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电力系统自动化 2016年第12期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志智能配电网态势感知专辑

特约主编寄语1-1

摘要：态势感知的思想由来已久，源远流长，至少可归溯到距今2500多年前中国春秋时期的《孙子兵法》一书：“索其情”“知彼知己，百战不殆”“计利以听，乃为之势，以佐其外。势者，因利而制权也”。书中不但包含了态势感知的重要内涵，还体现了态势利导的重要思想。

智能配电网态势感知和态势利导关键技术2-8

摘要：智能配电网态势感知是配电系统可靠、经济和安全运行的重要基础。为此,从技术层面对智能配电网态势感知和态势利导的内涵、架构和关键技术进行了深入分析和阐述。首先,给出了态势感知和态势利导技术的含义和目标;其次,构造了智能配电网态势感知和态势利导技术的总体架构;最后,为了实现对配电网运行态势的全面准确把握,并为复杂配电网智能调度控制提供有力支撑,从态势觉察、态势理解、态势预测、态势呈现、态势利导5个方面阐述了智能配电网态势感知和态势利导的关键技术内容及其面临的挑战,以期为后续研究工作提供借鉴。

考虑分布式电源出力不确定性的主动配电网量测配置9-14

摘要：分布式电源（DG）的接入及网络结构的变化,使得主动配电网（ADN）的状态估计及量测配置更加复杂。在考虑DG出力不确定性的基础上,建立了兼顾经济性和多种网络结构估计精度的多目标量测配置模型;以高斯混合模型（GMM）模拟DG出力的不确定性,并利用量测协方差矩阵的非对角元素表征DG间出力的相关性;基于层次分析法（AHP）确定量测配置费用和含环网的多种网络结构的目标权重,并利用贪婪算法确定ADN的量测配置方案。IEEE 33节点配电系统和119节点配电系统的仿真结果验证了文中方法的有效性和可行性。

新型配电网线路PMU装置的研制15-20

摘要：小型化、低成本、易带电安装是配电网线路相量测量单元（PMU）的发展方向。文中设计了一种应用于配电网广域测量系统的新型分布式PMU装置。通过高密度感应取电模块从线路中获取能量为装置供电,采用印刷电路板（PCB）式罗氏线圈测量线路电流,利用空间电容分压传感器实现线路电压测量,通过分布式同步采样实现全网的电压、电流采集,为新型配电网线路PMU的研制提供了一种新的解决方案。目前,配电网线路PMU测试样机已实地测试并传回监测数据,装置各模块均能稳定正常工作,测量结果能正确反映线路电压电流。

面向海量用户用电特性感知的分布式聚类算法21-27

摘要：智能电表的普及促进了配用电大数据的发展。通过对用户用电数据的挖掘和用电特性的感知,能够有效识别用户用电模式、评估需求响应潜力、指导电价制定等。然而,用户用电数据一方面随时间不断更新,增长迅速,呈海量态势;另一方面,数据采集点分布在用户侧,具有极强的分散性。针对海量、分散的用电数据带来的挑战,文中提出一种新的分布式聚类算法。首先利用自适应k-means聚类算法对分布在各区域的用电数据进行局部聚类分析,提取各局部数据的典型负荷曲线,构建局部模型;然后利用传统聚类算法对获取的局部模型进行二次聚类分析,获取全局的典型负荷曲线,构建全局模型;最后向局部数据中心反馈全局聚类结果,实现全局聚类分析。通过爱尔兰实际量测用电数据证明了所提出算法的有效性。

基于多准则分区和WLS-PDIPM算法的有源配电网状态估计28-36

摘要：针对复杂有源配电网三相不平衡状态估计计算速度较慢与计算精度较低的问题,提出了一种基于多准则分区和基本加权最小二乘法—原对偶内点法（WLS-PDIPM）混合算法的状态估计方法。基于对有源配电网中实时量测、虚拟量测和伪量测的配置分析,建立了适用于复杂有源配电网状态估计的多准则分区优化模型,该模型综合考虑了分区后各子区域规模均衡、量测冗余度均衡及伪量测平均误差均衡。通过高级量测体系（AMI）全量测点实现各子区域完全解耦,有效减小了系统规模和雅可比矩阵阶数。所提方法将WLS与PDIPM的优点相结合,在提高算法精度的同时减少了计算时间。仿真算例结果表明所提方法可实现对复杂有源配电网的合理分区,有效提高了状态估计的计算速度与求解精度。

输配协同的配电网态势快速感知方法37-44

摘要：智能配电网的发展呈现更加灵活多变的趋势,使得输配电网间的相互作用日趋显著,对配电网态势感知提出更高的要求。为提升配电网态势感知能力,文中从输配协同的角度,提出了配电网态势快速感知的方法。首先,针对预估的配电网负荷变化计算输电网的状态;其次,从配电网根节点处将输电网进行戴维南等值并辨识等值参数;最后,将戴维南等值后的输电网接入配电网感知配电网负荷变化后的态势。该方法无需多次交互输配电网信息,感知速度快,计算结果精度高。在该方法的基础上,可通过对未来状态的多步预估,预测配电网静态电压稳定裕度指标轨迹,然后根据该轨迹评估配电网静态电压稳定态势。仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性。

考虑数据新鲜度和交叉熵的电动汽车短期充电负荷预测模型45-52

摘要：研究了公交车充电站短期负荷预测方法,提出了一种基于数据新鲜度和交叉熵的组合预测模型。首先,对公交车充电站的负荷特性进行分析,发现日充电负荷具有波动大、周期性、与气象条件（温度、降雨等）密切相关的特点。其次,对组合预测模型在累积历史预测误差的过程中作了如下改进：1考虑充电负荷样本数据的时间特征和波动性特征,给出了基于灰色关联度的相似日选取方法;2考虑单一模型在预测过程中的精度和稳定度,基于交叉熵和正态分布概率密度函数建立组合预测模型,动态地调整权重系数;3充分考虑数据源的时间有效性,提出新鲜度函数的概念,改善了单一预测方法的概率密度分布函数,进而优化组合预测的权重系数,进一步提高组合模型预测精度。基于北京市某公交车充电站的历史充电数据构建训练样本和测试样本,通过与单一预测模型和其他组合模型的预测结果进行比较,证明了所提组合预测模型的有效性。

基于D-S理论的主动配电网不确定性潮流及运行风险分析53-61

摘要：基于D-S理论建立联合可能性—概率性的不确定性潮流求解方法,针对主动配电网中各类分布式电源及负荷特性,对呈现概率性及可能性分布的输入变量分类建模,并分别选用无迹变换（UT）算法和α-截集算法求解。讨论不确定性潮流结果的越限情况,结合停电损失建立运行风险分析体系。通过改进的IEEE 33节点系统算例,分别在三相平衡和三相不平衡情况下验证不确定性潮流联合求解方法的正确性和算法的时效性,得出风险节点及支路,实现主动配电网的风险感知。

含间歇性分布式电源的配电系统风险评估62-67

摘要：为定量评估间歇性分布式电源接入配电系统所造成的影响,改进了分布式电源随机模型,建立配电系统线路随机故障概率模型,基于全概率理论在风险评估中考虑了线路随机故障。建立电压越限与失负荷的节点级和系统级两级风险指标,以综合评价系统中多种随机因素的影响,实现了配电系统运行风险的量化评估。通过标准测试算例IEEE 33节点系统,验证了所提算法的实用性和有效性。

大数据背景下的充电站负荷预测方法68-74

摘要：电动汽车负荷预测是充电站规划及调度的研究基础。相比传统的负荷预测,大数据背景下的负荷预测具有待预测数据可快速观测的特点,此时负荷预测方法需要相应调整。首先分析了充电站负荷预测所需数据及主要数据来源。其次,针对单辆电动汽车,基于大量、快速更新、多种类的数据分析电动汽车的充电习惯,预测每一辆电动汽车的充电开始时间、持续时间和充电地点,获取单辆电动汽车的负荷模型。该模型综合考虑电池状态、出行时间、行驶路径与速度、充电偏好等信息。然后,面向任意充电站,对与其相关的路网节点与交通线路上的所有电动汽车负荷求和,估算该充电站的总充电功率。最后,进行实例仿真,并与传统方法下的充电负荷预测结果进行了对比。

配电网主站网络模型校核方法设计与实现75-79

摘要：在配电网主站系统建设过程中,配电网网络模型的完整性和正确性是各个配电网分析应用模块赖以实用化的前提和基础。当前在建设配电网主站时,其基础性的配电网模型主要从地理信息系统（GIS）或生产管理系统（PMS）导入。在模型导入过程中缺乏有效的全局校核手段,难以从整体上检查系统网络模型的完整性和正确性。文中基于配电网主站系统,利用统计服务及拓扑服务,针对全局性网络模型设计实现一种模型完整性、正确性的校核方法,能够从整体上把控系统网络模型的变化及质量情况。通过具体工程应用,验证了该方法的可行性及有效性。

电力系统自动化杂志学术研究

基于熵理论的电力系统最优潮流均衡度分析80-86

摘要：现代电力系统呈现出多种复杂特性,加之新形势下电网互动运行成为热点,如何提高系统在众多复杂运行特性中的安全运行水平成为研究的重点和难点。针对此问题,提出基于熵理论的电力系统潮流均衡度分析方法,通过研究潮流变化特性,探索提高系统安全运行水平的新方法。首先,从负荷变化对系统潮流变化的影响机理出发,建立基于信息熵的潮流转移熵指标,描述系统支路潮流变化的均衡程度。进一步以潮流转移熵为目标函数建立电力系统最优潮流均衡度模型,优化系统运行方式,提高系统安全负荷裕度。在IEEE 300节点系统下设置常规运行方式及源荷互动运行方式,通过算例分析验证了所述潮流转移熵指标及所建立最优潮流均衡度模型的有效性。算例同时表明,所述方法与直接以负荷裕度为目标的优化方法相比速度大为提高,为电力系统日内及日前发电计划的优化调整提供了参考。

考虑系统安全因素的负荷恢复方案优化87-93

摘要：在电力系统网架重构初期,电网结构相对薄弱,恢复部分负荷可以在一定程度上维持系统功率平衡,确保系统安全运行。文中结合系统安全运行特征和负荷投入特点,建立相关负荷恢复模型,提出了一种考虑系统安全因素的负荷恢复方法;以网架各节点电压偏移程度、机组进相运行程度和潮流熵为目标函数,根据实际变电站负荷投入进行潮流调整,确定各节点负荷投入量,以满足系统功率平衡的要求;采用改进粒子群算法对恢复方案进行多目标优化,获得其Pareto最优解集,并采用基于模糊反熵权的M-TOPSIS方法进行最优方案排序,以制订科学合理的负荷投入方案。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网局部系统为算例验证了所述方法的有效性。

采用动态赋权的风储协调多目标优化控制方法94-99

摘要：风储协调控制中需要处理多个具有不一致性的子目标,各子目标的权重系数对控制效果具有关键作用。首先,通过仿真分析验证了基于固定赋权法的多目标优化控制难以适应风电出力的随机性特点。然后,提出一种通过网格化搜索进行权重系数在线调优的动态赋权方法。为了判定最优的权重系数,提出了一种基于隶属度与熵权法的评价方法。算例分析表明,所述方法能够根据风电功率波动情况、储能荷电状态（SOC）及储能出力等情况,自适应地改变各子目标的权重系数,从而在平抑风电功率波动的同时,提高了储能充放电效率,并显著改善对储能SOC的控制效果。

均衡不同主体利益的集中型充电站多目标二层规划100-107

摘要：随着电力体制改革的深入,集中型充电站的建设主体越来越多样化,为实现集中型充电站独立开发商和配电公司的利益均衡,在已有风电场接入的配电网中,考虑集中型充电站作为可控负荷对电网的削峰填谷作用,建立了能够反映不同主体利益的集中型充电站多目标二层规划模型。上层多目标函数为电网网损年减少值和集中型充电站开发商的效益,下层目标函数为集中型充电站的辅助收益。采用改进非劣排序遗传算法和自适应变异粒子群算法相结合的多目标二层求解策略对集中型充电站的位置、容量和调度进行优化,结果验证了该模型的合理性和算法的可行性。

基于离散傅里叶变换的孤岛型微电网混合储能优化配置108-116

摘要：分析了孤岛型微电网中电源负荷不平衡功率的产生,基于离散傅里叶变换,将不平衡功率分解成日分量和小时分量,分别采用压缩空气储能和钠硫电池平衡该分量,为了使得分解后的日分量和小时分量最优,专门研究了不平衡功率离散傅里叶变换分断点的分断原则。在此基础上,综合计入储能投资运行成本、系统缺电损失费用和弃风惩罚费用等,建立孤岛型微电网混合储能优化配置模型。该模型可以实现离散傅里叶变换分断点和混合储能容量的统一优化,且优化过程中实现了压缩空气储能和钠硫电池两种储能容量优化配置的完全分解,简化了模型的求解复杂性。采用实际微电网系统进行了算例分析,验证了所述模型和方法的正确性。

下垂控制逆变器的虚拟功角稳定机理分析117-123

摘要：在大干扰下,电压源型的下垂控制逆变器会出现与传统同步发电机类似的暂态功角失稳,而且逆变器会因电流饱和而退变成一个电流源,进而出现更复杂的同步稳定问题。文中以逆变器单机无穷大系统为例,通过定义逆变器的虚拟功角,分别得出逆变器电流未饱和时的虚拟功角特性和电流饱和下的虚拟功角特性,在此基础上分析了逆变器的虚拟功角同步稳定机理和失稳过程,以及故障切除时间对逆变器虚拟功角暂态稳定性的影响,并将该分析方法扩展到虚拟同步机的暂态稳定分析中。最后,基于MATLAB/Simulink仿真验证了失稳分析方法的合理性。