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中国电机工程学报 2019年第16期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

数据–知识融合的机器学习(2):泛化风险4641-4649

摘要：该文首先概述数据驱动的机器学习模型(data-drivenmodel,DDM)的有关理论研究成果。在此基础上,论证数据–知识融合的学习模型(knowledge-guiding&data-drivenmodel,KDM)在问题的局部学习空间和全域学习空间的泛化性能。结果表明,在有限样本和一定的假设前提下,KDM在局部学习空间的泛化误差以接近概率1收敛于某泛化误差界;在全域学习空间的泛化误差以概率1-δ收敛于某泛化误差界,该界比DDM的泛化误差上界更紧。因此,与单纯DDM相比,KDM的学习过程更加高效、可靠,能够更好地应对实际问题中的少样本学习问题。

一种基于Wasserstein距离及有效性指标的最优场景约简方法4650-4658

摘要：随着可再生能源的发展,电力系统中不确定性因素增多。精确地模拟可再生能源场景,对大规模新能源并网调度、规划有着重要意义。针对该问题,提出一种基于Wasserstein概率距离的场景约简0-1规划模型。并对聚类有效性指标进行分析,提出包含内部有效性及外部有效性的指标体系,依据聚类有效性指标确定最佳聚类数。算例以爱尔兰岛风电预测–实测数据为基础生成初始场景集,根据聚类有效性指标确定的最佳聚类数对初始场景进行场景约简,验证了所提方法的合理性与有效性。对比分析了传统场景约简方法,结果表明,场景约简0-1规划模型有着更好的精准性与适用性。

资源富集岛蓄–氢–冷联合可再生能源消纳系统设计及调度策略研究4659-4673

摘要：远洋海岛的和平开发与利用在我国的海洋战略中占有极其重要的地位。对于远洋海岛中需要通过船运对负荷中心岛进行能量支援的资源富集岛而言,其离岸可再生能源消纳设备(renewable energy absorption facility,REAF)的高效运行至关重要。针对此问题,该文设计兼顾蓄–氢–冷多能源形式的制氢装置,有效提升了REAF系统能源吸收效率;同时,基于快速决策树剪枝算法及强化学习式蒙特卡洛算法设计包含蓄–氢–冷的REAF系统的综合调度策略。仿真算例表明,该文提出的决策树快速剪枝算法及改进强化学习式蒙特卡洛算法能够有效提升REAF系统调度策略的能源消纳能力。最后探讨进一步提升基于这2种算法的REAF系统调度策略性能的路径。

基于双层模型预测结构的跨区域AGC机组协同控制策略4674-4685

摘要：随着高渗透率风电并入多区域互联的交直流电网,风电渗透区域容易出现自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组调频容量不充足,难以有效抑制风电功率随机性带来的频率波动问题。为此,该文提出基于双层模型预测结构的跨区域AGC机组协同控制策略,实现多区域间共享调频资源。该控制策略在上层采用经济性模型预测控制实现跨区域AGC机组稳态功率优化分配;在下层采用分布式模型预测控制实现多区域AGC机组动态频率优化控制。以含风电场的三区域交直流互联电网为例,仿真结果表明:与传统的AGC控制方式相比较,该文所提出控制策略不仅能有效维持联络线断面安全和抑制频率波动,而且降低了多区域AGC机组联合调频成本。

基于电流突变量的直流电网区内双极短路故障定位方法4686-4694

摘要：多端柔性直流电网的故障定位方法是保障直流电网安全可靠运行的关键技术。该文针对现有故障测距方法存在的问题,提出一种基于电流突变量的直流电网区内双极短路故障定位方法。它利用直流线路两端的电流突变量计算定位系数来定量表示短路点在线路中的位置,即故障点至本线路一侧保护的距离与线路全长的比值。为了避免线路保护区出口处短路引起的距离误判,引入判区依据K以确保故障定位只在区内短路时有效,该定位方法采用改进电压梯度法快速启动。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端柔性直流电网模型,验证了所提出的定位方法可以在发生区内双极短路故障时可靠定位,并且几乎不受直流电网传输功率和过渡电阻的影响,具有很高的准确性和适用性。

中国电机工程学报杂志智能配用电

基于事件驱动的有源配电网多状态仿真方法4695-4704

摘要：由于建模方式和参数类型的差异,针对有源配电网多种典型事件的稳态仿真与动态仿真之间存在壁垒。该文提出一种基于事件驱动的有源配电网多状态仿真方法,通过对量测数据进行分析,使得仿真系统根据有源配电网运行状态的改变而自动切换模型和算法,同时降低模型切换过程导致的参数误差,从而解决稳态仿真和动态仿真相互孤立的问题,实现事件驱动的有源配电网全过程仿真。为降低模型切换过程导致的参数误差,该文分别建立有源配电网典型元件的稳态模型和动态模型,进而分析2种模型之间的参数继承关系。为确保多状态仿真被正确地、连续地进行,设计一种基于有限状态机的仿真引擎,它可以通过辨识配电网运行状态,驱动模型切换、参数继承、数据量记录方式改变等过程。所述方法已被应用于IEEE-33节点算例和我国某实际配电网算例的多事件多场景仿真,仿真结果证明了所述多状态仿真方法的有效性。

基于改进Benders分解的储能、分布式电源与配电网多阶段规划4705-4715

摘要：随着分布式能量采集及能源存储装置的接入,配电系统将承担起局部地区分布式资源整合者的角色。针对计及储能、分布式电源的配电网规划问题,提出多阶段经济规划方法,通过协同考虑设备选址定容、网架扩展及配电网动态重构等优化目标,建立基于二阶锥松弛的多变量协调规划模型;为求解此大规模混合整数非线性优化问题,提出改进Benders分解方法,将模型分解为规划主问题与运行子问题,提出常规Benders分解未涉及的混合整数子问题最优割集生成方法,建立主、子问题迭代求解方法,算例从规划成本、计算效率等方面检验了所提模型与算法的有效性。

基于运行–市场强耦合特性的配电网扩展规划4716-4731

摘要：为减少适应高比例可再生能源接入的网络扩建投资,提出应用运行–市场决策耦合特性平抑供需波动、缩小规划裕度的配电网规划方法。构建双重嵌套式博弈模型衔接不同时间尺度下的配电网强耦合决策问题,其中,外部博弈用于引导配电系统运营商制定计及可控资源双向调节能力的规划方案;而内部博弈则面向未来的售电侧现货市场,刻画系统运营商与众市场主体在分散式定价机制下的调度决策过程,并考虑各主体供需弹性对实时运行的反馈。为克服双重博弈模型的不可计算性,提出4层分解算法对多时空尺度协同决策问题进行解耦,利用对偶割平面更新诱导域,实现了各层独立决策模型的协调优化。最终,改进的IEEE33节点算例论证了该文所述方法的可行性和有效性。

配电网供电能力曲线的规律与机理4732-4743

摘要：配电网的供电能力不仅是最大供电能力(total supply capability,TSC)的一个点,而是一条曲线,即供电能力(boundary supply capability,BSC)曲线。实际配电网BSC曲线的大多数点都相对TSC有所下降。该文初步揭示了BSC曲线下降规律与机理。首先,观察N供一备、分段联络等典型接线,发现了BSC曲线的下降规律。其次,揭示BSC曲线下降是备用机理和分配机理共同作用的结果:备用机理指馈线间的"一对多"备用关系会造成BSC值下降;分配机理指N-1后一回馈线的负荷在多回馈线中分配后转移,补偿了BSC的下降。然后,进一步发现了备用/分配机理对BSC作用的定量计算公式。最后,用IEEE-RTBS-BUS4扩展算例验证了该文机理及公式的正确性。

基于张量Tucker分解的智能配电网大数据压缩4744-4752

摘要：为了解决智能配电网中由海量异构数据引发的存储问题,提出一种基于张量Tucker分解的智能配电网数据压缩方法。首先,针对配电网异构数据建立配电网结构化SCADA数据与非结构化视频、图片数据的张量标准化处理模型。然后,提出基于张量Tucker分解的配电网大数据压缩方法,该方法可以在保留数据空间本征结构的情况下对配电网异构数据进行压缩。最后,采用真实的配电网数据验证了所提出方法可以有效削减数据量以应对数据存储问题。对比结果表明,所提出方法优于奇异值分解方法。

基于贝叶斯网络刻画风–光–荷相关性的配电网概率潮流计算4753-4763

摘要：针对风速、光照强度和负荷之间相关性不易描述的难题,基于大数据思维,提出基于数据挖掘的贝叶斯网络模型,准确、全面、完整地刻画风–光–荷之间非线性相关性,以此为基础完成概率潮流计算。首先,分析贝叶斯网络的基本原理,给出建立贝叶斯网络模型的方法和步骤;然后,以实测风速、光照强度和典型负荷数据为原始样本,通过贝叶斯网络获得合成样本,再分别考察原始样本与合成样本的数字特征、概率密度、累积分布和散点图,验证模型的有效性;最后以改造后的IEEE33节点配电网为例,完成概率潮流计算,计算结果验证了贝叶斯网络模型的有效性。

基于二阶段鲁棒优化模型的混合交直流配电网无功电压控制策略研究4764-4774

摘要：交直流配电网(AC/DC distribution network,HADDN)作为主动配电网迅速发展的重要分支,其关键技术之一是以无功电压控制为核心的优化运行技术。该文提出一种基于二阶段鲁棒优化模型的混合HADDN无功电压控制方法,该方法可有效协调传统无功电压设备和交/直流变流站,寻求鲁棒最优的协调控制方案,有效应对可再生能源的不确定性。此外,由于所提模型属于一种双层规划问题,该文采用列约束生成解耦算法,并由Matlab平台调用商业求解器实现求解,保证了模型求解的快速性和有效性。最后,通过改进的IEEE33节点混合HADDN算例分析,结果表明本中所提方法可有效降低系统运行成本,并能维持系统电压在规定范围内,与传统无功电压控制方法相比具有明显优势。

基于谐波耦合主导分量模型的居民负荷集合性谐波评估4775-4785

摘要：随着我国居民用电比例的逐年升高,家用电器产生的谐波越来越不容忽视,对居民负荷用电谐波特性进行研究具有重要意义。首先,提出基于实测数据建立各电器负荷的谐波耦合主导分量模型,该模型可考虑不同供电电压条件下负荷的谐波产生特性以及多谐波源负荷之间的叠加与分散效应。然后,综合考虑影响我国居民用电的各因素,引入修正系数和影响因子,确定各电器的开通概率与持续时间,建立适合我国民用负荷特点的用电行为学模型。利用马尔科夫链蒙特卡洛法,结合各负荷的电气模型与行为学模型,采用自下而上分层建模的思路,提出居民负荷的集合性谐波评估方法,可预测居民单户、多户以及区域负荷用电的谐波情况。最后,通过仿真算例与实测数据对比验证了所提方法的准确度和适用性。

基于VMD初始化S变换的混合动力系统电能质量扰动检测与分类4786-4798

摘要：针对分布式能源(distributed energy,DG)接入配电网时电能质量(powerquality,PQ)的监测问题,该文采用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)初始化S变换技术,对接入配电网的DG类型以及因操作事件改变而产生的不同特征PQ扰动进行检测并分类识别。首先,从PQ扰动信号中提取F1、F2特征量,作为接入混合动力系统分布式能源分类的标准;其次通过VMD初始化S变换,从S变换矩阵中提取F3~F7特征量作为模糊C均值(fuzzy c-means,FCM)聚类算法的输入,对每种分布式能源接入条件下由于操作事件改变引起的PQ扰动进行分类。在所提方法和现有方法之间进行百分比准确性比较,验证所提算法的有效性;最后提出电能质量评价指标,并在该指标下对9类扰动情况的电能质量影响因子进行评估。

中国电机工程学报杂志发电

失电事故下350MW超临界CFB锅炉水冷壁安全性分析4799-4807

摘要：在超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)机组上是否需要配备紧急补给水系统一直是业内争议的焦点。针对失电事故下350MW超临界CFB锅炉炉内物理过程的特点,给出安全阀的响应特性模型,建立由质量、能量守恒方程组成的数学模型,定量地预测失电事故下水冷壁内工质温度、压力和质量的动态变化过程。同时,通过讨论浇注料、床温及安全阀特性等不同因素对炉内物理过程的影响,对失电事故下350MW超临界CFB锅炉水冷壁的安全性进行了初步的判断,进而为工程应用中是否需要在该等级机组上配备紧急补给水系统提供了参考和借鉴。最后还提出一种专门针对失电事故的安全阀设计设想。

大数据背景下燃煤发电机组调峰经济性分析4808-4818

摘要：随着新能源电力系统不断推进,能源网络面临的调峰形势日益严峻。新常态下,频繁、深度调峰,尤其是高额煤价对火电机组发电效益提出了严峻挑战。为探究火电机组参与调峰的经济性,以应对调峰带来的不利影响。该文提出实时度电成本模型,建立机组效益测算与调峰补偿报价预测模型。通过使用滑动窗口与BP神经网络等数据挖掘方法,对案例机组实时度电成本进行预测分析,并最终求得不同效益下可申报的补偿报价,为机组调峰策略提供数据参考。

基于阶梯式广义预测控制的汽包炉机组协调系统优化控制4819-4826

摘要：面对煤炭清洁高效利用和现阶段电网的调度方式,汽包炉机组协调系统的控制性能还远未达到实际需求。从实际工程应用出发,在考虑汽包炉机组动态特性的基础上,以阶梯式预测控制算法为核心,融合传统的前馈控制和解耦控制理念,提出一种基于阶梯式预测控制的汽包炉机组协调系统优化控制方案。结果表明:与传统DEB400直接能量平衡控制相比,该方案减少了主蒸汽压力的波动,能够大幅提升汽包炉机组协调系统的控制性能,从而更好地保证了机组的安全、稳定、经济、灵活运行。

基于PFDL的阴极开放式PEMFC系统无模型自适应预测控制4827-4837

摘要：为使得阴极开放式质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的运行保持最优输出性能,提出一种基于偏格式动态线性化的无模型自适应预测控制策略,实现电堆的性能优化。通过偏格式动态线性化的方法,将阴极开放式PEMFC这一非线性时变系统等价转换为动态线性化数据模型,继而实现对非线性控制对象的控制。在搭建的测控平台上进行实验,验证动态线性化数学模型的正确性以及控制策略的可靠性。通过与传统的PID控制策略对比,所提出的控制策略能够快速准确地使电堆输出较高的功率,证明了该控制策略具有优越性同时使得系统具有较好的动态性能,有利于质子交换膜燃料电池的长远稳定运行。