基于改进长短期记忆网络的电力系统暂态稳定评估方法研究

现代电力系统海量量测数据为电力系统暂态稳定评估提供可靠的数据基础,与此同时,数据信息挖掘成为研究焦点,暂态稳定分析中不平衡故障样本以及多特征电气量时间序列数据中所蕴藏的信息仍有待深入挖掘。为此,该文提出一种结合注意力机制的长短期记忆网络(long short term memory network with attention,LSTMA)方法,用以深入挖掘暂态稳定评估样本中所蕴藏的信息。在离线训练环节,以长短期记忆网络为基础分类器,引入Attention注意力机制引导模型学习样本中关键特征,并对损失函数进行改进,以此强化对不平衡样本的学习能力;在线应用环节,在目标域小样本条件下采用迁移学习方法更新成型的离线LSTMA模型,并对比不同迁移学习策略对模型性能影响,经过迁移学习建立的新运行点下的改进LSTMA模型评估精度有效提高,训练时间大幅减少,所得出的迁移学习策略确定方法有利于实际应用环节快速决策。研究在IEEE39节点和IEEE300节点系统上进行实验,验证了所提方法的有效性。

新型电力系统背景下抽水蓄能和新型储能协同发展研究

抽水蓄能和新型储能协同发展对实现能源结构转型有积极推动作用,但适应新型电力系统建设进程的抽水蓄能和新型储能如何协同发展尚无定论。结合新型电力系统不同时间尺度储能需求和储能发展现状分析明确抽水蓄能和新型储能功能定位和发展趋势,并适应新型电力系统建设需求基于规划定位—技术创新—运维管理—运营策略架构提出抽水蓄能和新型储能协同发展建议,为推动储能行业发展决策制定、促进储能行业良性发展提供战略支撑。

堆栈式集成学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制优化方法

针对暂态稳定预防控制在线计算的快速性要求和时域方程计算复杂性之间的矛盾,提出一种堆栈式集成学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制优化方法。首先,构建了基于堆栈式集成深度置信网络的暂态稳定评估器,用以代替暂态稳定判定所需的非线性微分代数方程求解过程;其次,将训练好的暂态稳定评估器作为暂态稳定约束判别器,嵌入帝企鹅启发式优化算法的迭代寻优过程中;最后,以预防控制代价最小为目标,建立集成学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制启发式优化算法,该算法实现了预防控制中暂态稳定约束的高效判断,提高了发电再调度预防控制决策水平。基于IEEE39节点系统对所提预防控制优化方法进行实验验证,结果表明,该方法在评估准确率和计算效率上都具有良好的效果。

新型电力系统广义惯量分析与优化研究综述

绿色低碳转型的新型电力系统中,风光电源等变流器接口资源(inverter based resources,IBRs)高比例并网,其模拟惯量与传统的旋转惯量共同构成了广义惯量,显著改变了系统的有功动态特性。掌握广义惯量特性、实现惯量优化调控是未来系统安全稳定的重要保障。围绕新型电力系统广义惯量,基于一般惯量概念给出了新型电力系统广义惯量的定义和数学描述,分析了广义惯量资源体系,并针对异质资源惯量聚合表征、广义惯量评估、考虑惯量充裕的优化运行3类关键问题分别梳理了研究现状,分析了关键难题与挑战,并提出了相应的解决思路。

信息熵在电力系统中的应用综述及展望

“30·60”双碳战略目标下,传统电力系统正朝着新能源占比逐渐提高的新型电力系统转型升级。电网的数字化转型,是实现双碳目标的重要支撑。以智能电表为核心的高级量测体系与发展迅速的电网传感、量测技术,能够提供电力系统各环节的海量运行数据。随着能源与信息深度融合,作为对信息量的一种简洁直观的刻画方式,信息熵能够挖掘潜藏在能源数据中的信息价值,从而为提升能源系统的安全性与经济性提供指引。首先对信息熵的核心概念、相关概念及其在电力系统中特有的延伸概念进行归纳梳理;在此基础上,提出综合考虑信息熵物理本质与电力系统特点的技术分类框架,从信号复杂性、变量分散性、对象相似性3个角度,按保护与控制、调度与运行、规划与评估3大场景,分类综述信息熵在电力系统各类应用场景下的研究现状。最后,结合信息熵的相关拓展研究,对信息熵在电力系统中应用所面临的挑战进行分析;并以能源经济数据分析等应用场景为例,对信息熵在电力系统应用的未来研究方向进行展望。

风力发电对电力系统的影响(英文)

风力发电依赖于气象条件,并逐渐以大型风电场的形式并入电网,给电网带来各种影响。电网并未专门设计用来接入风电,因此如果要保持现有的电力供应标准,不可避免地需要进行一些相应的调整。讨论了在风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机的特性,它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护等方面带来影响。针对这些问题提出了相应的解决建议和措施,以期更好利用风力发电。

电力系统数字混合仿真技术综述

相互独立的机电暂态程序与电磁暂态程序由于各自的不足和局限,已经难以适应快速发展的现代电力系统对仿真技术的要求,数字混合仿真技术为解决该问题提供了一种新的思路。文章对该技术进行了研究,认为接口的处理是其中的关键,在此基础上重点阐述了接口位置选择、等值电路形式、数据交互方式以及数据转换等核心问题。最后指出,在混合实时仿真中电磁暂态侧与实际物理装置相连具有重要的研究价值和应用前景。

基于支持向量机的电力系统紧急控制实时决策方法

电力系统紧急控制是故障消除后保持系统稳定性、防止事故扩大的重要手段。相比于目前电网普遍使用的离线决策,实时紧急控制决策能够提供更准确有效的控制措施。但实时决策对计算速度的要求极高,传统方法无法胜任。基于支持向量机技术,该文研究了电力系统紧急控制实时决策方法,关键在于利用支持向量机从大量的仿真数据中挖掘系统稳定规则,并用于构造可以实时求取的稳定性约束,由此将大量的仿真搜索从实时阶段转移到离线阶段。该文首先建立紧急控制决策的优化模型;然后利用灵敏度方法将模型中的稳定性约束线性化;接着通过改造支持向量机的分类表达式将其用于拟合,提出能够实时求取的稳定裕度指标,实现灵敏度求解;最后在IEEE39节点系统中进行算例仿真,仿真结果显示:所提出的稳定性指标能够准确反映系统的稳定裕度,同时针对不同的失稳状况该文提出的决策方法能有效恢复系统稳定性。

电力系统运行可靠性最优控制

电力系统的运行面临着许多不确定性。如何保证电力系统高可靠运行的同时最大程度地节省运行成本,始终是调度运行人员关心的问题。为此提出运行可靠性最优控制的概念、模型和算法。目的是寻找系统最优运行点以协调运行可靠性成本和效益,为调度员提供在线的辅助控制策略。模型以最小化期望社会成本作为优化目标,以发电机有功出力、发电母线电压幅值和无功源的无功出力作为控制变量,以初始点的潮流约束作为约束条件,采用改进的粒子群智能优化算法进行求解。算例采用IEEERTS-79测试系统和中国西南某省实际系统比较运行可靠性最优控制、最优潮流和安全约束最优潮流的控制效果,表明该文所提模型和算法的有效性。

电力系统运行可靠性在线控制

研究如何通过调度控制来规避电力系统运行的风险、提高电力系统的运行可靠性具有重要的意义。提出运行可靠性在线控制的模型和算法。首先阐述运行可靠性在线控制的基础与功能定位,然后提出短期运行可靠性评估的指标和算法,在此基础上建立运行可靠性控制的数学模型,该模型以控制代价最小为目标函数,以发电机出力调整量和节点切负荷量为控制变量,以运行可靠性指标准则为约束条件,采用改进的粒子群智能优化算法进行搜索。对IEEERTS-79测试系统的计算分析表明运行可靠性控制模型和算法的有效性。

先进控制理论在电力系统中的应用综述及展望

自20世纪50、60代以钱学森《工程控制论》为代表的经典控制理论和以线性系统及最优控制为代表的现代控制理论问世以来,理论创新与工业应用成果丰硕,特别在电力系统中获得了广泛的应用。鉴于该领域文献众多,主要以大型发电机组励磁控制为主线,从稳定性、最优性、鲁棒性与实用性情况等方面综合对比经典控制与现代控制理论在电力系统中的应用情况,明确指出现代控制是经典控制的发展,经典控制是现代控制的基础,二者不可分割,具有天然的互补性,为此将二者合称为先进控制理论。进一步,在总结综述经典与现代控制理论在电力系统应用状况的基础上,对未来电力系统先进控制技术的发展做了若干展望。

基于Hamilton实现的电力系统振荡源设备级定位

功率振荡问题威胁着电力传输的安全,在线振荡源定位有助于采取针对性措施以平息振荡。目前,区域级和机组级的定位方法已经可以判别振荡源所在的区域或发电机组,但还有必要进一步深入到发电机内部判断振荡源所在控制设备。文中基于Hamilton实现对发电机内部的能量结构进行分析,将发电机注入电力网络的暂态能量拆分为与调速系统和励磁系统分别相对应的2个分量,以这2个能量分量作为判定振荡源所在控制设备的指标。对单机无穷大系统和IEEE 39节点系统的仿真证明了文中所述方法的正确性和有效性。由于文中所提出的方法只需要本地母线的网络量测,因此既可在控制中心在线应用,也可在厂站端实现分散化监测。

电力系统动态仿真中模型参数不确定性的定量分析

由于电力系统动态仿真模型中负荷参数存在不确定性,这使仿真结果的可信度受到影响。在研究负荷参数不确定时,采用传统蒙特卡罗分析法仿真次数过多、仿真时间过长,而采用轨迹灵敏度法又不能给出参数不确定性影响的定量表示。因此采用了一种将轨迹灵敏度法与概率分配法相结合的方法,定量分析负荷参数的不确定性对动态仿真结果的影响。在4机2区域系统上的仿真结果表明,该方法不仅能够快速分析对仿真结果影响较大的主导参数,而且能够直接输出响应与主导参数之间建立的最合适阶次的多项式关系,定量分析参数的不确定性。因此文中方法能够快速清晰地量化出主导参数的不确定性与系统稳定度之间的关系。

多元自回归滑动平均模型辨识与电力系统自适应阻尼控制

传统基于离线模型参数和典型运行方式设计的电力系统阻尼控制器存在适应性问题,提出一种基于辨识的自适应控制器设计方法,可解决一般自适应控制中快速性和准确性要求之间的矛盾。所用的多元自回归滑动平均模型(auto regressive moving averaging vector,ARMAV)辨识在电网正常运行过程中针对由负荷等随机扰动引起的类噪声信号进行;在综合考虑辨识误差、阻尼要求和稳定裕度基础上,提出阻尼控制零极点配置基本原则,并设计相应的遗传算法优化方法。为了充分检验上述辨识与控制系统的效果,基于广域测量平台对其进行软硬件实现,并在东北电网简化系统中进行实时数字仿真(real time digital simulation,RTDS)测试,实验结果说明了所提方法的可行性和有效性。

电力电子接口对电力系统频率控制的影响综述

风电、光伏、储能、柔性高压直流输电等通过电压源/电流源型变流器接口取代了传统的机械开关并网,将给电力系统的既有频率动态特性、有功平衡原理及相关控制方法带来改变。首先回顾了近年电力电子接口相关的系统频率事件,从惯量角度分析了规模化电力电子接口对系统频率控制的影响。总结了提高频率支撑能力的接口控制技术,分析了接口外特性在惯性响应和一次调频环节与同步机组等价性。基于能量守恒原理讨论了大规模电力电子接口接入下电力系统有功平衡机理,最后从机理、模型、方法层面提出了电力电子化该领域内值得探索问题。

电力系统仿真不确定度评估中拟合多项式阶次的确定

当前用概率分配法(probabilistic collocation method,PCM)进行含多个不确定参数的仿真不确定性评估时,各参数都使用相同的阶次,致使拟合多项式总阶次过高,所需仿真次数过多,限制了PCM的应用。实际上,各参数所需的阶次可以不同,需要分别定阶。如果将参数耦合在一块进行定阶,这是一个组合问题,难以求解。为此,假定参数的阶次不受其他参数取值的影响,对各参数进行解耦定阶,然后将所得阶次应用到多参数PCM对应的参数中。此外,利用PCM能用一个低阶多项式来精确获取高阶多项式的期望值的特点,当不确定参数较多、精确的高阶多项式无法获得时,提出根据期望值在连续2个阶次拟合多项式中的差异来对参数进行定阶,在保证期望值等价的前提下,大大降低拟合多项式的总阶次和所需仿真次数。理论分析和算例结果验证了该方法的有效性。

电力系统控制与决策中的博弈问题—–工程博弈论初探

由于在处理多主体、多目标与复杂决策时序等方面具有的独特优势,博弈论从其诞生至今半个多世纪以来,已经对经济学、社会学、军事学、政治学以及工程科学等诸多领域产生深远的影响,成为分析研究策略相互作用的主流理论和控制与决策领域不可或缺的辅助设计工具.由于存在多个决策主体以及竞争与合作等多种利益关系,工程系统优化决策问题往往可归结为某种特殊形式的博弈问题.本文从电力系统中的控制与决策问题出发,阐述了工程博弈论的建模思想和主要方法,并以笔者团队近年来在相关领域的科研工作为主线,对工程博弈论在电力系统中的应用进行总结与展望.

面向电力系统的多能源云储能模式:基本概念与研究展望

储能是系统中重要的灵活性资源提供者,是未来新型电力系统中不可或缺的组成部分。为了推动储能的规模化应用进程,降低储能使用成本,云储能模式近年来已受到了学术界和工业界的广泛关注。但是,传统云储能模式主要关注对电力储能资源的整合与复用,由于当前电力储能的价格依旧相对高昂,电力储能资源复用所释放出的红利依然难以满足电力用户对“储能平价使用”的全部期待。为此,提出一种传统云储能模式的裂变形式——面向电力系统的多能源云储能模式,其将热力、燃气系统作为广义储能资源加入到云储能系统中去,既让云储能模式能够成为连接跨能源系统的桥梁,又进一步降低电力储能用户的储能使用成本,实现多方互利共赢。介绍了多能源云储能系统的基本运营模式、实现形式和核心优势,阐述了面向多能源云储能系统的研究框架,并对多能源云储能发展过程中需要重点关注的核心问题与技术进行了展望。

一种用于广域电力系统稳定器控制工程的时钟发生器

时钟同步技术是广域测量系统(WAMS)的关键技术之一,基于WAMS的广域电力系统稳定器(PSS)控制系统一般由相量测量单元(PMU)和服务器以及控制机组成,时间同步和时延控制是广域PSS控制应用取得成功的决定性因素。探讨了广域PSS控制系统中时间同步的需求,针对PMU Server及控制端的时钟同步应用,提出了一种结合GPS授时和CPU时间戳计数器(TSC)守时的时钟发生器GPS_TSC Clock。该时钟发生器实现简单、可靠,精度高,实验证明该方法能有效提供满足广域PSS控制工程应用的实时时钟。

计及静态安全分析熵特性的电力系统自组织临界过程仿真

自组织临界理论和熵概念在电力系统连锁性故障及复杂性分析方面已取得重要应用。结合相关研究成果,提出了基于N-1安全校核的支路开断风险熵指标,并将其应用于基于PSASP/UPI程序的多运行状态断面混合仿真平台,实现了对电力系统的静态安全风险评估及慢动态演化趋势研究。7机10节点系统的算例仿真结果表明,与传统的潮流熵指标相比,文中提出的指标在反映各支路静态安全宏观风险大小和微观异构性方面更具优势,有助于定量评估电网安全风险点和薄弱环节。