基于谱聚类的城市低电压分区治理决策

在目前配电系统相对发输电系统较为落后的电力市场环境下,低电压治理是亟须解决的问题。合理地确定治理分区是科学、有效地进行低电压治理的重要前提。基于谱聚类算法的城市低电压分区方法,首先考虑了最低电压幅值、低电压涉及户数、电压越（下）限时间及年供电量4个指标构成样本空间。其次通过欧氏距离建立拉普拉斯（Laplace）矩阵,由Laplace矩阵的相对特征值差自动确定低电压治理的分区数目,将Laplace矩阵的前两个和前三个特征向量映射到二维和三维空间,直观地划分治理分区。然后构造评估函数,评估低电压分区的效果,采用k-means算法对特征向量进行聚类,画出分区谱系图,得到层次分明的低电压分区治理方案。该算法基于复杂网络原理,具有严谨的理论依据。以江西省某市典型数据为例验证了所提算法的有效性。     

考虑多因素的大规模设备分区检修决策

针对大规模设备检修决策问题,提出了基于谱聚类算法的多因素设备分区检修模型。首先考虑设备健康指数、设备故障水平、设备价值、社会影响、设备地位等多方面因素建立了设备检修指标的样本空间;然后通过Euclidean距离构造设备相似度矩阵;以设备相似度矩阵的Laplace矩阵相对特征值差自动确定设备分区检修数目,以Laplace矩阵特征向量为依据,确定设备分区检修方案;最后根据以上检修思路,以江西某市级电网为例进行验证。算例结果表明,所提出的谱聚类算法将Laplace矩阵特征向量分别映射到2维和3维向量空间,当相对特征值差处于峰值时,设备检修分区数目为3,故可将设备划分为3个检修分区,从而达到大规模设备分区检修的效果;此外,非规格化Laplace矩阵和规格化Laplace矩阵的分区相关系数分别为0.842 3和0.842 5,说明规格化Laplace矩阵的检修分区效果更好,验证了该算法的有效性。     

基于Ward等值的多区域无功优化分解协调算法

针对多区域电力系统的无功优化问题,提出了基于Ward等值的分解协调算法.将所有子区域分为主区域和从区域,并确定边界节点在不同区域中的节点类型和区域间相角传递方法.在基态条件下,根据潮流计算结果确定边界节点等值注入功率初值.采用矩阵求逆辅助定理,提高优化过程中外部网络变压器变比变化引起的等值导纳矩阵计算效率问题,且大幅度提高了外部网络等值精度.引入适合无功优化算法的外部协调策略,以较少的协调通信量获得较好的协调效果.以IEEE 39节点和538节点实际系统为例,通过与集中优化方法进行比较,验证了该方法的有效性.     

基于数据驱动的电力系统动态等值方法研究

提出一种基于数据驱动的电力系统动态等值方法。根据发电机同调关系与节点间电气距离,明确网络划分原则;以所研究区域边界母线电压及联络线功率作为输入,辨识外部区域等值发电机的暂态电抗;以等值发电机有功输出与原始系统联络线有功功率误差最小为目标函数,基于最小二乘辨识等值发电机的惯性常数TJ和阻尼系数D,进而构建等值系统;以动曲线均方根误差及拟合度指标,定量评价等值系统;最后将所提方法应用于修改的IEEE-68节点测试系统和张北四端柔性直流电网工程,结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于节点灵敏度分析的大电网等值研究

采用REI法进行大电网等值时会出现等值输电线路电阻为负值、与实际不符的情况,分析得知产生这一问题的原因在于等值过程中没有对外部系统的节点进行区分,以至于对研究系统稳态特性和暂态特性影响大、关联性强的关键节点被消去。针对此问题提出利用节点灵敏度分析的方法,即根据网络功率修正方程定义系统无功功率灵敏度矩阵和有功功率灵敏度矩阵。并结合电网实际灵敏度度量值,提出可判断外部系统等值过程中必须保留的关键节点的方法,并将此过程引入大电网同调等值法中。利用BPA仿真软件以新英格兰标准39节点系统为测试算例,采用改进后的同调等值法对外部系统进行简化等值,利用等值后系统稳态特性和暂态特性验证该方法的正确性和可行性。     

一种考虑短路电流指标的动态等值方法

短路电流反映了交流系统的强度,为了简化原系统并保留原系统的短路电流特性,提出了一种考虑短路电流指标的动态等值方法.首先将外部系统根据机组的同调性划分为若干外部等值子系统,然后将短路电流作为等值过程中的一个重要量化指标,利用改进的Ward等值法对每个等值子系统化简,最后根据外部系统中的发电机与边界母线的电气距离来确定等值发电机的参数.算例表明,所提出的动态等值方法不仅能使等值前后研究系统的对称和不对称短路电流完全一致,还非常好地保留了原系统动态特性.     

同调发电机识别

运用缓慢同调的概念识别电力系统的同调机群，可以使划分的同调区域与故障点无关，避 免了一般同调等值需考虑故障点位置影响的复杂性，文章给出了一种外部区域的缓冲处理方 法，克服了缓慢同调识别法在内部系统边界故障情况下所呈现的部分同调区域同调性较差的 缺陷，保证了等值网络在各种故障情况下的准确性。 126节点，90节点系统的实例计算表明，此方法准确可靠，适用于在线与离线的电子系统稳 定分析。     

基于虚拟同步发电机控制的VSC类同调等值方法

针对含有采用虚拟同步发电机控制(VSG)策略的电压源型换流器(VSC)的电网,开展其局部的电磁暂态仿真等值方法研究。分析了VSC具有同步发电机特性后的功角特性在电网等值中的可行性。类比交流同调性判别的方法,设计了适合于VSC的类同调判据,提出了基于虚拟同步发电机控制的VSC参数聚合方法。在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建了基于虚拟同步发电机控制的VSC并联运行模型,划分了内部区域和外部区域。基于系统在单相接地故障扰动下各VSC的虚拟功角曲线,判断了其类同调性,划分了不同的类同调VSC群,并分别进行了参数聚合。最后对比了等值前、后的外部区域对内部区域的输出有功、无功曲线,误差分析结果表明等值前、后VSC群的潮流基本不变,从而验证了所提基于虚拟同步控制的VSC群类同调等值方法的正确性和有效性。     

面向最小配电块的配网可靠性通用矩阵评估算法

笔者采用面向最小配电区域的等值网络模型,使计算元件数极大简化;提出了基于分区模型的网络描述矩阵,能迅速方便地划分出各类故障节点集;最后归纳总结出网络可靠性指标的通用矩阵评估公式。该算法考虑了负荷熔断器和馈线断路器的不可靠开断、多备用电源的分布,通过网络描述矩阵建立的可靠性评估矩阵公式具有较强的通用性,将配电线路架空部分和电缆部分参数分开设置,更加贴近应用实际。算例验证了该算法的可行性和高效性。     

基于连续体模型的电力系统机电距离研究

基于电力系统的连续体模型,通过机电距离的概念研究机电扰动在电力系统中的传播特性,可以将大型电力系统划分为研究系统和外部系统,或将外部等值系统划分为多个同调的子区域,这是动态等值必需的前提步骤。定义了一个新的复合机电距离,给出了其物理意义和计算方法。通过New England 10机39节点标准测试系统,用连续体建模和所给出的定义计算出发电机之间的复合机电距离。相应的结果表明：连续体建模和公式的计算结果在该发电机惯性与其它发电机相近时比较接近,而当该发电机惯性与其它发电机相差很大时精度有一定误差。     

基于矩阵范型的配电网三相谐波潮流算法

配电网的传统潮流算法主要是基于前推回代法,当综合考虑谐波和三相不平衡等电能质量问题时,算法复杂度激增,难以扩展新模型,且当电源类型出现转换时算法收敛性欠佳。基于牛顿-拉夫逊法三相基波潮流和三相谐波导纳网络,提出一种综合考虑电能质量问题、适用于各种网络结构的配电网三相潮流范型算法。综合运用矩阵内积、矩阵索引、关联矩阵等矩阵变换运算,构建三相谐波导纳矩阵和牛顿-拉夫逊法三相基波潮流矩阵的高效生成和随机访问方法;在此基础上,结合变压器等模型实现三相谐波导纳矩阵的结构性更新,建立一种灵活高效的三相谐波潮流算法。在IEEE 14节点系统上利用OpenDSS对所提算法的准确性与有效性进行验证;在IEEE 123节点系统上将所提算法与传统前推回代法进行对比,验证了所提算法提升效率和处理环网的能力。     

基于动态相似度与等值缓冲区的电动机动态等值方法

为了更精确地描述电力大系统中电动机负荷的动态特性,提出了基于动态相似度与等值缓冲区的感应电动机动态等值方法。首先,根据2台电动机机械、电气运动模式的差异,定义了电动机动态相似度的量化指标;然后,按照外部系统各节点与边界节点电气联系的紧密程度确定了等值缓冲区,利用聚类原理,将动态相似度大的电动机分为一群进行等值;接着,应用理想变压器将不同节点的电动机、静态恒阻抗—恒电流—恒功率(ZIP)负荷分别移置到等值负荷节点,根据等值前后电动机群总功率不变、启动电流及空载电流不变的原则,推算出等值动态负荷的参数;最后,对IEEE 10机39母线系统进行了等值计算。仿真结果表明,与加权法相比,所提出的算法具有更好的潮流精度,能保证发电机摇摆曲线与等值前基本一致,较好地保持被等值部分对原系统的动态影响,有效提高了等值的静态与动态精度。     

基于神经网络的汽车发动机建模和故障诊断

采用神经网络来辨识汽车发动机的有关歧气管压力环节的非线性动态模型,为实现系统的非线性动态映射,引入了外部回归项,然后用动态Levenberg-marquardt算法来对动态模型进行参数估计。仿真结果表明,基于神经网络的模型具有较高的精度和较强的通用性。在此基础上,用动态增益矩阵法的故障诊断方法和神经网络实现汽车发动机的在线故障诊断。     

一种多参量决策的非侵入式负荷辨识算法评价模型

随着非侵入式负荷监测技术的广泛研究,负荷辨识算法种类繁多,然而负荷辨识算法的性能通常以准确率等单一因素进行评价,导致算法性能评价不合理等问题。为此文章提出一种基于多参量决策的算法综合评价方法。该方法依据现有的算法评价的各项指标为基础,采用递阶层次结构模型构建非侵入式负荷辨识算法评价体系,然后采用各层次之间不同影响因素的权重比例方法,确定判别矩阵并进行一致性检验,最后根据归一化计算得到算法性能评价值,实现算法性能的有效评价。实验结果表明文中所提评价指标体系和综合算法评价模型能够有效评价算法性能,为后续推广应用奠定基础。     

基于卷积神经网络的暂态电压稳定快速评估

随着特高压直流输电的发展和负荷构成及特性的变化,暂态电压问题严重威胁系统的安全稳定运行。基于卷积神经网络(CNN),提出一种交直流受端电网分区暂态电压稳定快速评估方法。计及系统快速动态响应元件影响,基于暂态电压时序信息构建暂态电压跌落面积矩阵,利用基于t分布的随机近邻嵌入(t-SNE)算法将其映射到二维平面,对受端电网进行分区。依据节点相对距离选择各分区稳态潮流特征。构建线路故障严重度指标,据其对故障线路号进行编码,将编码结果与故障线路号共同作为故障特征。采用粒子群优化算法确定各分区CNN最优卷积核大小和数量,提升CNN性能。实际多馈入交直流电网的仿真结果表明了方法的有效性。     

Identification of a continuous time nonlinear state space model for the external power system dynamic equivalent by neural networks

Based on the concept of the external power system dynamic equivalent obtained for the study system, in this paper a reduced-order artificial neural network is proposed, to construct a model for the external part. The mastermind behind the proposed method is to identify the external part as a dynamic–algebraic ANN, and this separation between dynamic equations in the state space and algebraic equations is useful to solve the prediction problem. Moreover, using similarity transformations, the state space model can be simplified, such that all the nonlinearities are embedded in the algebraic part. Since usually the study system equations are available in the continuous time domain, the external part is converted to the continuous time domain by a novel method. To obtain this model, the system should be excited first by a sort of random disturbances, and then data measured on the boundary nodes is used to identify the model. Identification process is accomplished by training the proposed network which can be used to predict behavior of the external system with a high degree of accuracy. Such an equivalent has wide applications for dynamic stability studies.     

改进的静态电压稳定性特征结构分析方法

研究了电力系统静态电压稳定性算法，以潮流雅可比矩阵最小模特征值的大小作为衡量电网薄弱程度的标准，以等效对地电导代替节点注入有功功率，以等效对地电纳来代替节点注入无功功率。在文献[1]的基础上提出一种新的衡量节点电压稳定性薄弱程度的指标和一种判断电压稳定性薄弱线路的方法。最后，分析了文中所提指标的特性，并且将此方法在22节点系统上作了测试，取得了较为满意的结果。     

基于半张量理论的电力系统稳定域边界逼近:（一）理论基础

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用能量函数方法分析电力系统暂态稳定的难点。基于半张量理论，文中给出了逼近电力系统稳定域边界的矩阵方程。通过矩阵运算，可以获得电力系统稳定域边界的高阶逼近表达式。所提出的算法没有对系统进行任何形式的非线性变换，不需要求解系统所有的特征根与特征向量，也无需进行时域积分；算法充分保留了系统的非线性结构，形式简洁。由于该算法完全基于矩阵运算，因此非常适于计算机实现。     

基于半张量理论的电力系统稳定域边界逼近:（一）理论基础

电力系统稳定域边界的逼近一直是应用能量函数方法分析电力系统暂态稳定的难点.基于半张量理论,文中给出了逼近电力系统稳定域边界的矩阵方程.通过矩阵运算,可以获得电力系统稳定域边界的高阶逼近表达式.所提出的算法没有对系统进行任何形式的非线性变换,不需要求解系统所有的特征根与特征向量,也无需进行时域积分;算法充分保留了系统的非线性结构,形式简洁.由于该算法完全基于矩阵运算,因此非常适于计算机实现.     

考虑广域反馈信号时滞影响的附加励磁控制器

采用广域信号作为附加励磁控制信号能够有效抑制互联电网的区间振荡,但广域信号在传输和处理过程中的时滞会严重影响系统的稳定性。为此作者提出了一种考虑广域信号延时影响的阻尼互联电网低频振荡附加励磁控制器。该控制器基于电力系统降阶模型,首先考虑了广域反馈信号的时滞,将电力系统建模为时滞微分方程的形式;然后应用时滞系统稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI) 的处理方法将附加励磁控制器参数的设计转化为求取适当的参数使得含有时滞信号的闭环系统具有最大时滞稳定性的问题;最后应用LMI工具箱和遗传算法优化了附加励磁控制器参数。4机电力系统的动态仿真验证了文中所设计控制器的有效性。