智能电网大数据技术发展研究
摘要：智能电网是大数据最重要的应用领域之一。该文阐述了智能电网大数据的基本概念，包括：数据源及数据特征，大数据应用于智能电网的价值体现，大数据与传统研究方法的不同之处；综述了国内外智能电网大数据研究和工程应用现状；总结了大数据的理论基础和技术体系；论述了智能电网大数据重点应用领域及应用价值；提出智能电网大数据研究框架和技术发展路线建议。电力大数据技术与电力系统仿真计算结合问题研究
摘要：电力大数据技术的进步为电力系统各领域提供了新的发展契机。该文探讨了其与电力系统仿真计算相结合的若干基本问题。首先阐述二者已有的基础、技术联系和基本结合方式，强调利用大数据技术包中提供的资源和方法解决实际问题；而后明晰了仿真计算数据与大数据相关的特征及其独有优势。在此基础上，讨论了与开展研发工作相关的若干要点，涉及二者结合适用的问题、开展研究的重点等，同时也说明引入大数据技术可能带来的问题。该文工作为在电力系统仿真计算领域开展大数据技术研究提供了基本框架，为研发工作的全面开展奠定了基础。大数据全生命周期中关键问题研究及应用
摘要：随着大数据时代的到来，大数据全生命周期中获取、存储、处理、挖掘等方面的研究逐步展开，成为行业、政府的研究热点。该文以国内外电力行业、金融、经济等数据为研究对象，对大数据的存储、处理、挖掘三大关键问题进行研究。根据大数据特点进行分类；建立基于改进稀疏矩阵、指标维度和指标数据分离方式的大数据压缩存储模型，实现大数据的压缩存储和动态扩展。提出按照指标分类及关联关系建立数据缓存模型的方法，实现大数据的高效访问和灵活转换。在挖掘展现时应用动态可配置的设计方法，解决数据查询海量页面的动态生成问题。该文可为大数据存储、处理、挖掘研究提供有价值的参考，并将研究成果应用到统一资源库的建设中。海量数据下的电力负荷短期预测
摘要：该文研究海量数据下的短期电力负荷预测方法，基于局部加权线性回归和云计算平台，建立并行局部加权线性回归模型。同时，为剔除坏数据，采用最大熵建立坏数据分类模型，保证历史数据的有效性。实验数据来自己建的甘肃某智能园区。实验结果表明，提出的并行局部加权模型用于短期电力负荷预测是可行的，平均均方根误差为3.01%，完全满足负荷预测的要求，并极大地减少了负荷预测时间，提高预测精度。考虑气温因素的负荷特性统计指标关联特征数据挖掘
摘要：在电力系统负荷特性统计指标和气温日益积累大数据背景下，有效提取数据之间关联特征对电力系统规划和运行具有重大意义。为此，提出一种气温对负荷特性指标影响及其内在关联特征数据挖掘的方法。考虑气温季节特征进行分季度建模，首先通过物理关系和皮尔森相关系数获得气温和负荷特性指标任意两因素之间的相关性特征；然后在多变量时间序列平稳性检验基础上，对水平不平稳的同阶单整时间序列进行协整检验和向量误差修正（vector error correction， VEC）建模以获取其长期同步运动趋势及短期波动特性；进一步通过对变量差分化后的平稳时间序列的向量自回归（vector auto-regression，VAR）建模提取多因素变化量间的动态关系，结合格兰杰因果检验挖掘因素变化量之间的因果引导关系。针对华中某省级电网2006年至2010年负荷特性实际统计数据及相应气温数据的实例分析验证了文中方法的正确性和有效性，方法已在实际电网负荷特性统计分析中得到应用。基于大数据分析的输变电设备状态数据异常检测方法
摘要：传统的阈值判定方法难以准确检测输变电设备的状态异常，该文提出一种基于时间序列分析和无监督学习等大数据分析的异常检测方法，从数据演化过程、数据关联的全新角度实现异常检测。通过时间序列模型和自适应神经网络对历史数据潜在的特征进行挖掘，并将数据对时间的动态变化规律用转移概率序列表示。针对多维的监测数据，运用无监督聚类方法简化各参量之间的相关关系，从而避免参量间相关性难以确定的问题。提出异常检测体系，并使之适用于输变电设备状态监测数据流，实现数据流中异常的快速检出。最后结合运行实例验证了提出方法的有效性，表明本方法能快速检测出设备的异常运行状态。基于智能电表量测的三相四线制配网抗差估计
摘要：在高级量测体系环境下，为提高配网状态估计性能，提出一种三相四线制配网的抗差状态估计方法。该方法完全采用智能电表量测的实际三相电压电流幅值和功率实时量测，以三相四线制配网节点注入电流方程为基础，建立指数加权最小二乘抗差估计模型。模型中将零注入功率方程同时作为虚拟量测方程和等式约束，目标函数中采用标准化残差的指数型权函数，以改善状态估计的收敛性和抗差性；而且该模型不存在系统中性点电位均为零和电源端点三相电压对称且已知的假设条件。最后，IEEE13节点修正系统的仿真结果表明，提出模型方法的估计结果精度高，且具有良好的收敛性和抗差性。大数据分析方法在厂级负荷分配中的应用
摘要：传统厂级负荷优化分配以火电机组煤耗曲线为依据，以供电煤耗率最低为目标。考虑到火电机组结构日益复杂，多变的边界条件和运行工况加剧了机组能耗特性的不确定性，给厂级负荷优化分配带来新问题。该文基于火电机组的海量运行数据，引入大数据分析方法，通过模糊粗糙集计算方法提高数据处理的效率，利用决策相关函数评价能耗决策的置信度，获得机组不同边界和运行工况下的能耗特性。将得到的机组供电煤耗率作为厂级负荷动态规划的依据，进而预测负荷优化分配的节煤潜力。结果表明，基于大数据分析方法的厂级负荷分配可有效降低火电厂的供电煤耗率，对火电机组的节能发电调度具有参考意义。采用晶体劈和成像检测模式的光学电流传感器设计
摘要：传感器技术是大数据技术在电力系统应用的基础，而现有光学电流传感器（optical current sensor，OCS）基于马吕斯定律采用光强检测模式实现对法拉第旋转角的测量，导致非线性测量、动态范围小、易受线双折射和温度影响等问题。该文提出一种用晶体劈将法拉第旋转角转换为条纹的位移，并通过数字图像采集单元测量位移量，实现法拉第旋转角大范围线性测量的OCS设计方法。实验结果表明，相比传统光强检测模式，采用成像测量模式可使OCS具有光功率无关性、动态测量范围大、线性测量等优点，同时降低了温度对测量结果的影响。风电容量可信度研究综述与展望
摘要：风电容量可信度定义为等可靠性前提下风电机组可以替代的常规机组的容量占风电装机容量的比例，是衡量风电对电力系统充裕度贡献的重要指标。随着我国风电的大规模并网，风电容量可信度将成为电力规划中电力平衡的重要指标。综述了风电容量可信度的定义与主要计算方法，总结了风电容量可信度的影响因素，分析了风电容量可信度的变化机理，展望了未来有待进一步研究的方向。基于多重判据的电压暂降故障源定位方法
摘要：电网短路故障是电压暂降的主要原因，准确定位暂降故障源的位置，不仅有利于供用电双方区分暂降责任，还可大幅缩短电力公司的故障清除时间，提高供电可靠性。提出一种基于多重判据的电压暂降故障源定位方法：从监测点布点入手，结合监测点可观测域和暂降源方位判断提取可能的故障线路；基于监测到的节点电压相量估计故障类型，在可能的故障线路上假设虚拟故障点，利用故障距离分布函数得到监测点电压计算值，根据计算值与测量值的误差分析结果定位暂降故障源。基于10节点和26节点网络的仿真，验证了所提方法的有效性和实用性。该方法可有效减少故障定位过程中的循环搜索过程，能够对伪故障点做出处理。基于生物质-太阳能气化的多联产系统模拟及分析
摘要：提出一种基于太阳能–生物质气化技术并用于生产甲醇和发电的多联产系统。利用塔式集热镜场聚焦产生的800~1200℃高温热源来驱动塔式太阳能气化反应器中的生物质气化反应，产生的合成气经压缩后送至甲醇合成塔，而未反应的合成气送至燃气–蒸汽联合循环系统中用于发电。对该系统进行了热力学分析，同时研究各参数包括水蒸气流量和气化温度对系统性能产生的影响。结果表明，调整水蒸气流量和气化温度将改变合成气的组分，影响到系统的甲醇产量和发电功率，当水蒸气流量为50 kg/s 时系统效率达到最高值49.48%。随着水蒸气流量和气化温度增加，太阳能热份额逐步提高，系统相对节省率同步下降，同时系统的生物质节省率维持在50%左右。研究成果为高效利用新疆等西部地区丰富的太阳能和生物质资源提供了新途径。槽式太阳能腔体式吸热器热力性能分析
摘要：详述了适用于槽式太阳能中低温有机朗肯循环热发电系统的腔体式吸热器的结构形式和聚光原理；并应用TRACEPRO 软件对该吸热器的光学特性进行了分析，证实了该吸热器能够可靠地接收太阳辐射；建立了该吸热器的二维稳态传热计算模型；选用R123作为工质，系统地分析了其在超临界工况下的辐照强度、工作压力、工质流量、环境风速以及保温层厚度等参数对热吸热器热力性能的影响规律。结果表明：吸热器在超临界工况下工作时，适当增加工质流量可以增大其吸热量并保证其安全稳定运行；增加入口压力会增加设备成本，并且不能提高吸热器的性能；合理的保温层厚度可以有效减少热损，使吸热器性能得到改善。研究结果可为设计和搭建腔体式吸热器实验台提供理论参考。以木片气为燃料的中温型固体氧化物燃料电池/燃气轮机混合动力系统性能研究
摘要：以木片气化气为燃料，建立中温型固体氧化物燃料电池（intermediate temperature solid oxide fuel cell，IT-SOFC）/燃气轮机（gas turbine，GT）混合动力系统的详细模型，分析混合动力系统的运行性能，研究生物质气的组分和水碳比的变化对混合动力系统性能的影响。结果表明，在设计工况下，以木片气化气为燃料的 IT-SOFC/GT 混合动力系统的发电效率高达59.24%，具有较好的系统性能。生物质气组分的变化对混合动力系统性能影响很大，H2百分比的变化使系统输出功率变化幅度最大，CO和CH4相近，系统的发电效率随H2百分比增加略有上升，随CO和CH4百分比的增加下降明显。研究还表明，当水碳摩尔比（[S]/[C]）改变时，系统输出功率和发电效率随着[S]/[C]的减小而逐渐增加，但从系统运行安全性和寿命方面考虑，应选择适当的[S]/[C]值。太阳能辅助加热系统对蒸汽动力机组运行性能的扰动研究
摘要：光煤互补热发电系统的设计过程中通常都要进行变工况计算，由小扰动理论可知，当系统变动不足以引起汽水重新分布时，省去繁杂的变工况计算也可得到精度合乎要求的结果。该文针对太阳能辅助加热系统对热力系统影响进行了定量分析，结果表明太阳能辅助加热系统只在某小范围内对热力系统的扰动可视为小扰动，在通常的取代范围内（30%~100%）虽然不能将其视为小扰动，但在节煤型和功率增大型两种运行模式下，进汽量和发电量的计算都可简化。此外当取代一段抽汽的百分数在60%以内，系统的热工转换率、发电热耗率、发电煤耗率的计算可以简化，将太阳能当余热处理时系统的热工转换率、发电热耗率、发电煤耗率的计算在全部取代范围内都可以简化，当取代一段抽汽的百分数在55%以内，集热场面积和初始投资的计算也可以简化，即以上这些参数利用小扰动法计算也可以得到符合工程精度要求的结果。研究结果为光煤互补复合发电系统的优化设计以及热经济性的分析计算提供了理论参考。模块化多电平变换器的系统状态方程及等效模型
摘要：模块化多电平变换器（modular multilevel converter， MMC）由于其模块及变量数量众多，造成其仿真及分析的困难。在忽略系统高频分量及假定模块电容电压均等的前提下，引入正负桥臂电容电压之和及差作为新的变量，并和环流及输出电流一起建立了系统的状态方程。以该方程为基础，提出了系统的一种等效模型。该模型以简单的电容和逆变器模型为基础，从而使得系统分析变得十分直观和简单。为提高模型的精确性，该文分析了死区及IGBT饱和压降对系统的影响，给出了修改后的等效模型及其s域模型，该模型可以替换实际的MMC系统用于仿真研究，而不必考虑仿真速度的问题。最后，通过仿真和实验证实了所提模型的正确性。双级矩阵变换器输入功率因数可调的载波调制策略
摘要：载波调制方法的出现简化了双级矩阵变换器的控制，使用传统载波调制方法时在高调制区时会产生窄脉冲，且设定输入功率因数角较大时会有安全隐患。先对传统载波调制方法的窄脉冲现象进行研究，通过对调制函数的修正一定程度上避免了窄脉冲的产生，并在此基础上解决输入功率因数角较大时直流母线可能出现负压的问题，从而输入功率因数角不再受传统调制方法下有关调节范围的限制。实验结果证明了所提方案的正确性及可行性。基于离散滑模观测器的锂电池荷电状态估计
摘要：锂电池的荷电状态（state of charge，SOC）估计是电池管理系统的重要组成部分，针对锂电池非线性的特性，提出了采用离散滑模观测器估计锂电池荷电状态的方法，给出了离散滑模观测器的设计方法及其稳定性证明。基于锂电池的戴维南等效电路模型，给出了该方法的设计过程，在不同的充放电电流倍率和环境温度下，进行了锂电池模型的参数辨识，通过与常用的扩展卡尔曼滤波法相比较，分析了离散滑模观测器对锂电池SOC估计的精度、鲁棒性和算法复杂度等方面的性能。实验结果表明，采用该算法可实现锂电池SOC快速精确地估计，误差可控制在约3%，验证了该方法的可行性。
