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电力系统自动化 2018年第02期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志观点

电气设备主动保护与控制概念及功能架构1-10

摘要：高压大容量长距离输电、恶劣气象环境与交直流故障耦合传播、大量电力电子装备的应用等因素给电力系统保护及安全控制带来了新的挑战。文中分析了设备故障原因、类型以及后果差异特征,提出构建电气设备主动保护与控制（简称PPC）技术体系。引入输变电设备安全域、动态安全裕度、设备安全耐受时间作为描述设备安全的主要特征量;提出了以设备安全域及安全参量预测为核心的主动保护与控制功能架构;分析了主动保护与控制技术涉及的主要技术方向,论述了电气设备主动保护与控制技术的可行性,给出了研究展望。

电力系统自动化杂志信息能源系统

基于关联特性矩阵的电网信息物理系统耦合建模方法11-19

摘要：电网信息物理系统（电网CPS）中信息层和物理层的紧密耦合,使得信息或物理的失效都会对电网CPS的正常运行造成影响。文中提出了一种基于关联特性矩阵的电网CPS建模方法,对电力系统控制应用中信息流与能量流的复杂耦合关系和交互机理进行梳理与建模。该方法首先对实际电网CPS逻辑进行梳理与抽象,得到电网CPS基本分析单元;然后,采用多元组定量描述信息节点、二次设备节点和通信节点的外特性,采用关联特性矩阵的方法定量描述电网CPS中物理层、二次设备层、通信层、信息层内部及其相互之间的逻辑关联关系及特性,形成完整的电网CPS耦合模型。最后,基于电网CPS模型对实际电网CPS应用系统进行分析,说明模型的使用方法,验证模型的合理性和有效性。

电力系统自动化杂志学术研究

电网故障下的电能路由器直流电容电压平衡控制策略20-25

摘要：针对传统方法无法实现电网故障下的电能路由器直流电容电压平衡问题,文中提出了三层结构的直流电容电压平衡控制策略。在对不平衡的功率进行理论分析的基础上,通过动态调整定义的加权系数,来灵活控制注入的零序电压和负序电流各自承担的相间移动功率,提高系统控制自由度。在MATLAB/Simulink环境下搭建电能路由器仿真平台,仿真结果表明：当某一相电网故障（电网电压跌落95%）时,采用单一的零序电压、零序电压和负序电流加权组合、单一的负序电流的注入均可实现电能路由器直流电容电压平衡控制目标。

基于不确定测度的电力系统抗差状态估计 （二）模型方法26-33

摘要：以基于不确定测度的评价指标即兼顾测点正常率的偏离度为准则函数,提出了状态估计的多目标规划模型。为便于求解,采用目标规划法将所述状态估计的多目标规划问题转化为单目标规划问题,并采用双曲正切型矩形脉冲及采用改进凝聚函数逼近无穷范数型函数,从而将模型转化为目标与约束处处连续可导的单目标规划问题,最后采用拉格朗日乘子法进行求解。所述方法具有适应小样本估计、估计结果测点正常率高与偏离度小及抗差性强的优点。

计及负荷和调配时间不确定性的防灾应急电源优化配置34-41

摘要：为最大限度地降低自然灾害可能导致的停电损失,合理配置防灾应急电源至关重要。现有的关于防灾应急电源的研究大多侧重于优化调度城市区域中已有的防灾应急电源,而应该如何对防灾应急电源进行合理配置则研究较少,且没有系统考虑用户负荷及因交通拥堵、道路破坏等引起的应急电源调配时间不确定性的影响。在此背景下,建立了计及负荷和调配时间不确定性的防灾应急电源优化配置模型,并以最大化城市区域的社会效益为优化目标。采用径向区间数的形式（即区间数的两端设定相应的波动半径）来更合理地描述调配时间的不确定性,并将其转化为悲观子模型和乐观子模型,之后分别采用鲁棒优化方法求解。最后,用算例说明了所述模型和方法的基本特征。

空调聚合商参与下的负荷控制与配电网重构42-49

摘要：空调负荷的激增降低了配电网运行安全裕度,空调负荷聚合商已成为参与分散式温控负荷控制的新兴商业模式。文中提出面向聚合商参与的配电网温控负荷控制与运行重构策略模型,通过运行方式调整和负荷响应调节,耦合作用于系统安全运行。其中,不同聚合商以空调负荷调节协议方式集中管理温控负荷资源,并以分段报价方式争取市场利益;配电公司以最小化结算成本为目标,统筹多时段运行重构和负荷控制决策。通过凸规划方法进行约束条件等效,利用Mosek求解处理后混合整数二阶锥规划模型,确保了策略的计算效率。采用改进的IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的适用性与有效性。

考虑家电关联与舒适性相结合的用电行为多目标优化模型50-57

摘要：随着智能家电的广泛应用,实现用电行为优化已成为家庭智能用电的重要研究内容。从经济性和舒适性两个方面入手,提出一种智能用电环境下用电行为多目标优化模型。首先,分析了家庭用户的负载特性,并定义了可中断和可转移电器的运行约束。然后,考虑家电负载和用电习惯等各方面的约束条件,设计了家电关联最小化电费支出模型和用户用电舒适度模型,实现了多目标优化。最后,提出基于持续搜索多目标粒子群算法进行优化模型的求解。算例分析表明,多目标优化模型能有效降低用电费用并提高用电舒适性。

智能用电用户行为分析的聚类优选策略58-63

摘要：针对大数据背景下用户智能用电行为最佳聚类数目的选择问题,提出一种用户用电行为分析的聚类优选策略。在前期智能用电用户行为分析的特征优选策略研究的基础上,采用特征优选策略提取负荷曲线的最佳特征集对用户用电数据进行聚类分析;然后提出聚类数优选策略,通过综合考虑准确度评价指标和有效度评价指标确定最佳聚类数目。以国内外的用电数据为数据源,仿真验证了所述策略可以选择合理的聚类数目,有效提高用电行为分析的数据聚类效果。

计及断线的机组同调辨识方法64-69

摘要：针对重负荷且因断线导致网络结构发生变化时,基于慢同调理论的机组同调辨识方法因雅可比矩阵条件数大导致的收敛困难的缺点,提出了计及断线的同调机组辨识新方法。该方法的基本过程如下：首先,把线路π型等值模型表示成带参数模型,从而通过参数的变化表示支路的开断;然后,采用基于预测—校正的延拓算法计算线路开断之后新网络的状态矩阵特征值及特征向量;最后,计算出同调系数,得到新的网络结构下的同调机群。通过新英格兰10机39节点系统验证了该方法在系统负载大时,具有更好的收敛性。

基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法70-76

摘要：故障元件判别作为电网故障应急处置的首要环节,是在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未充分利用时序信息或者时序推理过程复杂的问题,提出一种基于模糊时间Petri网的电网故障诊断方法。为Petri网中库所及变迁引入时间属性以表征电力系统告警信息的时序约束关系,定义了置信概率与时序约束的关联推理运算,并从模型结构出发建立了模糊时间Petri网的分层推理过程,能够同时推理得到元件故障的置信概率及其时间点约束。算例仿真表明,所提方法能够快速判定故障元件,诊断结果正确且合理,具有较强的容错性,且能对告警信息做出正确评价。

基于双队列的模块化多电平换流器子模块调制方法77-83

摘要：模块化多电平换流器的子模块调制技术是该拓扑的主要技术难点之一。传统策略中,需实时检测桥臂所有子模块的电容电压,并进行全排序。若子模块数量较多,会对控制器性能产生较高要求,并产生控制延时,影响换流器安全稳定运行。为此,提出了一种基于双队列的模块化多电平换流器调制方法。在初始时刻建立桥臂的投入队列和切除队列,电平变化时根据当前时刻桥臂电流的方向及桥臂子模块的最大电压偏差,对上一时刻的投入队列和切除队列进行调整。该方法无需对子模块电容电压进行排序,在保持较低开关频率的基础上大大降低了系统运算时间。在PSCAD/EMTDC中搭建了相应的仿真模型,仿真结果证明了该策略的可行性和有效性。

电力系统自动化杂志研制与开发

特高压互联电网一体化监视和故障协同处置方案及应用84-91

摘要：随着特高压交直流电网的快速发展,电网送受端、交直流、调度机构上下级间的联系日趋紧密,局部故障波及全网的风险日益增大,调度实时运行控制的难度显著增加。在此背景下,分析了特高压交直流电网实时运行控制面临的挑战及需求,梳理出以往调度控制系统在支撑特高压电网运行控制方面存在的问题及不足。在此基础上,首先设计并提出特高压互联电网一体化运行监视和故障协同处置应用功能建设的总体目标、整体框架和主要模块;然后,从特高压电网运行状态同景监视、跨区故障协同诊断、多级调度故障预案联合执行、故障信息整合和多屏联动展示、源网荷优化协调、省地负荷协同控制等方面,对其关键技术进行了分析和论证;接着,结合在特高压送受端相关调控中心的工程实践,对其实际应用效果进行了介绍;最后,讨论了特高压电网调度控制领域未来可能的发展方向和关键技术。

基于偏互信息法与支持向量机的覆冰闪络故障预警92-98

摘要：输电线路覆冰闪络跳闸故障是引起电网故障的重要原因之一。现有的覆冰闪络研究主要集中在绝缘子覆冰闪络电压的模型研究。一方面,闪络电压模型不能全面反映所有因素综合作用下的绝缘子闪络电压;另一方面,数据采集的误差使现有覆冰闪络电压模型的研究成果难以在覆冰闪络故障预警中直接应用。考虑到数据挖掘技术的发展,基于偏互信息法和支持向量机对覆冰闪络故障进行预警。首先,采用偏互信息法筛选出关键的因素作为输入变量。然后,建立覆冰闪络预警的支持向量机模型,对样本数据进行训练和预测。仿真结果表明,基于偏互信息法与支持向量机的覆冰闪络故障预警方法能够较为有效地预测覆冰闪络,为实际电网的覆冰闪络防御提供了参考。

城市电网分区柔性互联装置的定容方法99-105

摘要：分区柔性互联是解决大型城市交流电网发展问题的一个新思路,容量是影响互联装置造价的关键因素。提出了分区互联装置的定容方法。首先,介绍了城市电网分区互联装置的基本概念。其次,分析了基于模块化多电平换流器（MMC）的分区互联装置的功率运行范围,建立了装置容量和最大无功输出的分段线性关系,并分析得出改善无功输出能力的方法,为定容方法提供依据。然后,依据有功需求和无功需求,提出装置定容方法,其中,有功需求是为了解决分区故障后的元件过载问题所需支援的有功功率,无功需求是为了解决分区发生暂态故障后的电压失稳问题所需支援的动态无功功率。定容方法还考虑了装置的功率支援是否会破坏送端分区安全性或导致联络线过载。最后,所述方法应用于国内外首个220kV分区柔性互联示范工程的实际方案论证。

考虑需求响应不确定性的多时间尺度源荷互动决策方法106-113

摘要：将需求响应（DR）不确定性引起的偏差区间的变化规律,应用于基于消费者心理学原理的价格型DR行为建模。基于多时间尺度决策的视角并考虑用户响应的偏差,设计了一种刚性约束和弹性约束相结合的激励型DR机制。考虑源、荷两侧资源的不确定性,将价格型和激励型DR与常规机组、风电、紧急调峰资源在不同时间尺度上进行优化配置,构建了日前—日内时间尺度的源荷互动决策模型,并根据不确定规划理论和混合整数规划方法进行求解。算例分析验证了决策建模的有效性,通过不同资源种类以及不同时间尺度上的决策优化,增强了源荷互动的效果。

考虑过程控制的钢铁工业负荷用能行为分析与功率特性建模114-120

摘要：作为传统的高耗能用电大户,钢铁工业负荷的功率特性一直表现出强烈的波动性,对电网造成严重污染。电力系统以往的研究均未考虑钢铁工业的生产规律,无法解释功率波动的原因以及描述功率波动的特性,因而在含钢铁工业的小系统问题研究中,电力系统的适应性差。基于不同的冲击严重程度,将钢铁负荷分为持续型冲击负荷、间歇型冲击负荷和稳定负荷。首先,对于这三类负荷,结合其生产中的过程控制分析出了各类负荷的相关用能行为,建立不同类型负荷的功率特性时域模型。其次,将不同类型负荷模型进行时域叠加,得到钢铁工业总功率特性时域模型。最后,以国内某大型钢铁企业的实测数据进行算例分析,从时域、频域两个层次验证了建立的模型具有客观性和精确性,揭示了钢铁工业生产与功率波动之间的相互联系。

差分隐私保护下面向海量用户的用电数据聚类分析121-127

摘要：智能电表实现了对用户用电信息全方位实时收集,使得对用户用电行为精准聚类分析成为了可能,然而在分析过程中易泄露用户信息。为此,提出了一种差分隐私保护下用户用电数据聚类分析的方法,该方法运用两阶段隐私保护聚类技术解决精准分析与隐私保护不能并存的矛盾。两阶段聚类采用了分布式的思想,包括局部聚类和全局聚类两部分。局部聚类采用了隐私保护下的自适应K-means算法对智能电表采集的原始用户用电数据进行初次聚类;全局聚类设计一种新的基于密度和层次思想的聚类算法用于对初次聚类结果进行二次优化聚类。相关实验表明了该方法的有效性。

配电网30°相角差线路不停电转供的混合顺控方法及试点验证128-135

摘要：在理论和仿真论证了30°相角差线路不停电转供的快速合解环方案基础上,根据断路器操作时间特性、控制器快速检测能力和通信延时等具体关键技术参数,提出了30°相角差线路实现不停电负荷转供的工程实现方法,包括为预防和化解断路器出现拒动的断路器组定义及选择方法,串联、并联、混联的顺序控制流程及关键时间计算方法等。针对自动化系统,提出必须研制新的站侧合解环控制子系统,并提出了相关的信息系统及自动化系统构建方法和功能设计。已成功开发了适合于变电站和开闭所安装的不停电转供自动化装置,并取得了35kV和10kV线路的成功试点投运,对试点试验验证进行了介绍和分析。