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电力系统自动化 2017年第04期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

面向能源系统的数据科学：理论、技术与展望1-11

摘要：以多能源互补协调、“信息-物理-社会”系统深度融合为特征的大能源系统正在出现。因此，急需对面向能源系统的数据科学及大数据挖掘理论与技术开展深入研究。在此背景下，初步探讨了数据科学及其在大能源系统中的应用。首先介绍了数据科学的基本理论，并着重讨论了统计学习理论及数据质量理论的重要性。接着，介绍了深度学习、转移学习和多源数据融合等大数据挖掘技术的新进展。最后，对数据挖掘技术在能源系统中的应用现状做了简单回顾，并展望了未来能源系统数据挖掘研究中值得关注的若干问题。

电力系统自动化杂志信息能源系统

基于串行和并行ADMM算法的电-气能量流分布式协同优化12-19

摘要：在综合能源网框架下电力系统与天然气系统的耦合和交互愈加频繁，有必要考虑两个系统的相互作用开展电-气能量流的协同优化。针对电力流与天然气流的多主体分布自治决策特点，在构建分解协同交互机制的基础上，提出利用交替方向乘子法（ADMM）实现电力流与天然气流的分布式协同优化。分别给出了基于Gauss-Seidel串行迭代和Proximal Jacobian并行迭代的两种ADMM计算模式，并从通信模式、求解效率和适用范围等角度探讨了两种模式的应用差异。在RTS79-GAS14及IEEEn8-GAS90两个电一气互联能源系统上开展的算例测试结果验证了所述算法的有效性。

基于能源路由器的用户侧能源互联网规划20-28

摘要：针对能源系统规划中未充分考虑多个分布式能源系统互联及电／热／冷能流协调运行的现状，研究基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法。梳理了用户侧能源互联网的系统结构，建立各类能量单元的数学模型。以电／热／冷综合加权负荷矩最小为准则，采用Voronoi图、交替定位分配算法及“类内类间距离比最小”判据，提出了能源局域网划分和能源路由器选址方法。基于典型日各区域的时序负荷，以由投资、运行维护、燃料、买卖电和碳税5项成本构成的年费用最低为目标，考虑多能流协同互补和多路由器协调互济，建立0—1混合整数线性规划模型。采用商业软件Cplex求解，实现路由器配置和局域网间网络的同时规划；基于最小生成树实现局域网内供能路径优化，结合简易潮流计算结果和相关导则确定线路容量。算例仿真结果表明：所提出的分区、规划方法具备可行性和有效性；多能互补、多路由器互联能显著降低年费用并缓解多种负荷峰谷时段不匹配等问题；路由器与能源网络同时规划较分阶段规划更经济。

智能电网中无线传感器网络通信链路可靠性置信区间预测29-34

摘要：实时准确的无线链路质量预测是保证智能电网厂、站区域通信链路可靠性的必要信息。无线链路质量信噪比时间序列所表现出的非线性和非平稳随机性的叠加是影响预测准确性的主要因素。为此，提出一种通信链路可靠性置信区间预测方法，通过对无线链路质量的信噪比序列近似解耦处理，将其分解为非线性序列和非平稳随机序列，采用小波神经网络建立信噪比非线性序列和非平稳随机方差序列的预测模型，并用预测结果计算通信链路可靠性置信区间上、下界。最后，在实际的智能电网环境中验证了所提出的算法和结果。

基于交互式主动探测的电力综合数据网故障定位算法35-40

摘要：针对电力综合数据网对故障定位的准确性和时效性要求，提出一种交互式故障诊断机制，并重点解决该机制中故障定位集的选取问题，提出一种基于交互式主动探测的故障定位集选择算法（IPCA）。建立电力综合数据网与候选定位集的贝叶斯模型，借助贝叶斯网络条件独立性将候选定位集划分为若干子集，并引入探测价值衡量探测的诊断能力，利用探测价值交互更新过程的子模性降低故障定位集选取的时间复杂度。仿真结果显示，IPCA在确保故障定位准确性的同时平均可缩短20％左右的定位时间。

电力系统自动化杂志学术研究

风电爬坡事件对系统运行充裕性的影响评估41-47

摘要：风电爬坡事件具有大波动性和强不确定性的特点，可造成系统中发用电的严重不平衡，从而导致负荷损失。在分析风电爬坡事件特征和爬坡预测研究现状的基础上，建立了风电爬坡事件模型，定量表示爬坡事件表征量与风电功率曲线之间的关系；同时考虑负荷预测的不确定性，采用场景削减方法生成风电爬坡过程对应的典型净负荷场景集。构建了评估系统运行充裕性的指标体系，推导了缓冲失负荷概率指标的计算公式；将系统状态分为充裕、失负荷和临界3种，分别计算各状态对应概率及失负荷严重程度。以甘肃电网为例，典型事件的评估结果验证了所述方法和指标体系的有效性和合理性，分析了常规机组爬坡速率及系统备用比例在防范风电爬坡事件不利影响方面的作用。

考虑实时和潜在因素的城市配电网风险评估模型和方法48-55

摘要：为了对城市配电网的风险水平进行准确评估，建立了配电网风险评估模型，并提出一种风险评估方法。从运行风险和网架风险两个方面建立配电网的风险评估模型，运行风险反映了配电网当前运行状态下的风险，网架风险反映了网架结构方面存在的潜在风险。通过建立相应的配电网风险指标体系，并结合风险量化值的计算及风险等级的划分确定配电网综合风险水平，在计算风险量化值的过程中采用变权重和对数合成相结合的方式。算例表明所提出的城市配电网风险评估模型和评估方法能够有效地评估配电网的风险。目前，该风险评估模型及方法已在某供电局得到了初步应用。

考虑分布式光伏电源与负荷相关性的接入容量分析56-61

摘要：研究了配电网网架结构和运行工况已知的条件下，分布式光伏电源的可接入容量问题。通过分析配电网网架结构和各节点负荷的历史数据，设定分布式光伏电源接入位置和容量初始值，构建了初始相关性样本矩阵。通过分析分布式光伏电源出力与负荷的相关性，提出了光伏发电就地消纳能力指数的概念及计算方法，构建了改进型相关性样本矩阵。以系统向配电网传输功率最小为目标函数，建立了节点电压、配电网潮流为主要约束的规划模型，利用前推回代潮流算法和退火算法求解。以中山供电局马新站10kV配电网为例，仿真及潮流验算结果表明：对于一个已知网架结构和运行工况的配电网，考虑分布式光伏电源与负荷的相关性可有效提高分布式光伏电源的接入容量。

含直驱永磁风电场的配电网广义负荷建模62-68

摘要：以可再生能源为主的分布式电源大量、分散接入配电网，传统的负荷模型已无法描述含分布式电源的广义负荷动态特性。针对这一现状，在现有直驱永磁风电机组通用模型的基础上忽略其机械环节，提出直驱永磁风电机组的简化模型。采用综合粒子群方法和Levenberg-Marquardt方法的优化算法，对直驱永磁风电机组简化模型的参数进行了辨识，并针对不同扰动进行了模型适应性分析。在此基础上，将所提风电机组简化模型与传统负荷并联作为广义负荷的模型结构。基于轨迹灵敏度方法，分析了参数的可辨识性及辨识难易度。通过算例，给出了广义负荷在不同电压跌落程度、不同风电接入比例下的参数辨识结果，讨论了配电网等值参数对辨识结果的影响，说明了采用所述建模方法的可行性。

基于需求侧预约响应的平滑微网等效负荷功率波动控制策略69-77

摘要：引入微网总负荷与风光等间歇性能源出力的差值——等效负荷作为具有稳定可控输出的微电源总发电参考量进行研究。通过在微网需求侧向能量管理系统（EMS）预约，储水式电热水器（WSH）群进行响应以平滑微网等效负荷功率波动。首先，建立了等效负荷的模型、基于反向变化频次比的风光出力跟随总负荷功率波动状况的评价指标，并分析了需求侧WSH群响应参与微网能量管理的可行性，计及WSH的传导能量、换位能量和加热能量，建立了WSH群的温度模型。其次，依据需求侧预约用水或常规用水时间、量值和用户主动控制及WSH温度上限，建立动态可控WSH群并计算其反向温度值，根据反向温度值排序结果将投入待机WSH与切除加热WSH两个过程统一，形成了基于需求侧预约WSH群响应的平滑微网等效负荷功率波动控制策略。最后，应用某微网实际案例数据验证了该控制策略的有效性。

基于复数域偏最小二乘法与等值法的多谐波源责任划分78-85

摘要：基于线性回归的谐波阻抗估算方法是常用的谐波阻抗估算方法之一。为确保谐波阻抗估算结果实部与虚部良好的相关性，基于混合建模思想，通过构建复数域偏最小二乘法的准则函数，给出了单因变量复数域偏最小二乘法的严格数学推导及简化求解过程。针对公共连接点处多谐波源情形，基于实测录波数据，通过分析各馈线电流波动量之间的关系，构建了用于筛选关注谐波源谐波电压和电流线性良好数据的指标因子；进而利用复数域偏最小二乘法估算相应的等值谐波阻抗；最终根据所提等值法实现各谐波源责任的定量划分。通过仿真及实测算例验证，体现了所提方法的可行性及有效性。

基于差量特征提取与模糊聚类的非侵入式负荷监测方法86-91

摘要：现有非侵入式负荷监测（N1LM）方法主要将电器功率大小作为特征值，对于低功率电器识别的准确性不够，无法满足精细化智能用电的应用需求。文中分析了多种家用电器的功率和谐波特征，并选取低功率电器差异最大的频域谐波幅值作为新的特征。在此基础上提出一种新的NILM方法，该方法采用差量特征提取方法获取任意时刻的特征值变化量并引入信息熵的方法，通过计算簇间熵来确定最佳聚类数和负荷相似度；再通过模糊聚类实现电器负荷数量及种类的聚类识别。实验结果表明，文中提出的NILM方法在不同场景下均具有良好的可靠性和鲁棒性，采用谐波特征后识别准确性有明显提升。

电力系统自动化杂志研制与开发

柔性直流电网的快速电磁暂态仿真92-97

摘要：柔性直流电网含多个模块化多电平换流器与直流断路器，需要快速准确的换流器与直流断路器仿真模型。为提高模块化多电平换流器的仿真速度，利用电容能量均分的思想简化子模块均压策略，并准确保留桥臂闭锁与不闭锁时的外特性，提出了一种能量均分模型。针对级联全桥型直流断路器，给出一种断路器支路子模块串等值电路简化方法，提出了一种快速仿真模型。在PSCAD／EMTDC中搭建模型并进行了电磁暂态仿真，验证了所提出模型的准确性与快速性。

含新能源接入的柔性直流电网启动策略及仿真98-104

摘要：以新能源大规模接入为目标，以多端柔性直流输电技术为支撑，提出了一种用于汇集风能、太阳能等多种新能源的柔性直流电网拓扑。首先，设计了通用的直流电网启动策略，然后基于机电暂态计算结果为该直流网络设计了稳态运行工况，并针对性地模拟了直流线路单极接地故障、交流线路故障和风机大规模切除3种暂态运行工况。最后，在PSCAD／EMTDC仿真平台中搭建该直流电网模型，仿真验证了启动控制策略和稳态潮流分布，结合仿真波形对电网暂态特性进行了讨论和分析。

多端直流系统分区协调保护策略105-112

摘要：针对多端直流系统的故障保护问题，首先分析了直流故障特性及多端直流系统保护难点，总结了现有多端直流系统故障保护方法。然后，基于一种典型的多端直流系统拓扑结构，以使用最少数量直流断路器为目标，提出了多端直流系统区域保护划分原则和分区保护策略。该方法将直流故障区域通过直流断路器与非故障区域进行隔离，从而使非故障区域可以继续维持正常运行，而故障区域则通过换流站交流侧断路器和直流侧开关进行保护和隔离。最后，通过MATLAB／Simulink仿真平台建模及仿真分析，验证了多端直流系统分区保护的有效性和经济性。

面对面式DC／DC互联LCC—HVDC的潮流控制113-119

摘要：结合中国高压直流输电现状和直流电网技术的发展，提出了利用面对面式DC／DC变换器互联不同电压等级的基于电网换相换流器（LCC）的高压直流（LCC—HVDC）系统的方案，总结了互联系统的优势并提出了一种依赖通信的适用于互联系统的控制器。基于两条实际LCC—HVDC线路背景，在PSCAD／EMTDC中搭建了利用±500kV／±800kV，1000MW面对面式DC／DC互联一条±500kV，3000MW线路和一条±800kV，7200MW线路的仿真模型。仿真结果说明，常规LCC控制不适用于互联系统，且验证了提出的控制器的有效性。所述控制器可在对原有LCC换流站控制改动最小的前提下实现互联系统的稳定运行。

基于MMC的背靠背柔性直流输电系统控制策略120-124

摘要：首先研究了基于模块化多电平换流器的高压直流（MMC—HVDC）输电系统的基本控制策略。然后，分析了背靠背MMC—HVDC输电系统的特性，其整流侧换流器与逆变侧换流器的控制系统可共用机柜，因此能实现两侧换流器控制信号的无时延共享。在此基础上，针对背靠背柔性直流的应用需求，提出了一种适用于背靠背MMC—HVDC的控制策略。最后，基于PSCAD／EMTDC搭建了背靠背MMC—HVDC系统仿真模型，验证了所提控制策略的控制效果。

基于最大调制比的LCC—MMC混合直流交流侧故障控制策略125-130

摘要：对现有常规直流工程进行逆变站柔性化改造，是解决多馈入直流输电系统潜在级联换相失败问题的一个有效方案，改造后的混合直流系统整流站沿用电网换相换流器，逆变站新建模块化多电平换流器。首先对电网换相换流器和模块化多电平换流器（LCC—MMC）混合直流系统的拓扑结构、基本控制方法以及整流站交流侧故障时功率骤降问题进行了阐述。然后，针对上述问题，提出了基于最大调制比的交流侧故障控制策略，在整流站交流侧故障时，该策略能够通过调节逆变站模块化多电平换流器的调制比，维持直流电流的恒定，降低混合直流系统传输有功功率的跌落幅度，从而减小传输功率骤降对逆变站交流系统的冲击。最后，在PSCAD／EMTDC中建立了混合直流输电系统的仿真模型，验证了所提控制策略的有效性。