆碳足迹核算工作和标准应用现状,梳理了核算中的关键过程,详细讨论了标准应用过程中的不足,特别是论述了数据质量对碳足迹核算的重要性,并对碳足迹核算标准化的工作重点和发展路径提出了建议,为促进电力电缆全产业链的低碳转型提供了借鉴。

典型电力电缆碳足迹核算与减排分析

采用全生命周期评价方法,以生产1 m 110 kV 1×800电缆为功能单位,构建了“从摇篮到大门”的电缆生产碳足迹核算模型。调研国内知名企业的电缆生产数据,以此为基础,利用Simapro软件并结合Ecoinvent数据库,对该典型电力电缆开展了碳足迹核算和减排措施分析。结果表明:生产1 m的110 kV 1×800电缆碳足迹为48.92 kgCO_(2)eq,其中原材料生产阶段的铝带生产带来的碳排放量占产品生命周期碳足迹的52.6%,应作为减排的关注重点。为此,可通过采用回收铝来将该阶段的碳排放量降低11kgCO_(2)eq。同时,其他类型原材料自身碳足迹以及电力电缆在生产阶段的电力用能同样也应成为减排重点,进行深入挖掘,以便全面降低该型电缆的碳足迹。

基于文献计量的电力大数据研究热点分析

为研究大数据在电力行业的应用情况和研究热点,运用文献计量学方法,以国内数据库收录的2020年-2021年中文北大核心文献数据为来源、以CiteSpace,v.6.1 R2为分析软件,从研究文献数量、关键词聚类、研究机构合作、关键词突现的角度对相关文献题录进行统计分析及数据挖掘。分析结果表明,国内对于电力大数据的研究整体呈现上升趋势,相关学者和学术机构、企业对电力大数据的研究、合作比较紧密。人工智能、神经网络、机器学习仍将是未来的研究热点,大气治污、电力环保、负荷预测、能源互联网将是电力大数据的重点应用服务方向。

电力一次设备全寿命周期碳排放减控技术研究思路与框架

现阶段低碳电网研究主要集中在宏观层面电网企业低碳技术研究,以电网低碳对经济发展的影响为主。然而,单一的通过低碳技术来建设低碳电网仍不足够,只有从电能产生的源头以及电网运营期间全面实现低碳化,才能使得低碳电网建设成体系。分析电网运营期间的碳排放现状,引入电网设备碳排放的概念,从电力一次设备全寿命周期出发,提出建立电网设备全寿命周期碳排放核算标准体系,并给出电力一次设备全寿命周期碳排放技术研究思路及研究框架,按入网前阶段、运维阶段、退役阶段开展研究,为电力一次设备全寿命周期碳排放核算提供了较为详细的研究思路。

电力行业碳计量的技术路径与实践探索

电力行业碳计量是指对电力系统产生的碳排放进行量化的过程,它推动了电力行业碳排放管理从粗放型向精细化转变,提升了电力行业碳排放监测与核算的准确性,促进了电力行业绿色低碳发展和能源结构优化升级。深化电力行业碳计量革命,强化电力系统全环节碳排放的监测与核算,对于实现“碳达峰,碳中和”目标至关重要。介绍了我国电力行业碳计量发展现状,分析了电力行业碳计量面临的机遇、存在的问题和挑战,探讨了电力行业碳计量的技术路径,提出了一种全新的电力行业碳计量方法,总结了省级电力行业碳计量试点经验,提出了下一步对策建议,为未来各地广泛开展电力碳计量工作提供了参考。

典型电力通信共享铁塔电磁场分布特征研究

随着我国电力行业与通信行业的不断发展进步,电力通信技术广泛应用于我国的各行各业。近几年,“共享”相关的词语和行业不断被市场提出,共享铁塔由于其自身的优点被广泛关注。电力通信共享铁塔是电力与通信信息铁塔的结合构造,由于电力和信息信号在运行中会产生一定的电磁场,因此研究典型电力通信共享铁塔电磁场分布特征将对我国的电力通信事业有着极大的促进作用。介绍共享铁塔技术典型设计与运维特点,通过选取共享铁塔项目进行地面电磁环境与类比天线平台电磁环境分布特性的实地监测,对典型电力通信铁塔的电磁场分布特点进行了研究,并根据监测分析结果对共享铁塔选址提供了建议。

随机激励下基于微分包含理论的电力系统低频振荡分析

可再生能源大规模、高密度的接入显著改变了电力系统静/动态特性,对系统建模、仿真、分析和控制带来了挑战。该文针对含不确定性的电力系统稳定性分析问题,引入微分包含理论,建立一种随机激励下电力系统低频振荡分析模型。针对含不确定性的电力系统稳定性问题,采用线性多胞体(polytopic linear differential inclusion,PLDI)微分方法,将包含不确定性的随机激励表征为有限个元素的凸包。基于凸包李雅谱诺夫(Lyapunov)函数法推导多胞体系统稳定判据,并给出强阻尼系统约束条件;进而,基于Hankel范数逼近法,给出一种适用于大规模柔性互联系统的低频振荡分析方法。以简单两机系统、10机39节点系统验证所提出方法及稳定判据。仿真结果表明,该文所提方法能准确地刻画随机激励下的电力系统本质。

面向新型电力系统的电力电子变流器虚拟同步控制方法评述

双碳目标的实现需要构建以新能源为主体、源网荷储融合的新型电力系统,同步发电机的减少必然导致电力系统惯量和阻尼逐渐降低,进而带来电力系统稳定性问题,虚拟同步控制是提高新能源对电网主动支撑能力的有效手段。整理了国内现有新能源并网标准中对虚拟同步机支撑电网的要求,全面梳理了虚拟同步控制技术的研究动态和已有成果,归纳了电压支撑和功率支撑2类虚拟同步控制实现过程及其优化。并建立了其他电网支撑控制策略与虚拟同步控制技术的等效关系,从参数设计的角度将其统一在虚拟同步控制框架中。最后,对虚拟同步控制技术在新能源主动电网支撑中的应用做出了展望。

基于湖北输电线路灾情的山火分布特征分析

[目的]利用湖北输电线路山火历史灾情数据对山火分布特征进行分析。[方法]基于2016~2021年湖北省输电线路山火灾情资料,运用数理统计、气候统计和GIS空间叠加方法,对全省输电线路山火时空分布及山火与气象、下垫面、社会人文等影响因子的关系特征进行分析。[结果]时间上,2019年为近几年湖北输电线路山火发生最多的年份,秋冬季是高发季节,其中2月和9月为易发月份;空间上,鄂东地区是山火的频发区域,宜昌及荆门地区为次高发区域。山火与气象关系,大部分山火爆发前1个月降水偏少30%~100%、气温偏高0.5~3℃、湿度偏小3.8%~23%、风速偏大0.1~1.9 m/s。山火与下垫面关系,山火主要发生在耕地,占总数50.32%;山火主要集中在海拔高度150 m以下、坡度6°以下的区域,76.90%的山火发生在阳坡。山火与社会人文关系,山火主要发生在人口密度100~600人/km2的城市圈周边的乡镇及距离道路1.6 km缓冲区的区域。[结论]掌握湖北输电线路山火分布特征,有助于山火风险预警模型指标选取和阈值确定。

大容量压缩空气储能电站压缩机宽工况动态特性研究

为了掌握大容量压缩空气储能电站压缩机组的宽工况动态特性,使用多学科仿真平台MSP和模块化建模工具PowerBuilder搭建了全工艺流程的300MW级压缩空气储能系统,分析了压缩机组关键参数的变工况特性,这些关键参数包括流量、压比、出口温度和效率等;模拟了末级压缩机的变频调节特性,确定了定流量注气方式下压缩机的变频开度曲线;探讨了间冷条件变化对压缩机运行特性的影响。结果表明末级压缩机的关键参数变化最为显著;间冷条件的变化对压缩机组的运行特性影响较大,为大容量压缩空气储能系统压缩机组的变工况运行调节提供了数据支撑和科学依据。

基于区间优化算法的电力系统可靠性评估逆问题模型

电力系统可靠性评估逆问题是指从已知的可靠性指标值出发求取未知的元件可靠性参数的问题,是电力系统可靠性领域一个重要的潜在研究方向。只有在待求可靠性参数个数与可靠性指标个数相等的特殊情形下,采用现有的逆问题研究方法才能取得参数的准确值。针对以上不足,首先,基于可靠性指标解析计算函数,构建逆问题的非线性方程组模型。其次,为计及已知可靠性指标个数大于、等于或小于待求参数个数的3种情形,将方程组模型转化为优化问题,建立逆问题的一般性模型。针对逆问题存在多解的情形,以可靠性参数优化为例,说明如何构建对应于具体工程问题的逆问题模型。然后,提出基于改进区间优化算法的逆问题求解方法,该方法能够在逆问题的不同情形之间进行切换,并确保求得最优解。最后,将所提方法应用于RBTS、IEEE-RTS系统和91节点系统,算例结果表明:针对逆问题的上述3种情形,采用所提方法均可有效求得准确的元件可靠性参数。