基于Edgex Foundry的配电网无功电压云边协同控制方法研究

针对大量多维异构的电网数据引起的存储压力、计算延迟和云边通信问题,提出了一种基于Edgex Foundry的配电网无功电压云边协同控制方法。首先,感知配电网10 kV侧的电网数据,构建了“边云”、“边边”协同控制模块与配电网无功电压信息交互模型,基于多种通信协议建立云边数据传输通道。然后,部署了面向配电网无功电压的云边协同控制模型,构建了基于Edgex Foundry的配电网无功电压“云-边-端”集中-分布式协同控制架构,实现云边协同架构与十五区图控制策略交互融合。最后,基于仿真验证了云边协同控制方法可以降低计算时延,缓解云端计算和存储压力,实现在云边协同控制中母线与支线整体联控、异常支线局部单调两种调控模式的深度融合,为实现配电网无功电压云边协同控制提供了技术支撑。     

基于分布式光伏接入的台区可开放容量测算方法研究

分布式光伏是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要电源之一,分布式光伏的迅猛发展给配电网的接入与消纳带来了严峻挑战。配电网台区作为分布式光伏最广泛的接入点,面临着巨大接入压力。基于分布式光伏接入台区探讨了台区可开放容量测算方法。首先分析了光伏出力和负荷的耦合特性,提出典型台区的耦合评价系数;然后基于电压约束、配电变压器经济负载分析了台区的分布式光伏可开放容量,最后进行了分布式光伏接入后的台区安全性校验。为配电网的规划、建设和运行以及分布式光伏的有序开发提供参考和依据,对新型电力系统的建设具有重要意义。     

考虑规模化分布式光伏接入的配电网台区鲁棒优化规划方法

间歇强的分布式光伏规模化接入配电网台区具有点多面广、分散无序的特点,导致其接入方案的选址定容难,为此,考虑配电网台区接纳分布式光伏的能力,提出了一种规模化分布式光伏接入配电网的鲁棒优化规划模型。首先,设计了分布式光伏接入配电网台区的拓扑分析方法,并构建以成本最小为目标的分布式光伏接入配电网的规划模型。其次,应用鲁棒优化方法处理分布式光伏出力的不确定性,并利用遗传算法对规划模型求解,实现了一次求解即可获知分布式光伏的最佳接入点以及最优安装容量。最后,通过IEEE 33节点配电网案例,验证了所提模型在改善电能质量,提高模型优化速度方面的有效性。     

低压智能柔性互连交直流混合配电网设计

在对低压配电网现状和问题分析基础上,设计了海宁某台区基于柔性互连的低压交直流混供配电网方案,为大量低压光伏直流接入提供了接口,规范了分布式光伏接入位置和接入容量;实现台区能源互济,满足低压用户高可靠性供电需求;实现对低压直流用电设备的直流供电,提高新能源利用效率;开展低压直流供电应用示范,验证直流供电的经济性、可靠性和安全性;提高低压配电台区精益化运行水平。     

基于电力物联网的交直流混合柔性台区多层级综合能源管控方法*

随着光伏发电、电动汽车等直流源荷的增加,交直流混合配电网技术得到了快速发展.为提升区域多种能源管理能力,提出了一种交直流混合柔性台区综合能源的管控方法.在传统电力物联网基本架构的基础上,结合交直流柔性台区多种能源的特征,提出交直流柔性台区多层级能源整体架构,并优化"云、管、边、端"顶层架构.在此基础上,根据系统运行方式及功能需求,提出交直流柔性台区多层级运行控制方法,以满足分布式能源接入与多元化负荷管控需求.     

面向中低压配电网的分布式协同无功优化策略

分布式电源的大规模接入使得中低压配电网具备参与优化调度的能力,但分布式电源出力的随机性和潮流分布的复杂化为中低压配电网无功优化带来了新的挑战.考虑台区拓扑信息不全的现实问题和传统协同优化的局限性,文中提出面向中低压配电网的分布式协同无功优化策略.首先,对馈线和台区分别建立馈线物理模型和台区拟合模型.然后,利用主从分裂法对全局无功优化模型进行分解,并将不可控台区的潮流拟合模型引入馈线无功优化模型,从而充分调用馈线资源改善不可控台区各节点的电压质量,解决基于物理模型协同优化的局限性,提升协同无功优化水平.算例仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性.     

基于区块链技术的配电网分布式台区终端系统设计

随着能源互联网的建设和电力物联网技术的成熟,配电网台区终端类产品广泛应用于电力系统配电网台区中,在现有配电物联网架构下,大量台区终端的接入会带来过于中心化、数据安全等问题。首先,针对这些问题提出基于区块链技术的配电网分布式台区终端系统,对系统整体架构进行说明,分析了采用分布式终端系统的必要性。然后,提出基于可信芯片的随机数证明共识机制,并从区块传播时间、吞吐量和CPU占用率三方面论证了机制的优越性。最后,对系统的优势进行讨论,同时对区块链技术和电力物联技术的融合进行了展望。     

考虑分布式光伏的低压台区线损异常辨识方法

低压配电网线损异常的辨识一直以来都非常困难,分布式光伏大量接入配电网,改变了配电网的潮流分布,更加大了低压配电网线损异常的辨识难度。提出了一种针对分布式光伏接入台区线损异常的辨识方法。首先对分布式光伏接入台区开展光伏出力等因素与线损率的灰色关联度计算,找寻光伏相关因素与线损率关联性。其次根据关联性的强弱选择合适的指标进行k-means聚类,并依据聚类结果进行离群点检测,判断台区是否有线损异常的可能性。最后通过对离群点所在簇进行时间离散度分析,得出台区的异常系数,根据异常系数进行线损异常判断。通过对含分布式光伏的典型台区进行验证分析,结果表明：该方法能够有效辨识分布式光伏接入台区的线损是否异常。     

电力物联网5G云–边–端协同框架与资源调度方法

分布式能源、可调负荷及储能装置大规模接入配电网运行带动“源-网-荷-储”调控模式的转变,配电网与分布式资源之间频繁双向互动对通信网全面感知与广域传输能力提出更高要求。电力物联网与5G的融合通过云-边-端多层级资源的深度协同提供有效的解决方案。针对现有云-边-端协同技术在电力物联网与5G融合应用面临的与电力业务需求适配性不足、异构资源调度协同性差、数据隐私安全难以保障等挑战,文章提出电力物联网5G云-边-端多级协同框架,支撑分布式资源与配电网的协同互动;在此基础上,基于联邦深度Q学习,提出基于半分布式人工智能的云-边-端协同资源调度方法,在高可靠低时延约束下实现端侧任务卸载、功率控制与云侧/边侧计算资源分配的协同优化;最后,通过算例分析验证该技术在能耗、时延、吞吐量等方面的性能优势,同基于层次分析法和深度Q学习的边缘网络任务卸载算法(distributionoffloadingalgorithmbasedon analytic hierarchy process and deep Q network,AHP-DQN)和能量感知边缘计算移动管理算法(energy-awaremobility...     

边缘计算架构下配电台区虚拟电站控制策略

该文提出一种边缘计算信息网架构下的配电网台区分布式虚拟电站运行模式和相应的控制方法.首先,将各380V变压器台区所辖的负荷、分布式能源及电动汽车定义为一个虚拟电站.在各台区变压器低压侧部署具有边缘计算能力的智能配电变压器监测终端(简称配变终端)(TTU).然后,利用配变终端的边缘计算能力,根据监测的配电变压器各物理量信息,感知各台区计及分布式电源(DG)和电动汽车的等效广义负荷(源),并在此基础上,边缘计算对各台区接入配电网的电动汽车并网工况进行就地控制.对于有功功率,基于混沌优化算法对电动汽车充电/空闲的工作状态进行调控,在尽量消纳本台区新能源发电的同时兼顾大电网的调峰需求;对于无功功率,将处于空闲态的电动汽车控制为虚拟的同步调相机,用以支撑本地电压,实现就地的无功无偿.该文提出的方法为分布式能源、电动汽车广泛接入的配电网运行与控制提供一种新的解决思路和控制方案,推动配电网的运行模式从"集中调控"向"分布自治"的延伸和发展.     

配电物联网自动化业务云边协同资源弹性配置方法

云边协同是适应分布式对象海量接入和支撑配电物联网自动化业务的电力自动化关键技术手段。为了充分发挥云边协同系统资源优势和降低配电物联网自动化业务延时，首先以云边资源协同的角度为切入，提出了一种计及资源弹性配置和通信安全加密功能模块的配电物联网云边架构，接着基于微服务的电力业务组织构建方式，构建了配电物联网自动化业务的时空逻辑模型和计算负荷模型。在此基础上，考虑容器资源的弹性分配和云边通信的加密延时，提出了一种云边协同资源弹性配置方法，通过整体协同边缘和云的多容器资源降低业务延时。最后，算例中分析了业务时空逻辑的影响，对比了不同场景设置下资源配置与业务延时结果，验证了所提方法的有效性。     

基于智能融合终端云边协同的智能台区实用化设计及应用

智能融合终端是配电物联网中智能配电台区的核心管理单元和边缘计算节点,为提升智能融合终端在智能台区实用化应用,提出基于智能融合终端云边协同的智能台区实用化应用设计方法。重点阐述了低压拓扑自动生成、分时分路停送电验证拓扑、可开放容量分析3个应用案例的原理,并介绍了3个案例在智能融合终端、配电主站和移动设备端3个层级的设计和实际应用,提升台区智能化和实用化水平,为智能融合终端在配电物联网台区的实用化应用和云边协同提供参考。     

含分布式能源的配电网极端可接入容量估算研究

含分布式能源的大规模接入,通常依靠灵活的网络结构和较大的容量裕度来应对配电网的不确定性,以保证电力系统的安全可靠性。采用传统方法对配电网可接入容量估算时,难以处理各类不确定因素,存在估算误差大的问题。提出一种基于模糊层次分析的含分布式能源的含分布式能源的配电网极端可接入容量估算方法。该方法先结合增量法对含分布式能源的配电网极端可接入容量估算进行评价,对影响可接入容量估算的各种不确定性因素进行分析,组建含分布式能源的配电网分析模型和配电网最大准入容量模型,并依据其物理意义组建概率分布函数,求解不确定性因素的期望值和方差,在此基础上组建配电网极端可接入容量估算的指标体系,结合层次分析与灰色理论构造含分布式能源的配电网极端可接入容量估算模型。实验结果表明,所提方法能够有效提升含分布式能源的配电网极端可接入容量估算精度,且估算效率较优。     

基于云边协同和区块链的分布式能源交易系统设计

分布式能源的广泛发展使其成为电力市场的考虑重点,而传统的数据交互平台无法满足大规模分布式能源交易高效灵活、安全可靠的需求。为解决高信息处理复杂度与安全快速交易需求之间的矛盾,文中提出基于云边协同和区块链的分布式能源交易系统架构和整体设计方案。首先设计了云计算与边缘计算协同并结合两层区块链的系统架构,利用区块链技术实现交易去中心化,提高了交易的自主高效性,利用云边协同提升海量数据的处理能力和交易系统的扩展能力。然后基于双向竞价和预测补偿设计了分布式能源的交易机制,进一步对区块链的核心共识算法进行分析,并采用改进委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)作为交易系统的高效率、高可靠共识算法,实现大规模分布式能源的高效可靠交易,促进分布式能源参与电网调节,提高电网稳定运行水平。最后通过应用实例验证了所提系统对大规模分布式能源交易的适应性和优越性。     

考虑时序互补特性的配电台区源-荷协同接入方法

充分利用分布式电源与负荷的时序相关性,优化二者在配电台区内的协同接入布局,具有一定工程应用价值。首先通过概率建模和模糊C均值聚类建立"源-荷"时序特征;进而基于最大似然估计法和分类回归树,分别获取接入台区的分布式电源和用户的功率时序特征;随后提出配电台区"源-荷"优化组合接入模型,以台区馈线最大供电能力为目标,以接入台区的"源-荷"组合为决策变量,给出最优供电接入方案;最后通过典型算例验证,表明所提方法可通过源-荷协同显著提升配电台区的供电能力。     

基于协同多智能体进化的分布式电源选址和定容

分布式能源接入配电网是智能电网建设的重要内容之一,合理地对分布式电源进行选址和定容是解决分布式电源合理规划的关键。本文提出一种解决配电网分布式电源规划的协同智能体进化算法,利用智能体的竞争和自学习行为,利用罚函数法将分布式能源规划问题转化为无约束求极值问题,有效提高算法的性能,在IEEE 33节点和69节点配电网测试系统仿真实验中取得了满意的结果。     

含智能负荷和分布式能源接入的配电网调度研究

在配电网调度中引入智能负荷,有助于充分利用新能源发电和减少调度备用机组。归纳分布式能源发电和负荷特点,介绍了智能负荷及其在配电网调度中的应用。针对新能源分布式特点,在含分布式能源接入的配电网调度中采用多智能体系统。多智能体系统所具有的协调性可以取得良好的配电网调度效果,而且单个智能体也可以利用自身的自主性和学习经验参与配电网调度。设计了基于多智能体技术的配电网调度控制系统和实现流程。采用含分布式能源接入的配电网算例,验证智能负荷在配电网调度中的有效性。     

基于深度强化学习的馈线-台区两阶段电压优化

分布式电源（distributed generation,DG）在10 kV和400 V配电网中大量接入,给配电网安全运行带来了巨大挑战。由于DG不确定性以及400 V台区实时量测数据不全的问题,基于最优潮流的优化方法难以解决馈线与台区的协同优化问题。为此,该文提出了一种基于电压越限风险和深度强化学习（deep reinforcement learning,DRL）的馈线-台区两阶段优化方法。首先,基于概率最优潮流计算得到10 k V馈线系统的最低电压越限风险下的调控策略,以及节点电压期望值并下发至台区。接着,利用台区调控资源,基于深度强化学习实现台区电压与光伏消纳的多目标优化。最后基于改进的IEEE33节点系统验证了该文方法的有效性。     

特约主编寄语

我国光伏资源丰富、分布广泛。高渗透率分布式光伏接入模式具有较高的灵活性，能够实现就近式负荷供电，在配电网中的应用潜力巨大。大规模分布式光伏的接入有利于整合资源实现集约开发、削减电力尖峰负荷、节约优化配电网投资、引导居民绿色能源消费，但也给配电网造成了巨大冲击。为了保障分布式光伏安全接入与高效消纳，配电网稳定、低碳运行，用户可靠、经济用电，亟须开展新型配电网网架规划设计及安全性评估、光伏并网稳定控制与系统优化、源网荷储协同自治运行、含高渗透率分布式光伏的配电网数字化转型升级及电力市场机制创新等研究，推进高渗透率分布式光伏试点应用落地，加快实现能源结构清洁绿色转型。     

基于云边协同的配电网无功电压控制方法研究

配电网的无功电压问题对于降低线损、提高供电质量至关重要。针对配电网中无功电压集中控制无法快速响应、就地控制难以整体协调的问题,结合边缘计算技术提出了一种基于云边协同的配电网无功电压控制方法。首先,搭建了AVC作为云控制中心,配电网支线作为边缘节点控制终端的云边协同框架;然后,在云端和边端部署调控模型优化无功电压;最后,利用云边协同的控制方式进行变压器和电容器的优化调控,达到配电网无功功率整体平衡。通过仿真验证了所提方法具有易协同、易调控的特点,从而解决了配电网中电压合格率较低、通信困难、网络时延较长等问题。