Research on Power Consumption Anomaly Detection Based on Fuzzy Clustering and Trend Judgment

Among the end-users of the power grid,especially in the rural power grid,there are a large number of users and the situation is complex.In this complex situation,there are more leakage caused by insulation damage and a small number of users stealing electricity.Maintenance staff will take a long time to determine the location of the abnormal user meter box.In view of this situation,themethod of subjective fuzzy clustering and quartile difference is adopted to determine the partition threshold.The power consumption data of end-users are divided into three regions:high,normal and low,which can be used to screen users in the area of abnormal power consumption.Then the trend judgment method is used to further accurately screen to improve the accuracy and reduce the number of users in the abnormal range.Finally according to abnormal power consumption auxiliary locate abnormal electricity users list box.Then the simulation environment is set to verify the application of membership fuzzy clustering and trend judgment in power consumption data partition.

悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体分解特性研究

C_(6)F_(12)O是一种具有潜力的SF6替代气体,为了探究C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体在悬浮电极缺陷不同局部放电强度下的分解特性,搭建了局部放电分解实验平台,在不同外施电压下对C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体进行96 h局部放电分解实验,利用气相色谱法对分解组分进行定量分析,对分解组分含量、产气速率、特征气体比值与局部放电强度的关系分别进行了研究。结果表明:4种典型产物(CF_(4)、C_(2)F_(6)、C_(3)F_(8)、C_(3)F_(7)H)浓度、产气速率的变化规律上存在差异,可选择作为判断局部放电强度的特征组分;特征组分浓度关系为c(CF_(4))>c(C_(2)F_(6))≈c(C_(3)F_(8))>c(C_(3)F_(7)H),产气速率关系与之相类似;特征组分浓度随放电强度增加呈“线性-饱和”的增长关系;初步认为可以利用c(CF_(4))/c(C_(3)F_(7)H)作为辅助依据,c(CF_(4)+C_(2)F_(6)+C_(3)F_(8))^(2)/c(C_(3)F_(7)H)^(2)作为主要依据,结合组分浓度以及产气速率,可以进一步判断PD强度和缺陷严重程度,研究结果为找出适用于C_(6)F_(12)O/CO_(2)混合气体绝缘设备的运维监测手段提供了参考。

考虑碳流约束的电力系统能碳安全域模型与计算方法

针对当前电力系统碳减排任务与安全稳定运行需求,研究电力系统低碳安全运行技术。现有的能量流安全域模型使电力系统安全监视与控制更加科学有效,但忽略了系统运行过程中可能存在的“高碳”风险。文中提出了一种考虑碳流约束的电力系统能碳耦合安全域(简称能碳安全域)模型与计算方法,旨在保证系统安全性的同时减排提效。为完整刻画电力系统的低碳运行能力极限,分别从负荷端和源端角度提出了考虑碳流约束的系统最大供电能力曲线及最大消纳能力曲线模型。基于系统最大供电能力工作点,提出了能碳安全边界仿真拟合计算方法,实现了能碳安全域的降维观测。最后,结合算例验证了所提模型的有效性。

计及灾后恢复全过程储能应急响应能力的配电网韧性规划

储能因响应快、灵活性高的特点,已成为可再生能源发展必不可少的支撑技术,不仅具有削峰填谷、改善电能质量的作用,在灾后恢复过程中的应急响应能力同样不可忽视。提出了一种计及灾后恢复全过程储能应急响应能力的配电网韧性规划方法,构建了同时考虑网架增强和储能配置策略的配电网韧性增强双层规划模型,系统地刻画了极端灾害发生后配电网网架重构、设备抢修及复电等灾后恢复全过程的源-网-荷-储互动模式场景。最后,通过IEEE33节点系统的算例分析表明,所提方法能更充分地挖掘储能的应急响应潜力,有效提高增强性规划决策的精准度,获得更佳的投资回报。

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。

基于价值分配方法的无功辅助服务市场研究

新能源机组并网导致系统电压波动问题,给电力系统的无功调控带来新的挑战。与原有单一的无功调压方式和补偿标准相比,市场化无功调压能够体现不同无功源的时空特性,激励无功补偿设备的投资与建设。为此提出基于价值分配方法的无功辅助服务市场出清机制,激励新能源机组及用户侧无功补偿设备参与无功调压。首先明确市场成员的报价规则,构建市场出清模型;其次制定无功补偿机制,提出基于价值分配方法的无功辅助服务定价公式,采用维克里-克拉克-格罗夫斯机制量化市场成员的真实无功价值,解决无功市场力问题。使用IEEE-30节点数据进行仿真分析,获得各时段无功出力计划、有功网损、无功节点电价和无功补偿费用。结果表明,基于价值分配方法开展无功市场能够激励市场成员真实报价,维持系统电压水平稳定,并使得各类型无功补偿设备获得合理收益。

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.

基于小波Adaline改进的充电桩谐波分析及扰动定位方法

针对Adaline网络在复杂信号谐波检测中基波频率难以获取的问题,提出一种小波重构与改进型Adaline网络结合的谐波分析方法,并将该方法应用于充电桩谐波分析中。首先,用Mallat算法对原信号分解,再将细节信号重构实现扰动定位,将近似信号重构得到去噪原信号与基波信号,通过基波获取频率。其次,对Adaline网络相位提取算法进行优化,使其兼容全部相位范围,将去噪原信号通过优化后的Adaline网络检测谐波幅值及其对应的相位,综合误差为0.766%,比传统的Adaline模型精度提升了28.642%;最后,将该方法应用于充电桩模型,实现谐波检测,并精准定位扰动发生时段,进一步论证了该方法的适用性。

典型变电站沟内线缆HEMP耦合仿真研究

当高空电磁脉冲耦合到变电站内部时,线缆会成为耦合主要的效应物。基于典型变电站布局,选取了3种典型的连接二次设备的控制线缆,对比分析选取了三维传输线矩阵TLM算法对典型线缆进行高空电磁脉冲HEMP耦合仿真分析。结果表明,两端均不接地的线缆末端能产生高达49 kV的电压信号;模拟量传输线缆则能在接地芯线和屏蔽层上感应到百安培量级的电流信号;传输开关量的线缆在屏蔽层感应到百安培量级的电流信号,芯线上的信号不超过0.23 mA。最后利用水平极化辐射波模拟器进行现场试验,与仿真结果对比验证了算法的等效性和耦合计算结果的有效性。

基于木质素-有机黏土复合水凝胶的固相萃取-SERS联用技术用于变压器油中微量1,2,3-苯并三氮唑的现场分析

该文以脱碱木质素(DAL)和硅藻土(DE)为原料,通过加入2.5%丙烯酸(AA)、0.75%过硫酸铵(APS)和0.25%N’N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA),基于自由基聚合法制备了DAL/DE水凝胶。利用高效液相色谱法考察了水凝胶对变压器油中1,2,3-苯并三氮唑(BTA)的吸附性能,随后使用表面增强拉曼散射(SERS)辅以固相萃取技术现场检测了变压器油中的BTA。研究结果表明,在0.6 g DAL/DE水凝胶为固相萃取填料,水为活化剂,BTA变压器油样稀释1倍,洗脱剂为1 mL乙酸的条件下,BTA在776 cm^(-1)处的峰强于1~500 mg/kg范围内与其含量呈良好的线性关系,检出限低至0.28 mg/kg。

基于边缘计算的台区用户用电特性感知方法

目前不同地区、不同时间的负荷不能直接叠加,导致台区用户属性判定结果不精准,感知效果较差。为解决这一问题,提出基于边缘计算的台区用户用电特性感知方法。使用双向台区用户识别仪器识别相邻台区干扰严重的载波信号。对台区用电风险大数据进行均衡调度处理,结合边缘计算构建属性判定函数。根据用户属性判定结果,设计用电特性感知流程,计算平均采集成功率,提取台区用户用电特性,生成异常用户告警清单。对原始日负荷曲线进行标么化处理,判断其是否满足聚类误差指标,去掉疑似异常用户。计算台区线损百分比,感知高压台区和低压台区。实验结果表明,该方法第一、二类用户在70%尖峰负荷下的持续时间均比实际数据高20 h,具有精准感知效果。

大规模新能源接入的交流电网继电保护整定计算研究

新型电力系统高速发展,新能源大量投产,现有忽略新能源电源属性的继电保护传统整定计算方法难以适应。鉴于此,结合新能源的物理特性和整定计算特点,提出了新能源的整定计算实用化模型。讨论了计及大范围新能源接入的短路计算方法,给出了恒流源和受控源接入的短路计算算法,提出了大范围新能源接入后的新能源影响域评价指标,在保证整定计算准确度的前提下提高了整定计算的效率。在前述研究的基础上,详细分析了计及新能源的参数收资、方式设置、保护配置、整定计算原则、重合闸、边界保护管理等内容。所做工作为面向新型电力系统的整定计算业务提供了解决思路,对继电保护整定人员具有借鉴与参考意义。

考虑电站调峰性能差异的短期精细化调度方法

随着电网调管水电规模的扩大以及调度精细化的需求,如何考虑不同电站调节性能差异进行精细化调峰,使得火电平稳运行,减少参与深度调峰,成为电网短期水电调度亟需解决的关键难题。针对电网短期精细化调度问题,提出了在水电站群调峰优化调度模型中考虑各水电站调峰性能差异的差异化调峰优化模型,更好地利用水电的调节能力,使得短期调度计划编制更加准确、合理。依照电网所辖水电站的调节性能不同划分弱调峰电站、调峰电站以及平衡电站进行差异化约束处理,并采用关联搜索方法对差异化调峰优化模型进行求解。选取广西37座水电站进行实例验证,结果表明:对比传统调峰优化模型,差异化调峰优化模型考虑了不同水电站调节性能的差异,进一步降低系统剩余负荷的峰谷差,平抑剩余系统负荷波动并调平系统负荷微小和频繁波动,是一种满足实际工程需求的精细化调度方法。

考虑多能互补的电力电量平衡优化调度策略

充分发挥不同发电能源和储能设备之间的协同互补潜力,可以缓解高比例可再生能源电力系统中可再生能源出力的波动性给系统电力电量平衡带来的巨大压力。为此,提出了一种考虑多能互补的电力电量平衡优化调度策略。该方法可实现不同时间尺度下的多能互补,提高系统整体运行性能。首先,考虑新能源出力季节性和短期波动特征,兼顾中长期电量平衡和短时电力平衡,建立系统多时间尺度双层优化调度模型;其次,通过对混合储能系统充放电策略的优化,实现多种储能的互补协调,提高系统运行经济性;最后,利用修改的IEEE-RTS 1979标准算例系统验证所提方法的有效性,验证了不同时间尺度的能源互补和不同储能设备的协调配合,在保证系统平衡的同时,提升系统的经济效益。

基于深度学习的智能电网窃电检测混合模型研究

针对传统窃电检测模型受维度诅咒、类不平衡等问题,提出一种能有效检测智能电网窃电行为的混合深度学习模型,利用深度学习卷积神经网络(AlexNet)处理维度诅咒问题,显著提升数据处理的准确性;通过自适应增强(Ada Boost)对正常和异常用电行为分类,进一步提高分类精度;使用欠采样技术解决类不平衡问题,确保模型在各类数据的均衡性能;利用人工蜂群算法对AdaBoost和AlexNet的超参数进行优化,有效提高整体模型性能。使用真实智能电表数据集评估混合模型的有效性,与同类模型相比,提出的混合深度学习模型在准确率、精确度、召回率、F1分数、马修斯相关系数(MCC)和曲线下面积-接收者操作特征曲线(AUC-ROC)分数上分别达到了88%、86%、84%、85%、78%和91%,不仅提高了用电行为监测的准确性,也为电力系统的智能分析提供了新视角。

无人机辅助无线通信网络资源自适应协同分配

为保证边缘用户可正常使用通信网络资源,研究了无人机辅助的无线通信网络资源自适应协同分配技术。构建无人机辅助无线通信网络模型,并设置自适应协同分配的目标函数,从而进行网络资源最大化的资源分配。引入排斥、吸引方法改进果蝇算法,提取最优、最差味道浓度与坐标信息。输出资源的最优传输速率、最优无人机运行轨迹的分配解,改进求解资源分配目标函数,完成通信网络资源自适应协同分配。试验结果表明,不同工况中,无人机能够结合用户分布状态飞行。在用户最小速率需求标准依次是3 bit/s、6 bit/s、9 bit/s时,经过6次迭代,算法便可收敛到纳什均衡点,无线通信任务时延便可控制为最小值1.5 s。该技术能够自适应协同分配无人机辅助无线通信网络资源。协同分配结果满足用户需求。

基于转子动能的双馈风机频率支撑优化方法

“双碳”背景下,新能源发电量占比逐年提高,电力系统低惯量、弱阻尼特征显现,双馈风机DFIG(doublyfed induction generator)如何在经济高效运行的同时参与频率支撑,是目前电力系统所面临的主要挑战之一。在双馈风机综合惯量阻尼控制策略的基础上,分析系统的频率动态特性,提出基于风机转子动能的频率支撑策略参数优化设计方法,求解考虑二次频率跌落下满足最小频率偏差的惯量阻尼最优控制系数,最大程度抬升频率最低点,防范系统低频减载等安全稳定措施不必要动作。最后,通过仿真验证了所提基于转子动能的DFIG频率支撑优化方法的正确性和有效性。

快速暂态过电压老化对环氧树脂电气强度的影响

为了探究快速暂态过电压(VFTO)对环氧树脂击穿性能的影响,本文制得环氧树脂试样,并在20 kV与40 kV下对试样进行1 000次VFTO老化试验,通过红外光谱、扫描电子显微镜、介电谱及击穿试验,研究了VFTO老化对环氧树脂化学结构、微观形貌、介电参数与击穿性能的影响。结果表明:经VFTO老化后,环氧树脂表面C-O-C键和C=O含量减少,试样内部缺陷增多,松弛极化行为增强,电气强度下降。在20 kV和40 kV VFTO老化作用后,环氧树脂的电气强度分别降低了14.89%和25.67%。通过分析发现,VFTO老化作用后,环氧树脂内部大分子链断裂导致缺陷增多,这是其电气强度下降的主要原因。

基于改进交替方向乘子法的配电网柔性负荷分层集群调控方法

可调负荷、电动汽车等各种负荷侧资源快速发展,对其进行精准调控是目前重要的研究热点。为充分发挥配电网柔性负荷的调节能力,提出一种基于改进交替方向乘子法的配电网柔性负荷分层集群调控方法。首先,采用综合层次聚类算法对柔性负荷进行分层集群;其次,基于纳什谈判理论,将原问题分解为成本最小化和收益分配2个子问题,建立配电网柔性负荷集群调控模型;然后,引入自适应变参数加速因子,提出改进的交替方向乘子法;最后,通过模拟算例验证所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够有效实现大规模柔性负荷接入情况下的集群调控,收敛性能较常规方法有所提高。