电力系统自动化杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电力系统自动化 2018年第10期杂志 文档列表

电力系统自动化杂志能源转型与电力支撑

关于能源转型分析的评述 （二）不确定性及其应对1-12

摘要：不确定性因素,尤其是行为的不确定性,给能源转型研究带来极大挑战。从随机性和模糊性两个方面讨论其主客观本质;从模型与参数、工况、扰动（故障）、观点、行为等方面分析能源转型分析中不确定性因素的来源;按对不确定性因素的认知程度对其分类;归纳能源转型不确定性分析方法的现状;针对不确定性因素数量多、差异大的特点,提出了融合多种不同方法以兼顾计算量与准确性的综合分析框架。

电力系统自动化杂志观点

智能配电网的新形态及其灵活性特征分析与应用13-21

摘要：广泛接入的分布式电源、快速发展的电动汽车、大规模可控的用户侧资源等对配电网的灵活性提出了更高的要求。从智能配电网的发展形态分析入手,分析了智能配电网应具备的灵活性特征,阐述了灵活性需求及其多维属性特征,对智能配电网灵活性的可观、可控与量化分析等关键技术进行了初步探讨,并从提高灵活性角度对智能配电网规划、运行、控制等技术发展进行了展望。

电力系统自动化杂志信息能源系统

分布式协同控制模式下配电网信息物理系统脆弱性评估22-29

摘要：分布式协同控制模式的提出,为解决未来配电网信息物理系统（CPS）中高密度、强随机性分布式电源接入问题提供了途径。但同时,配电网CPS信息物理高度融合的特点也方便了网络攻击者通过信息系统威胁电力系统的安全稳定运行。据此,提出一种基于动态攻防博弈的分布式协同控制模式下配电网CPS脆弱性评估方法。首先,阐述了一种分布式电源等输出比协同控制策略,并对其收敛特性进行了分析和总结。其次,基于CPS风险评估框架,结合分布式电源协同控制策略及实际网络攻防策略的特点,提出配电网CPS风险评估模型;在此基础上,设计动态攻防博弈函数及博弈求解步骤,实现对于分布式协同控制模式下配电网CPS脆弱性的量化评估。最后,基于IEEE 34节点配电系统开展仿真测试,验证了所提方法的有效性。

大规模可控负荷被恶意控制场景下配电网风险分析30-37

摘要：用户对负荷的远程可控性及用户侧信息安全防护措施的脆弱性,使得可控负荷极易被攻击者恶意控制,可能出现大规模负荷的同投/同退或频繁投退现象,从而威胁电网的安全稳定运行。首先,分析了各类可控负荷面临的安全威胁与攻击成本,考虑网络攻击因素,提出了含有可控负荷的配电网控制模型,建立了可控负荷被恶意控制的攻击模型,并以＂开＂＂关＂控制为基础,定义了可控负荷可能遭受的三类攻击,通过实测和统计分析,研究了网络时延对攻击模型参数的影响。在上述工作的基础上,选取了合适的场景,仿真分析了可控负荷遭受恶意控制对配电网供电可靠性和电能质量的影响,证明了被控负荷达到一定规模后会给配电网带来风险,并针对不同攻击类型给出了风险后果。

电力系统自动化杂志学术研究

考虑系统耦合性的综合能源协同优化38-45

摘要：综合能源系统（IES）具有多能耦合的特点,可实现电、热、天然气等能源的综合利用,可以最大化地发挥各能源间的协同作用和互补效益。在此背景下,文中构建了一种耦合电能、热能以及天然气能的IES结构,并给出能源耦合度等定义用于IES耦合性的定量分析;建立了以成本为目标的IES优化运行模型,优化模型同时考虑了电、热、天然气网络约束;针对系统运行时的电、热、天然气耦合问题,提出一种基于拉格朗日松弛的协同优化方法,实现了IES多能源优化时的解耦处理;最后,基于71节点的IES测试系统进行仿真分析,验证了所提模型及方法的有效性,并对IES优化结果与系统耦合性的映射关系做了定量分析。

基于集成学习的孤岛微电网源—荷协同频率控制46-52

摘要：提出一种基于集体智慧的集成学习算法,以实现孤岛微电网下分布式电源与负荷的协同频率控制。通过引入负荷聚合商来对大规模家庭用户进行聚合,解决源—荷协同频率控制下的＂维数灾难＂问题。负荷聚合商根据每个家庭中温控设备的运行状态,可以连续地评估其可参与辅助调频的储备能力。集成学习算法由多个子优化器和一个学习集中器组成,子优化器发挥集体智慧能力为学习集中器提供探索和开发样本,而强化学习主要用于知识学习与迁移。通过孤岛微电网的仿真算例可以验证集成学习能够有效满足源—荷协同频率控制的周期要求和质量要求。

考虑需求响应的负荷控制对供电可靠性影响分析53-59

摘要：需求响应一般分为基于电价与激励两种模式,采取需求响应的目的是降低峰时段负荷,减少运行风险。研究的重点是构建包含负荷控制的分时电价负荷模型,分析同时采用负荷控制激励模式与分时电价两种需求响应措施后负荷变化对电网可靠性的影响,从不同角度分析两种模式下配电网运行情况,并提出一种新的通过负荷曲线聚类来计算配电网在动态负荷下的可靠性方法。通过引入改进的k-means聚类算法对不同需求响应模式下的负荷曲线聚类,得到负荷概率模型,结合蒙特卡洛模拟方法来计算不同负荷水平下最终的配电网可靠性指标,分析了在需求响应不同模式下的负荷变化对配电网可靠性影响。算例结果表明,需求响应措施能提高系统可靠性,且包含负荷控制激励的分时电价比单一措施下的可靠性更高。

计及需求响应的主动配电网短期负荷预测60-66

摘要：随着分布式电源、电动汽车及储能等广义需求响应资源的接入,用户在电力市场各种激励影响下进行需求响应,将改变负荷特性并影响负荷预测。根据需求响应计划信号的可预知性及季节性基础负荷的独立性,利用小波分解等方法对主动配电网负荷在不同层面上进行了分解,形成季节性基础负荷和需求响应信号及各种气象因素作用的负荷部分,利用时间序列模型对季节性基础负荷进行预测,利用支持向量回归模型对需求响应信号及气象因素影响的负荷部分进行预测,形成组合预测模型,两部分预测负荷叠加得到总负荷。利用线性时变模型仿真的主动配电网负荷数据算例,进行了预测测试与分析,通过与其他方法相比较,证明了所提方法预测计及需求响应的主动配电网负荷的有效性及精确度。

三相不平衡配电网不确定性分布式电源运行域仿射求解算法67-74

摘要：高不确定性分布式电源（DG）的大量并网,给配电网安全、可靠运行带来了极大挑战。DG运行域可为DG的接入位置提供参考依据,并可实时监控配电网的运行安全,实现预警和预防性控制。提出了一种三相不平衡配电网中不确定性DG运行域的仿射求解算法。利用基于仿射算术的潮流计算求取节点电压关于DG出力不确定变量的近似线性表达式,综合考虑馈线容量、反向潮流以及电压表达式的安全范围等约束条件,构建三相不平衡配电网的DG运行域的优化求解模型,继而求取配电网中各DG的运行域边界。通过对改进的IEEE 123三相不平衡系统进行仿真,并与近似精确的仿真逼近法进行对比,验证了所提求解算法的准确性及高效性。

逆变器潮流计算节点类型等效及鲁棒下垂节点的潮流计算75-81

摘要：潮流计算在电力系统分析中占据着基础性的地位。微电网的潮流计算往往需要利用节点类型等效的方法将逆变器转换成PQ和PV类型的节点。但节点类型等效的条件与逆变器控制策略密切相关。文中从微电网潮流计算的角度,通过比较逆变器滤波器的参数与微电网线路阻抗,总结了适宜进行直接等效的逆变器控制策略的特点。并针对近年来出现的鲁棒下垂控制器,建立了鲁棒下垂控制器的潮流计算模型。基于牛顿—拉夫逊法,给出了潮流计算的修正方程,统一求解系统潮流。最后,以欧盟20节点自治运行微电网为例,验证了算法的有效性。

适用于CPU＋GPU协同架构的大规模病态潮流求解方法82-86

摘要：随着电网规模不断扩大,负荷增长明显,快速、准确地进行大规模病态潮流求解具有重要的实用价值。将连续牛顿法（CNM）应用于大规模电力系统病态潮流求解中,将潮流方程的求解过程等效为常微分方程组积分计算过程。为了加速该计算过程,针对中央处理器（CPU）＋图形处理器（GPU）协同计算架构,设计了基于GPU的不平衡功率快速计算方法,进而优化CNM算法并行实现所需软硬件配置,形成高效的大规模病态潮流求解方法。通过多个大规模病态潮流算例验证了所提CPU＋GPU协同潮流计算方法的正确性和实用性。

用于电力系统动态状态估计的改进鲁棒无迹卡尔曼滤波算法87-92

摘要：针对动态状态估计中传统无迹卡尔曼滤波（UKF）采样方法的不足,对UKF算法进行改进,每次估计实时调节比例修正因子,提高滤波性能。动态状态估计结果精度受量测粗差影响较大,为此提出一种鲁棒无迹卡尔曼滤波（RUKF）算法,引入粗差判据检测粗差,通过增强因子来降低粗差对系统状态估计结果的影响。将RUKF算法运用于电力系统动态状态估计,仿真结果表明,该算法具有良好的估计性能及较强的鲁棒性。

非连续动态同步发电机组的空间正则化参数辨识方法93-99

摘要：同步发电机组参数的正确性严重影响电力系统仿真及稳定控制结果的有效性,然而励磁和调速系统中大量非连续环节的存在,严重限制了现有在线辨识方法的高效应用。为解决该问题,提出了一种非连续动态同步发电机组的空间正则化参数辨识方法。该方法将不同状态空间下的非连续动态方程转化为统一的等效表达式,并利用简约空间内点算法对含离散化动态方程约束的参数辨识问题进行求解,从而实现参数辨识问题中对非连续动态方程的准确、高效处理。最后,大量的数值试验和实际测试结果验证了所提方法的有效性。

混合多端直流输电系统的损耗优化控制100-105

摘要：为解决混合多端直流输电系统采用下垂控制时,不能在任意功率下运行在最优工作点的问题,提出了损耗优化控制策略。此控制策略分为两层：上层为优化控制,根据混合多端直流输电系统不同的注入功率计算下垂控制参数;底层为下垂控制,以实现对功率变化的快速调节。此控制策略在实现混合多端直流损耗最小的同时,也考虑了电网换相换流器逆变站最小熄弧角的限制,因而实现了混合多端直流输电系统的稳定与经济运行。为验证所提控制策略的有效性,建立了混合六端直流输电系统模型,首先根据提出的优化算法计算了此模型的稳态优化结果,然后在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证。在功率波动、通信故障情形下的仿真结果表明,所提损耗优化控制策略的降损效果与理论计算结果一致,并且满足系统约束,使混合多端直流输电系统不仅在送端功率变化时有良好的损耗优化效果,而且在通信故障时仍然能保持稳定运行。

电力系统自动化杂志研制与开发

适应交易机构相对独立的双边交易安全预校核方法106-113

摘要：在交易机构相对独立和市场交易规模持续扩大的背景下,针对市场分散决策的交易结果与电网安全运行的矛盾,提出由调度机构通过安全预校核事先确定市场交易结果的可行空间,从而为交易机构组织市场交易提供依据。首先介绍实施双边交易安全预校核的意义与模式,由此在电量空间建立了描述交易结果可行域的数学模型;结合电量可行域的几何特性提出了3种可行的安全预校核思路,同时提出了基于蒙特卡洛模拟的预校核有效性检验方法。采用IEEE 9节点、30节点及118节点系统,验证了所提出的模型与方法的有效性。通过预先为双边交易划定安全边界,双边交易安全预校核可为市场交易的有序开展提供技术支撑。

适用于半波长输电线路的快速方向纵联保护方法114-121

摘要：基于工频故障分量和序分量的功率方向元件利用背侧阻抗特征可以准确识别线路正、反向故障,但由于半波长输电线路波过程的折反射时间很长,因此常规方向元件在保护启动后无法快速、准确判别反向故障。为此,提出了一种适用于半波长输电线路的新型故障分量方向保护方法。该方法利用半波长输电线路反向故障初期电压相间差故障分量和电流相间差故障分量的幅值相位关系,在线路两端分别计算反向识别系数;通过反向识别系数的大小来实现反向故障的识别。同时,采用工频故障分量方向元件和负序方向元件作为判定正向故障的辅助判据,与新方法一起构成了半波长输电线路快速方向纵联保护方案。该方案采用基于反向识别系数的快速动作逻辑,利用保护对反向故障的快速识别实现区内故障的快速动作。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法可以准确识别线路正向故障和反向故障,实现半波长输电线路全线速动。

不对称条件下的储能虚拟同步发电机低电压穿越控制技术122-127

摘要：虚拟同步发电机技术能够使逆变器模拟同步发电机的运行机制并网运行,有利于改善系统稳定性。而为了真实模拟同步发电机的工作特性,要求虚拟同步发电机装置必须具备低电压故障穿越能力。当发生不对称故障时,由于电压、电流中存在大量负序分量,严重影响输出电压和电流质量。为解决上述问题,首先,从控制系统数学模型出发,分析三相电压源型逆变器常规d-q旋转坐标系下的电压前馈本质,提出基于α-β坐标系下的电压前馈策略。然后,采用电压相位补偿技术实现负序电流抑制。最后,通过5 MW储能虚拟同步发电机实时数字仿真仪模型,模拟单相和相间接地故障,验证了控制算法的正确性和有效性。

考虑充放电能量不均衡的双电池系统状态评估与控制策略128-134

摘要：电池使用寿命是风电场功率波动平抑场景中影响储能系统经济性的重要因素。为了延长电池使用寿命,基于充放电任务分开执行的双电池系统运行模式,建立了给定最佳放电深度运行的双电池储能系统充放电数学模型,讨论了该运行模式下因充放电能量不均衡出现的极端运行情况。针对储能系统的实时运行状况和风电功率的波动情况,提出了能够表征双电池储能系统运行能力的充放电饱和能力指标和充放电运行平稳度指标,进而设计了模糊控制策略以自适应调节低通滤波器时间常数,优化控制储能电池的荷电状态,避免系统进入因充放电能力不足的不稳定运行区间。利用MATLAB/Simulink仿真平台,从荷电状态优化控制效果和波动平抑效果两方面对所提控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,所提模糊控制策略能够维持双电池储能系统长期稳定运行,并保证了波动平抑效果。