基于OPAL-RT和OPNET的电力信息物理系统实时仿真

随着智能电网建设的推进,电力信息物理系统(CPS)的可观性和可控性得到了极大增强。电力CPS的信息采集、传输、处理等过程对电力业务的影响越发明显。建立电力CPS的动态联合仿真平台有助于为相关理论和应用研究提供坚实的技术支撑。文中对比分析了现有的联合仿真平台方案与架构,指出由于电力流和信息流在数学模型上的本质区别,需要建立实时联合仿真平台;基于电力仿真工具OPAL-RT和通信仿真工具OPNET,研制开发了数据交互接口及数据转换模块,建立了电力CPS实时仿真平台,能够高速、精确地模拟电力CPS动态响应特性。针对电力CPS负荷控制的仿真算例结果表明,所研制的电力CPS实时仿真平台具有合理性和有效性。     

自动需求响应业务支撑技术及标准化发展方向

为了支撑我国电力需求响应业务的开展,分析了当前与自动需求响应相关的最新技术进展,其中包括智能电网双向供需互动以及智能电网用户接口领域的相关进展。针对我国目前自动需求响应业务在电力系统应用中所面临的问题,从通信层、信息层、业务层3个层面设计了自动需求响应业务相关领域的核心功能以及需求响应业务标准化思路。提出在欧洲智能电网架构模型框架下的不同需求响应业务实体角色及功能定位,为构建满足IEC互联架构的层次化互联接口提供支撑。最后,结合我国典型需求响应试点城市的运行情况及国外相关技术发展提出未来电力自动需求响应业务的实现思路。     

新形势下电力供需互动体系探讨

在新一轮电力改革和综合能源服务背景下,如何为用户提供个性化、优质服务的同时,提高电网对负荷的有效管理与控制能力是电力供需业务面临的一大挑战。首先从社会环境、各方主体等角度出发,提出了电力供需互动新形势及需求;接着提出新形势下能源公司-负荷集成商-用户3层互动架构,融合互动目标及内容设计了以电为核心的信息互动、事件互动和交易互动模式,细化了不同模式下的互动对象、流程和方式,同时从互动渠道、支撑平台、互动终端、通信和用户层构建了电力供需新型互动技术架构,分析了关键技术点和难点;最后,提出了支撑供需友好互动的政策建议。     

区块链:需求侧资源参与电网互动的支撑技术

需求侧资源参与电网互动的主要目的是实现"源-网-荷"的两端调节,保障电网的实时平衡,区块链技术通过全网记账的方式及高冗余的信息架构实现安全信息的再现。为保障信息的安全性和可靠性,考虑在智能电网概念模型中的互动方式下,设计一种基于区块链的供需互动系统架构,提出了一个以区块链协议标准为支撑,以信息监控、采集、录入、统计为中心,以需求响应服务器(demand response automation server,DRAS)、负荷集成商、用户群为框架的一体化信息平台设计思路。结果表明基于区块链的架构系统能实现信息的不可篡改性,使整个系统的安全性不受限于某个中心故障点,从而保障信息的安全性和可靠性。     

基于节点映射模型的电力信息物理系统实时仿真平台

随着电力系统与信息系统的耦合影响日益加深复杂,需建立能够高效协调控制数据传输的电力信息物理系统(cyber-physical system,CPS)联合仿真平台,以精确模拟CPS的信息交互过程。该文在对比分析现有电力CPS联合仿真架构优缺点基础上,基于OPAL-RT和OPNET建立了电力信息物理系统实时仿真平台。针对电力系统实时控制场景需求,建立了链接电力和通信网络的节点映射模型,使用统一交互接口协调控制多节点电力CPS网络的信息交互动态过程,并验证了仿真平台数据交互的实时性。基于网络化控制的微电网仿真算例验证了建立的实时混合仿真平台的有效性和合理性,高效精确模拟出电力CPS信息交互过程。     

分布式电源集群控制与电力信息实时仿真研究

随着智能电网的发展,大量高渗透率的分布式电源以集群形式接入电网,通信网络与电力网络耦合不断加深,电力信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)的架构不断完善。针对高比例分布式电源集群区域电网,提出了基于多代理一致性的群内自治和群间协调结合的分层协同控制方案。为了全面考虑通信系统对集群控制的影响,搭建了基于RT-LAB和OPNET的电力信息实时仿真平台,准确反映通信网络性能以及精确模拟策略的发出、通信、延时及响应全过程。另外,实现了控制器硬件在环,针对所提集群控制策略开发了集群控制器硬件。在CPS架构下通过不同通信场景下集群算例的仿真,验证了集群控制策略的有效性和本仿真平台的可行性和准确性。     

基于互动感知的电力智能小区设计及应用

概述了电力智能小区的技术现状及业务功能,提出了适应我国国情的电力智能小区系统架构和通信体系;针对智能电网条件下的智能小区建设的实际要求,设计了智能互动感知系统框架和各项功能的实现方案,最后将研究成果应用于实际,取得了良好的社会效益和经济效益。     

智能电网需求响应与均衡分析发展趋势

对智能电网的今后未来发展态势进行了深入分析研究,展示了基于智能电网平台的需求响应技术的发展前景与最终目标,并进行了预测。研究结果表明:未来开放互动阶段的智能电网将能够有利于需求响应技术的发展。应用博弈论的均衡理论来研究基于智能电网平台的电厂-电网-用户需求响应的博弈模型,探讨了完全信息下供需放宽时的需求响应均衡博弈问题,给出了需求响应博弈市场规则。     

智能用电互动体系和运营模式研究

智能用电互动技术是智能电网总体架构中的一个重要环节。基于智能用电互动业务需求,探讨了智能用电互动技术体系的若干关键问题,包括用户信息、营销等典型互动业务场景,用能管理、分布式电源接入、电动汽车充放电等互动技术的内涵和发展技术路线,基于业务架构、数据架构、技术架构和集成架构的智能用电互动技术架构体系,智能用电互动业务模式及其对应的商业模式和风险规避机制等内容,可为进一步开展智能用电互动服务业务提供决策依据,有助于促进智能用电互动体系的最终构建。     

基于多智能体SOA模型的电力系统信息集成的应用研究

分析了电力系统信息的横向集成（集成化平台）和纵向集成（网络化平台）的特点和需求,提出在多智能体系统（MAS）模型上构建面向服务架构（SOA）结构体系解决电力信息系统集成问题;分析了电力信息系统的集成框架,提出了接口智能体（界面层）、信息集成总线和服务智能体（模型层）、决策/协调层的三层结构;分析了SOA的元模型机构,提出联邦管理智能体的概念,形成在SOA模型下的多智能体的联邦或联盟的协作关系。     

面向电力用户的一种通用互动服务平台设计

为了支持电力用户与电力公司实现双向互动,满足电力用户多元化、互动化的用电服务需求,设计并实现了面向电力用户的通用互动服务平台.首先,根据智能用电服务系统整体框架,提出互动服务平台软件架构,为电力软件系统3、4区系统的接入提供设计标准和理论依据.其次,根据平台服务对象,设计平台的主要功能和服务内容.最后,详细介绍平台物理部署结构、安全防护接入方案和互动形式.本平台采用开放式的系统架构设计,具有标准接入、信息共享、高可靠性等优点,将在智能电网与电力用户之间发挥重要作用.     

电力市场用电量需求分析预测模型研究

结合广东省某市历史用电量数据,通过行业细分,设计了基于行业用电特性的电力市场用电量需求分析预测模型的总体架构,包括基于大数据平台的云计算技术架构设计,可有效解决“数据孤岛”的弊病。基于该架构和实例分析,讨论了几种常用的电量分析预测方法,包括行业驱动因素法、电力弹性系数法和电力相似月法等,给出了相应的预测过程和预测结果。然后,结合电量分析,进行了行业信用等级评价及景气指数分析模型的研究。最后,基于模型设计,探讨了电网-用户-售电商三方在市场竞争机制下的供需互动关系。所设计的模型可为市场营销服务策略的制定、电费回收、行业信用度评价及预警提供数理依据和模型,提高市场分析决策的能力。     

基于多组件并行架构的电力CPS实时联合仿真平台

融合传统电力系统与先进信息技术形成的电力信息物理系统(CPS),其物理侧电力系统与信息侧通信网络的耦合程度不断加深,网络故障与恶意攻击等通信问题导致的电力系统故障愈发严重,传统仿真手段不再适用于模拟和分析此类场景.分析了电力CPS仿真技术的研究现状,在主流实时仿真工具的基础上设计了嵌入式控制组件与渗透测试组件,基于多组...     

碳中和驱动下电力市场零售平台交易模式研究

“双碳”目标的提出,对电力行业的发展产生了深刻而巨大的影响,要求电力行业加快“清洁替代”、“电能替代”两个替代的步伐。电力改革不断深化的背景下,交易、价格、结算、风险管理等复杂难题制约了零售市场的发展。基于此文章设计了碳中和驱动下的电力市场零售平台的系统架构,并提出了基于电力零售平台的交易模式。文章首先依据广东零售市场交易情况,阐述电力零售平台建设的必要性;而后依据碳中和对售电平台的要求,设计电力零售平台的功能架构和系统架构;最后基于电力零售平台提出交易模式,引入碳信号实现电力市场低碳运转,旨在提升市场运行效率,满足市场主体的多样化需求。     

基于区块链技术的电动汽车充电交易探讨

针对规模化电动汽车在充电交易时存在安全性低、自主性差的问题,提出了基于区块链技术的电动汽车充电交易模型。该模型在“多卖方-多买方”的电力市场竞争机制下,利用区块链技术去中心化、安全性高等特点还原电力商品属性,开放用户协商定价的权利。首先阐述了区块链技术在电力系统各领域应用现状。其次基于区块链平台与电力市场相似的网络拓扑形态,建立区块链架构下的电动汽车充电交易模型；最后制定传统电力市场和应用区块链平台的电力交易市场下满足电动汽车聚合商需求的充电方案,对比分析得出区块链去中心化的特点为满足电动汽车聚合商个性化需求提供了可能,同时提升新能源电厂收益,降低火电厂售电量从而减少碳排放。算例结果证明了所提模型的有效性和可行性,为电动汽车充电交易市场提供了一种新思路。     

基于在线监测的用电稽查系统研究与应用

用电稽查是电力行业内重要却比较棘手的工作,针对用电稽查中出现的问题,文章对在线用电稽查系统进行了研究。从用电稽查系统的重要性出发,结合现今使用的用电稽查系统出现的一系列问题,指出稽查系统更新的必要性;通过对稽查系统中出现的若干问题进行逐一分析,得出新系统需要达到的一些要求;根据要求得出技术难点和解决方案。并得出稽查系统的大致框图;最后通过对新用电稽查系统的实例功能介绍,验证该系统的可靠性。实例表明,新的在线用电稽查系统在技术上具有创新性,可以达到预期要求。     

基于电力物联网的电费回收侧管控研究

泛在电力物联网的出现,为电费回收侧管控提供了新的思路,通过泛在电力物联网与电力营销业务的结合,设计集纳电费风险信息网内交流及预警共享、拖欠电费网内共同追缴、恶意欠费网内共同制约、共同制裁功能于一体的电费回收管控共享平台,实现供电公司电费回收难的信息共享与协作应对,共同提升电费回收管控能力。该平台的建设思路是首先将平台架构建成,并落实需求中所涉及的功能,使之尽快汇集资源、发挥作用;下一步将深化设计、完善结构,充分体现开放、共享、协作理念,集中组织、模块化实现,保证平台的运行与实施效果。     

基于STM32的充电机管理单元的设计与应用

为了满足智能变电站中对充电机的管理需求,设计了一种基于STM32的充电机管理单元的设计方案。依据功能需求分析,设计了硬件构架和软件构架,研制了充电机管理单元,搭建了系统实验测试平台,实验数据表明,本设计能够实现充电机的信息采集与参数调节、本地数据显示与按键操作、远程监控双向通信、充电机逻辑控制等功能。实际应用表明其可使工作人员实时掌控充电机的工作情况,提高系统的智能化管理,且能满足实际应用的需求。     

一种电力信息网的新型QoS机制

现有的电力信息网是基于IP技术的服务网络,无法满足各种业务的端到端服务质量(QoS)要求.为了实现各种业务的不同QoS需求,为其提供端到端的QoS,提出了一种基于端口间虚电路的电力信息网的新型QoS机制.给出了端口间虚电路的工作原理和资源管理方法,提出了新的拥塞避免算法,并设计了QoS路由体系结构.在这种QoS机制中,套接字直接与端口间虚电路标识绑定,与传统虚电路不同,它不仅支持资源子网,而且支持套接字机制,从而保证不同业务的不同QoS要求.     

智能电网多业务数据集成技术

智能电网以坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网.文章将在国家电网公司SG-ERP工程技术架构指导下,探讨符合智能电网多业务数据集成的关键技术,满足智能电网对海量数据、实时数据以及多业务信息的集成需要,为进一步探索未来智能电网数据集成积累采样数据,更为完善数据集成架构做技术积累.