主动配电系统安全态势预警等级的多级模糊综合评判

主动配电系统中含有大量的分布式电源和柔性负荷,相比传统配电网大大增加了配电网的供电能力和供电灵活性,同时也对系统运行的安全性带来新的考验。文中建立了一种基于N-1安全性准则的主动配电系统供电能力模型,考虑分布式电源(distributed generation,DG)、分布式储能系统(distributed energy storage system,DESS)、电动汽车(electric vehicle,EV)负荷等因素对配电网供电能力及灵活性的影响,提出了基于多组指标的两级模糊综合评判法,综合负荷特征、系统自身供电特性及气候等因素,建立了多层态势预警等级判断指标体系,对主动配电系统运行的安全态势进行预警等级判定。通过线性规划软件求解算例,验证了模型及方法的有效性。     

含分布式电源配电网供电适应性分析

针对含有单个或多个主电源并在负荷侧有大量分布式电源接入的双端供电配电系统结构特征和运行方式,提出含分布式电源和主电源的双端供电配电系统潮流计算的方法。在潮流计算的基础上,考虑并联电容器和负荷侧变压器运行方式的影响,从主电源和负荷侧分布式电源联合供电两种运行方式对含分布式电源和多主电源配电网供电适应性进行了分析。结合某区域配电系统的实际情况进行实例计算。     

基于机会约束规划的主动配电网最大供电能力双层优化

与传统配电网不同,接入主动配电网的可控分布式电源能够参与配电网的经济运行。可控分布式电源的出力分配由主动配电网的经济调度策略确定。为实现供电能力最大化,可控分布式电源通常运行在额定状态,这与经济运行的目标相背离。这一矛盾会对最大供电能力计算带来影响。提出一种基于机会约束规划的主动配电网最大供电能力双层优化模型。上层模型用于求解主动配电网的最大供电能力;下层模型在负荷增长的过程中结合主动配电网对可控分布式电源有效管理的特点,对可控分布式电源出力按经济调度原则进行分配。以改进IEEE-33配电系统为例对该模型进行验证,结果表明该模型可获得符合主动配电网经济运行要求的最大供电能力。     

计及分布式电源转供能力的配电网供电能力计算

随着分布式电源的广泛接入,其对配电网供电能力的影响日趋重要,而目前配电网供电能力计算模型中尚未计及变电站低压母线上分布式电源的转供能力。为精确分析分布式电源转供能力对配电网供电能力的影响,首先根据分布式电源特性建立计及分布式电源转供能力的配电网最大供电能力计算模型;然后针对模型中遇到的最优化求解问题,引入基于配电系统联络特征的解析化求解方法,提出基于馈线联络的网络拓扑简化思想;最后通过具体电网算例验证该模型和算法的正确性,并对结果进行校验分析,结果表明分布式电源接入可提升区域最大供电能力,加强配电系统应对N1故障的能力。     

含间歇电源、储能和电动汽车的配电孤岛短时恢复供电策略

电力系统发生停电事故后,含有分布式电源和储能系统的配电系统可以形成孤岛运行的微网,在短时间内为微网内的停电负荷恢复供电。然而,风电和光伏等间歇性电源的发电出力具有不确定性,难以对孤岛内负荷进行持续、稳定供电。在此背景下,提出了计及间歇性电源出力不确定性的配电系统恢复优化模型。首先,考虑含有分布式电源、储能系统和可控负荷的配电系统,针对停电事故发生后一个较短时段内的供电恢复问题,提出了以最大化恢复供电的负荷用电量为目标的配电系统恢复模型。之后,分析各种分布式电源的出力特性和供电能力,并利用可控负荷平衡间歇性电源出力波动。考虑到间歇性电源出力的不确定性,利用概率模型对其出力预测值进行处理,这样就避免了在模型求解时再处理不确定性因素,从而可将配电系统恢复模型转换为混合整数二次规划问题并用CPLEX求解器求解。最后,以修改的IEEE 33节点配电系统为例,对所提出的模型和方法进行了验证。     

主动配电网供电能力实时评估方法

随着主动配电网的不断成熟,科学地对它的供电能力进行灵活的实时评估,找到并突破供电瓶颈,才能兼顾配电网运行的经济性、可靠性以及安全性。针对分布式电源出力的不确定性以及电网负荷周期性变化特点,提出了一种主动配电网供电能力实时评估方法。考虑了配电网中多种分布式电源接入的情况,利用预测技术得到未来时刻的负荷及分布式电源的出力,以配电网能够承担的最大负荷为目标函数,以系统的安全运行要求为约束条件,建立了数学模型。该模型不仅能够对未来一段时间内配电网的供电能力和供电裕度进行实时评估,还能够给出限制系统供电能力的供电瓶颈序列,从而使调度人员能够根据评估结果提前采取相应措施以保证电网运行的安全性和可靠性,并针对具体的瓶颈设备进行改造,提高系统的供电能力。     

主动配电网的局部自治区域供蓄能力指标及其应用

对并网分布式电源与储能系统的主动管理能降低主动配电网负荷及间歇式能源的波动。文中将含有分布式电源、储能系统及负荷的主动配电网局部自治区域作为整体,考虑分布式电源与储能系统功率约束及电网约束,提出了局部自治区域供蓄能力指标,量化描述局部自治区域消耗储存与提供电能的能力。将配电线路作为整体,提出了主动配电网线路的供蓄能力指标,量化描述互联线路间可传递的最大功率;进而提出了供蓄能力指标算法及基于供蓄能力指标的主动配电网运行优化模型,并在优化模型中考虑了配电网供电安全性约束。通过算例分析验证了局部自治区域及线路的供蓄能力指标的有效性及其对运行优化效率的改善作用。     

计及微网孤岛运行方式的配电网可靠性评估

提出了一种既适用于传统配电网络,也适用接入分布式电源的微网配电系统的可靠性评估方法。首先,依据微网孤岛运行方式对传统配电网故障分类方式进行了改进;其次,通过研究传统分布式电源与可再生分布式电源的发电特性,提出了各类分布式电源发电概率模型;最后,综合考虑甩负荷与切负荷2种情况,给出了微网孤岛运行时分布式电源对负荷供电的充裕度概率模型,并将其成功运用到含微网的复杂配电系统可靠性评估中。以RBTS-BUS6配电系统为例验证了所提评估方法的有效性。     

主动配电网协调控制系统设计及应用

分布式电源的不断增多以及电动汽车等多样性负荷的发展,给配电网的运行控制带来了极大挑战。为充分发挥主动配电网的作用,适应智能电网的发展需求,提出一种主动配电网协调控制系统。文中详细阐述了系统总体架构设计、软件架构设计,以及包含特性分析、态势感知、协调控制在内的应用功能设计,通过实现电源、电网、负荷的互动协调控制,充分挖掘配电网中可调可控资源的潜力,在主动配电网安全可靠运行基础上,提升分布式电源的有效消纳以及多样化负荷参与电网调峰的能力。文中设计开发出的主动配电网协调控制系统已应用于常州配电网。     

分布式电源接入配电系统可靠性分析方法

分布式电源接入电网后,对配电系统将会产生很大影响,使原有配电系统可靠性计算模型和评估方法发生改变.文中提出了一种基于蒙特卡洛方法的分布式电源接入配电系统后的可靠性分析方法.该方法主要针对分布式电源与系统电源并列运行情况,重点考虑了分布式电源在配电网中的作用,以及在系统发生故障时分布式电源对供电负荷的转带策略等因素.通过实际仿真算例的分析,验证了该方法的有效性.     

基于电网运行大数据的在线分布式安全特征选择

简述大数据环境下,电网安全特征选择的现状与问题。提出了一种基于电网特征量相关性分组、适应于电网运行大数据的在线分布式安全特征选择方法,该方法能在线挖掘出关键的电网安全运行特征。首先阐述了单个计算节点上电网安全特征选择方法,接着提出了基于电网特征量分组的分布式安全特征选择方法;由于电网特征量分组情况会对特征选择结果产生较大影响,故提出了基于电网特征量相关性分组的策略,尽量使得同一组内的电网特征量相关性较大,不同分组间的电网特征量相关性较小。IEEE 9节点系统和广东实际省网系统算例验证了该方法的实用性和有效性,表明了该方法能够快速挖掘出电网运行的薄弱点,帮助电网运行人员准确地把握电网安全运行特征,同时也对比了该方法相比传统方法在计算准确性和计算速度方面的优势。     

基于趋势分析的电力系统态势感知方法

电力系统态势感知是系统安全防御的重要环节。针对目前电力系统态势感知方法无法定量描述当前系统安全距离以及未来系统演化趋势速度的问题,提出基于趋势分析的电力系统态势感知方法。基于趋势分析,提出新型态势感知框架;在信息获取的基础上,引入N-1静态安全距离模型评估系统当前状态和未来状态的安全等级;通过将安全距离模型与定性趋势分析相结合,自动捕捉未来变化状态下运行点的移动方向和趋势变化率,从而对系统安全进行态势感知。经过IEEE 118母线系统和实际电力系统的应用结果表明,文章所提方法可以有效地帮助系统运行人员监测、预测和预防潜在问题。     

基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法

配电网安全态势感知是全面动态分析配电侧网络安全运行状态及潜在隐患的关键技术。针对配电网安全态势感知的快速性和准确性需求,该文提出一种基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法。首先,构建在同步相量测量装置优化布点前提下的配电网网络拓扑分层模型,快速捕获系统安全态势要素;其次,提出融合信息熵值的支持向量数据描述算法,实现配电网安全态势要素中异常信息的辨识和理解;然后,采用长短期记忆网络对正常运行和故障扰动下的配电网运行趋势进行预测,并提出零序电压、电压越限裕度、支路过载严重度和电压相位变化量等安全态势预警指标,感知系统实时态和未来态的安全风险。最后采用IEEE 33和PG&E69配电网验证所提方法的有效性。结果表明,该方法提高了配电网安全态势要素获取速度和精度,缩短了安全态势要素异常辨识时间,实现对配电网各节点的安全态势感知。     

输配协同的配电网态势快速感知方法

智能配电网的发展呈现更加灵活多变的趋势,使得输配电网间的相互作用日趋显著,对配电网态势感知提出更高的要求。为提升配电网态势感知能力,文中从输配协同的角度,提出了配电网态势快速感知的方法。首先,针对预估的配电网负荷变化计算输电网的状态;其次,从配电网根节点处将输电网进行戴维南等值并辨识等值参数;最后,将戴维南等值后的输电网接入配电网感知配电网负荷变化后的态势。该方法无需多次交互输配电网信息,感知速度快,计算结果精度高。在该方法的基础上,可通过对未来状态的多步预估,预测配电网静态电压稳定裕度指标轨迹,然后根据该轨迹评估配电网静态电压稳定态势。仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于大数据分析的电力信息系统安全状态监测技术研究

信息系统作为电力物联网建设的核心关键部分,一旦电力信息系统受到威胁,将影响整个电网的安全稳定运行.目前基于电力信息系统的安全防护策略主要集中于传统的保护和检测方法上.然而,许多威胁发生在很短的时间内,很容易被忽略,无法及时发现.这些威胁通常会对电力信息系统造成巨大影响,干扰其正常运行.针对这一问题,文中提出了一种基于大数据分析的电力信息系统安全状态监测机制.基于模糊聚类,有效评估网络运行情况.同时提出了一种博弈理论和机器学习相结合网态势感知模型,有效降低电力信息系统的安全运维风险.仿真结果验证了所提安全状态分析策略的有效性和实用性.     

网络环境下变电站自动化通信系统脆弱性评估

结合变电站自动化通信系统的特点和分布式系统脆弱性理论,提出网络环境下变电站自动化通信系统脆弱性评估方法.通过对系统的形式化定义,构造表征攻击过程的脆弱性状态图;参考指数分布特性,以脆弱度因子和等效攻击代价为参量,定义了状态转换的脆弱度函数;并按照脆弱性状态图的连接方式,定义了4种类型的脆弱度计算模型.进一步考虑变电站自动化通信系统的信息安全特点,设计了基于层次分析法(AHP)和逼近理想解排序法(TOPSIS)的脆弱度因子量化方法.根据IEC 61850标准构建了评估算例,通过不同安全方案下的脆弱度计算比较,表明该方法能有效量化系统脆弱度,对安全策略制定起指导作用.     

新能源与分布式电源系统(下)

分析了全球能源形势和开发新能源的必要性，介绍了然电池、太阳能光伏电池、风力发电和飞轮储能等分布式电源系统的基本原理、关键技术内容以及国内外发展现状，评述了分布式电源对电力系统的影响和发展前景。     

基于态势感知的智能配电网运行状态评估

围绕智能配电网的态势感知关键技术,综合考虑安全性、供电可靠性和经济性,提出了基于态势感知的智能配电网运行状态综合评估方法。研究基于量测系统的态势要素采集方案,对配电网运行状态进行实时评估和态势理解,进而基于负荷的超短期预测进行态势预测,并建立了配电网运行状态评估指标体系,从不同层次、不同角度反映系统当前与未来时刻的运行状态以及故障发生后系统所面临的风险,并通过IEEE 33节点配电系统对所提出的方法进行验证。结果表明,该方法可准确反映配网的运行状态,判断系统态势发展的趋势,为配电网安全运行提供一定参考。     

Quantitative frequency security assessment method considering cumulative effect and its applications in frequency control

Rising wind and solar generation penetrations change power system frequency behaviors significantly. Large disturbances may cause serious frequency deviations and lead to stability problems. It is important to provide a comprehensive and quantitative frequency security assessment (FSA) method for situation awareness and control decision-making in power systems. In this paper, a new FSA approach considering cumulative effect of frequency deviations on power equipment is proposed to quantitatively assess the impact of power system frequency deviations. It provides a unified expression of frequency security index (FSI) and has advantages of linearity, smoothness and monotonicity over existing methods. The FSI is calculated based on frequency trajectory obtained from wide-area measurement system (WAMS) or numerical simulations by which wind and solar generation can be taken into account. With sensitivity analysis of frequency security margin, the proposed FSA method has been applied to critical disturbance and critical control amount searching with frequency security constraints. The searching procedure is easy to implement, and computationally efficient with good convergence. The feasibility of the proposed FSA method and its applications are demonstrated on the 10-machine 39-bus New England test system.     

园区综合能源系统互联安全性与运营模式研究

首先提出了基于公共储能的园区综合能源系统互联方案,系统间通过公共储能的直流母线互联,在低压侧实现闭环运行;其次,提出实时动态组网技术提升故障时系统供能安全性,提出综合能源优化调配技术实现分布式电源的完全就地消纳;再次,分析了园区综合能源系统互联前后的供能安全性和技术经济性,针对互联后产生的增量收益,提出了多主体参与的商业运营模式,实现了储能投资商、能源服务公司和用户的三方共赢;最后,将研究成果应用于实际的园区综合能源系统改造工程,运行结果验证了理论技术的先进性。