基于近端策略优化算法的新能源电力系统安全约束经济调度方法

针对高比例新能源接入导致电力系统安全约束经济调度难以高效求解的问题,该文提出了一种基于近端策略优化算法的安全约束经济调度方法。首先,建立了新能源电力系统安全约束经济调度模型。在深度强化学习框架下,定义了该模型的马尔科夫奖励过程。设计了近端策略优化算法的奖励函数机制,引导智能体高效生成满足交流潮流以及N-1安全约束的调度计划。然后,设计了调度模型与近端策略优化算法的融合机制,建立了调度训练样本的生成与提取方法以及价值网络和策略网络的训练机制。最后,采用IEEE 30节点和IEEE 118节点2个标准测试系统,验证了本文提出方法的有效性和适应性。

国家重点实验室科研育人创新研究

国家重点实验室是国家科技创新体系的重要组成部分,是国家组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的重要基地。在“双一流”建设蓬勃发展的背景之下,如何发挥国家重点实验室科研育人的长效作用已成为高校一流人才培养的重要抓手。

计及风电场的发输配电系统可靠性评估

考虑风速时序性和自相关性的特点,建立了风速的自回归移动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并结合常规机组、线路和变压器等状态模型,建立了基于蒙特卡罗仿真方法的风电场可靠性模型,对含风电场的发输电组合系统进行可靠性评估,同时建立了发输电组合系统的多状态机组等值模型,将该等值模型与配电系统相结合,计算了平均停电频率和停电电量损失等配电网可靠性指标,通过分析和比较可靠性指标研究了风电场对配电系统可靠性的影响,结果表明风电机组的接入对提高电力系统可靠性具有一定的作用。

基于变流器并网的新能源外送系统功率传输能力评估

光伏、风电等清洁能源广泛采用并网变流器接入电网,评估变流器并网新能源外送系统的功率传输能力,对于保证电网正常及紧急运行工况下的清洁能源持续、稳定外送具有重要意义。该文首先分析无功补偿前后变流器并网系统的功率传输特性,掌握变流器并网系统的安全稳定传输边界。接着,对新能源外送通道开展动态热容量评估,挖掘传输通道潜在传输能力以促进清洁能源消纳。然后,统筹考虑保证并网系统及外送通道安全稳定运行的各类型约束,确定新能源最大外送能力。最后,对算例测试系统中的新能源场站开展最大外送能力评估,算例研究表明:配合无功补偿并同时利用设备动态热容量,可以提升新能源外送能力;不同电网连接强度和运行工况下,限制清洁能源外送能力的主导因素不同,需依据主导因素确定外送功率,才能确保电网的安全稳定运行。

考虑新能源爬坡的风光火耦合系统源荷匹配性分析及容量优化配置

风力发电、光伏发电与火力发电经同一点并网形成耦合系统,是我国北方地区发电侧灵活性调节电源与新能源间高效、低碳协同的一种形式.考虑区域新能源爬坡特性,结合源荷匹配分析,发掘和利用其规律,研究风光火耦合系统的容量优化配置方法,为耦合系统规划提供参考.首先,简述耦合系统运行模式和不确定性处理方法;其次,考虑耦合系统风光互补、爬坡事件和关键负荷特性,选取并提出相关指标用于源荷匹配评价;再次,考虑源荷特性、匹配、成本和收益等约束,建立耦合系统容量优化配置模型;最后,基于辽宁地区实际数据进行算例仿真,得到该地区耦合系统风、光的最优安装容量,并分析上述源荷相关因素与容量优化配置结果之间的相互影响,为新能源最优容量配置提供了参考与建议.

基于储能的电力系统安全调控方法

“双碳”目标下新型电力系统面临交直流系统故障耦合传播、频率与电压稳定风险上升等新的安全问题,引入储能参与安全调控的研究已逐渐成为热点。为了更有效地挖掘储能参与安全调控的能力,有必要对储能为电力系统提供安全支撑的场景、理论与技术方法进行梳理总结,并在此基础上探讨后续需要重点关注的问题及研究思路。从储能对电力系统静态安全、动态安全、交直流混联电力系统安全、主动安全技术、辅助服务市场5个方面进行总结,涉及储能与电网可靠性、储能与频率稳定性、储能与电压稳定性、储能与输电堵塞、储能与直流闭锁连锁跳闸防控等方面的研究进展,指出了关注储能备用荷电状态(state of charge,SOC)、储能与其他调控资源之间多时间尺度耦合研究的重要性,以及完善储能参与系统紧急安全调控服务市场机制的必要性,对促进储能参与新型电力系统安全调控的研究具有一定参考意义。

新型低压直流供电系统的电气安全性能探讨

新型低压直流供电系统不同于传统的交流供电系统,为明确该系统的电气安全性能,参照IEC的相关标准,给出了直流电击的室颤电流计算公式,制定了直流电的安全阈值曲线,给出了直流安全电压。在此基础上,分析对比了基于整流装置的DC220V、DC311V系统各接地形式的电击防护性能。结果表明,直流电比交流电更具安全性,负极接地的直流TT系统在保障电击防护性能的同时,也满足了可靠性与绝缘监测灵敏性,是未来民用建筑直流供电系统更适宜的接地形式选择。

输配电设备发热故障温度指示技术研究综述

输配电设备在运行过程中由于种种原因经常出现不同程度的发热现象,严重影响设备运行可靠性。为了满足电网发展对输配电设备安全稳定运行及智能化检测的要求,对输配电设备发热故障特点进行了介绍,分析了已有温度指示技术的原理、应用情况以及相关研究,包括红外测温技术、热电偶温度传感器、光纤光栅技术、声表面波技术以及文中团队提出的示温变色材料技术。同时对这些温度指示技术的优势及局限性进行了剖析,以便对研究者开发更为完善先进的温度指示技术起到启发作用。

基于反射阵天线的无线输能系统设计与实验

微波无线输能技术因其传输距离远,易于调控,近年来受到广泛的关注。文中提出一款基于移动馈源的波束扫描平面反射阵天线,该阵列由19×19个移相单元构成,整体尺寸为490.2 mm×490.2 mm。通过仿真验证了提出的移相单元可以覆盖360°全相位,且反射系数大于-0.1 dB(97.7%)。基于CST全波仿真表明,设计的反射阵扫描角度为-28°~+25°。同时,搭建了一个微型的传能系统用于验证反射阵天线的性能。通过实验验证发现在有平面反射阵天线的情况下,在其辐射近场范围内,无线传能系统接收终端获得的功率提高约为无反射阵情况下的700%~1500%,非常有利于传能系统的能量传输。仿真和实验结果均证明该反射阵天线在微波无线传能领域具有一定的应用前景。

架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性及故障定位应用

针对架空配电线路电弧接地故障点定位难题,该文研究架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性,探索基于电磁辐射信号的电弧故障定位方法的可行性。通过10 k V配网真型故障模拟试验平台,分析接地电弧电磁辐射的时域与频域特性及传播衰减规律,结果表明:电弧电流的电磁辐射特征频段为20~30 MHz,该特征频段不会受到中性点接地方式、电弧接地介质与线路结构参数的显著影响,且特征频段内辐射信号在传播过程中衰减较慢。在此基础上,设计一种小型化三角形单极子–环形组合平面天线,工作频率为20~500 MHz。利用自制天线开展小型电弧故障定位实验,为后续配网电弧故障定位的应用研究提供基础。

海水淡化厂与区域水-能耦合系统的协同调度

海水淡化厂具有能量密集、运行灵活的特点,是理想的电力需求响应资源。然而,现有关于淡化厂与电网协同运行的研究大多关注电网和淡化厂的一体化调度、无法适应双方自主决策的工程场景,对淡化厂运行约束的刻画也比较粗糙。该文研究反渗透淡化厂与区域水-能耦合系统(waterenergy nexus,WEN)的协同运行方法。首先,考虑淡化厂的生产流程、调节特性和运行约束,分别建立传统及新能源淡化厂的水-能管理模型;其次,在保障两类淡化厂和区域WEN自主决策和信息隐私的条件下,提出以双方调度计划互动为载体的“激励型”和“价格型”两种协同运行机制及调度模型,并提出基于二阶锥松弛和McCormick包络的求解方法。用算例验证所提协同运行机制、调度模型及求解方法的有效性。

基于分布式电源主动控制的配电网合环电压波动抑制方法

配电网合环操作可能导致节点电压波动甚至越限,不仅影响负荷的正常运行,还威胁分布式电源(DG)的安全。为此,提出了一种通过DG主动控制,以抑制配电网合环电压波动的新思想。通过分析合环过程中电压波动的产生机理和影响因素,量化了抑制合环过程电压波动的控制需求,进而构建了抑制合环电压波动的DG可行功率集;通过刻画DG的功率可控范围,提出了基于可行功率集与功率可控范围交集判别的DG最优控制点计算方法,并提出了基于DG主动控制的配电网合环电压波动抑制方法。算例表明,该方法能够最大限度上抑制配电网故障恢复过程的合环电压波动,有效提升故障恢复过程的安全性和可靠性。

考虑可再生能源配额的风水火多能源电力系统年度调度模型

通过分析配额制的实施对购电策略的影响,建立考虑可再生能源配额的风水火多能源电力系统的年度调度模型。为减小计算负担,将月度的负荷与风电用数个典型场景及其占比来表示。提出能够自动选择最佳聚类数的改进k-means算法,并应用于典型场景生成过程中。将同一天的负荷与风电的历史数据曲线拼接为一条功率曲线,并基于改进k-means算法进行聚类,得到考虑负荷与风电时序相关性的典型场景。仿真结果表明:(1)所提典型场景生成方法对年度电量刻画的精度平均提高了12.7%,由其所生成典型场景的平均符合率提高了20.25%,所提方法具有更好的年度电量刻画效果和更高的平均场景符合率;(2)当绿色证书的价格高于风电与火电价格差值时,实施配额制后能够提高风电的消纳量,这对绿色证书价格的确定具有重要参考价值。

考虑新型设备的配电网规划研究综述

随着分布式能源、电动汽车、多能耦合元件等新型设备的接入,配电网呈现出多样化、不确定化和复杂化等新特点。文章围绕新型设备大规模接入下的配电网规划研究展开综述。首先,分析配电网规划中的源-荷功率模拟方法;其次,介绍考虑不同要素的配电网规划模型,并综述多种配电网规划策略与求解算法;最后,结合现有问题,从人工智能和能源互联网两方面,对配电网规划理论与技术的发展做出展望。

基于自适应滑模观测器的新能源汽车驱动系统电流传感器微小故障诊断

为及时准确地检测出新能源汽车永磁同步电机驱动系统电流传感器微小故障,该文提出一种基于自适应滑模观测器的微小故障诊断方法。该方法首先构建含有电流传感器微小故障的驱动系统混合逻辑动态模型,其次利用状态增广和非奇异坐标变换对电流传感器微小故障进行故障重构,然后设计收敛速度快且能够抑制高频抖振的自适应滑模观测器以精确估计系统重构状态,最后采用系统重构状态实际值与观测值残差作为检测变量并利用范数设计自适应阈值。该文提出的方法不仅能诊断微小故障和显著故障,而且可以检测从微小故障演变为显著故障乃至失灵的整个过程,准确性高、鲁棒性强。实验结果验证了所提诊断方法的准确性和鲁棒性。

考虑设备安全的新能源场站参与电网频率协调控制方法

大规模新能源并网降低了系统惯量水平,使电力系统的频率稳定问题逐渐恶化。为缓解新能源机组出力频繁调整对设备安全的影响,提出考虑设备安全的新能源场站参与电网频率协调控制方法。通过协调同步机与新能源场站的功率变化量、协调切机量与功率调节量,以取得最优频率控制效果,同时在进行频率控制时兼顾各场站调频时的疲劳成本。算例分析表明,本文所提方法在保障新能源机组安全运行的同时,能有效抑制系统不平衡功率扰动下的频率波动,实现设备安全性和系统经济性最优。

基于改进孪生支持向量机的新型电力系统继电保护故障诊断模型

针对新能源发电因大量并网而导致电网安全性降低的问题,提出了一种基于改进孪生支持向量机的新型电力系统继电保护故障诊断模型。该模型面向新型电力系统设计了一种继电保护体系,并结合设备状态特征构建了故障时序模型。同时利用蛙跳算法对孪生支持向量机的参数进行寻优,以获得最优模型用于设备状态量的分析处理,从而实现故障类型的快速分类。实验结果表明,改进孪生支持向量机的分类准确率约为90%,且所提模型的故障诊断准确率和时间分别约为98.05%及1.48 s,优于其他对比方法。

考虑指标分级的安全稳定控制系统在线状态评估方法

目前我国电力系统正逐步形成特高压交直流混联电网格局,为确保电网安全运行,各个厂站配套建立了电网安全稳定控制系统(稳控系统),现实情况下稳控系统长期处于不间断运行,评估各部件模块是否仍然满足工作要求,保证稳控系统运行状态良好就成了一大重点。本文建立了分模块分级的稳控系统状态评估指标体系和提出了基于隶属度加权计算的稳控系统状态评估方法;针对稳控系统指标分级和劣化情况分类,提出了多类别隶属度计算方法;考虑劣化度对在线评估权重的影响,提出了基于熵值法和劣化度的综合权重计算方法。算例分析表明本文所提方法具有有效性和可行性,为稳控系统的检修决策提供参考和依据,保障了稳控系统的安全可靠运行。

计及多属性参量的配电网负荷可视化技术研究

随着电力负荷多元化特征的发展,传统的可视化技术难以有效分析和展示电网的负荷断面数据。文章提出了一种以气泡图形式,融合多属性参量展示配网断面负荷的可视化方法,进一步分析了负荷点类型的分布规律。定性分析可视化的数据对象,利用标准差法清洗异常负荷值,并利用主成分分析赋权法对清洗后的负荷、地理信息赋权。为得到负荷点的类别标签,将赋权结果输入MiniBatch-Kmeans算法进行聚类。为可视化配网的运行态势,在实例中将负荷、地理、时间、ID四个属性信息以动态气泡图展示并与传统负荷热力图进行对比。结果表明,文章提出的可视化方法可反映更多的电网运行状态信息,通过展示多参量数据来反映负荷的分布规律和发展规律,可提高调度人员对配网运行数据的感知能力。

基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法

分布式电源(distributed generation,DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大,但故障信息十分微弱,特别是在DG多样化故障输出特性的影响下,有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此,提出了一种基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法。分析了配电网单相接地故障下DG的输出特性,建立了在不同故障位置下有源配电网的正序增广网络,构建了故障位置关于馈线出口以及DG输出电流的函数,建立了配电网单相接地故障位置模型,利用不同故障位置下短路电流矢量占比系数的差异性构建了新的故障定位判据。通过将单相接地故障定位问题转化为故障位置模型系数的求解问题,提高了故障定位的准确性和实用性。理论和仿真分析表明,在不同故障位置、不同过渡电阻下均能准确定位单相接地故障,具有原理清晰、故障特征量采集便捷、灵敏性和可靠性高的优点。