智能电网可靠性需求约束下无线发射功率模型预测控制

在基于无线传感器网络(WSN)的智能电网数据采集与通信的应用中,通信可靠性是WSN的关键技术指标。提高发射功率会增加通信的信号强度和可靠性,但同时会导致节点间相互干扰增加。针对这一矛盾,基于自适应模型预测控制的方法,研究智能电网中WSN发射功率优化问题。依据无线通信链路路径损耗模型分析了影响智能电网无线通信信噪比的主要因素,并构建了系统状态空间模型;通过实时估计信噪比随机波动置信区间下界对系统期望信噪比给定进行补偿,并基于模型预测控制的算法,优化求解节点发射功率;最后,通过仿真软件将所提算法与自适应传输功率控制(ATPC)算法及势反馈控制(PFC)算法进行对比分析,并采用WSN硬件平台对算法进行测试。结果表明,所提出的自适应模型预测控制算法可以在保证智能电网无线通信可靠性条件下,降低由节点发射功率较大导致的相互干扰。     

计及分布式电源与需求响应的智能配电系统安全域

中国城市电网正逐步发展为智能配电网,系统运行环境将更为复杂。配电系统安全域(DSSR)是指导配电网安全运行的新理论,文中考虑智能配电网的2个主要元素——分布式电源(DG)和需求响应(DR),从传统的负荷视角研究DSSR。首先,分析含DG和DR的配电系统安全性特点,给出相应的数学表达式,然后建立考虑DG和DR的DSSR数学模型。其次,通过观测算例电网的DSSR的二维截面图像,分析DG和DR对DSSR的作用机理,并基于此给出系统规划运行的指导建议。提出的DSSR的负荷视角与现有调度人员习惯一致,对于仍以负荷供电为主、以DG和DR服务为辅的城市配电网,可作为实用的安全运行分析工具。     

智能车运动轨迹跟踪算法的研究

针对智能车运动过程中轨迹跟踪精度差的问题,提出了一种基于反演控制算法的智能车运动轨迹跟踪算法。首先,建立智能车的运动学模型;误差模型和动态模型。然后,根据反演控制算法,设计出合理的分部虚拟控制量,并结合李雅普诺夫稳定性分析,设计智能车运轨迹跟踪控制律;最后,在Simulink上进行智能车轨迹跟踪控制的仿真实验。实验结果表明,设计的智能车运动轨迹跟踪算法相比于迭代学习算法或者李雅普诺夫直接法,具有更好的实时性且跟踪精度好,且满足不同车速环境下智能车稳定性的需求。     

《智能照明控制系统技术规程》标准解析

随着健康照明的需求不断增加,照明技术、信息技术和智能技术的快速发展,照明控制系统智能化的要求也越来越受到关注。为引导智能照明的合理应用,中国建筑科学研究院有限公司牵头主编了《智能照明控制系统技术规程》。本文从智能照明控制系统的产品技术要求、设计、调试、运行维护等方面,对标准要点进行了解析。     

碳排放最小化条件下电动汽车有序充电策略研究

针对清洁能源和传统能源发电设备的碳排放特性、清洁能源所在位置以及负荷的时空分布特点等因素,参考历史运行数据,建立电动汽车充电与发电设备边际出力增长关系的模型。考虑电动汽车出行特性及其电池充电特性,建立电动汽车无序充电情景下的边际碳排放增长模型。为更多地利用清洁能源,以减少电动汽车充电行为引起的边际碳排放增长,提出碳市场中电动汽车充电与清洁能源,协同的有序充电策略。最后,以碳费用计算模型为基础,提出电动汽车碳排放的评价指标。在算例中,根据提出的评价指标对电动汽车碳排放进行分析。结果表明,与电动汽车无序充电相比,电动汽车与清洁能源协同的有序充电策略可有效地减少边际碳排放增长和碳费用。     

工控运维中基于语义分析的智能电网控制攻击防御

为了降低控制相关攻击对智能电网的威胁,在数据采集与监视控制（supervisory control and data acquisition,SCADA）系统中,提出一种语义分析框架,利用智能电网的信息和物理工控设备,检测控制相关攻击。首先,对控制网络进行监控,识别控制命令,并从网络提取出与控制命令相关的语义和更新的测量值,并评估命令的物理后果;然后,采用自适应通用潮流分析算法,从控制命令提取出语义信息,并调整参数。在IEEE24节点、28节点和38节点系统以及一个2 730节点系统上进行实验,结果表明：与交流潮流相比,所提算法将24节点和38节点系统的检测延迟均降低了约50%,将2 730节点系统检测延迟降低了66%,平均漏警率为0.01%,最差情况下误警率为0.78%。     

大型电站工程科技化建设

就国电双维电厂2×1000 MW机组工程建设为例,进行简要分析、探索、提高大型电站工程建设的科技水平,以更好的适应电力技术的发展。     

微电网中基于区块链的电能交易方法

随着微电网内部分布式电源技术日益成熟、渗透率不断增加,大量电能产消者的加入给微电网的电能交易带来了新的机遇和挑战。在新形式下,传统的集中式电能交易方法存在交易效率低、维护成本大、隐私性低、信息安全系数低、信息透明度低等问题。为此,提出了基于区块链技术的微电网电能交易方法。首先,利用基于区块链系统的微电网电能所有权和代币交换方法,保障交易双方信息隐私及交易数据的安全。在区块链信息系统中,产消者与消费者进行电能所有权、代币的交易,使用智能合约保障交易双方的权益。然后,提出了基于信用的共识机制,将信用值作为微电网节点的基础属性,以信用值影响节点获得挖矿奖励的概率,约束微电网内节点的行为。最后,提出基于拍卖机制的微电网电能匹配方法和消费者出价策略。微电网中产消者出售多余电量,消费者根据自身需求发起对产消者电量的竞拍。使用拍卖机制和估价策略激励消费者理性竞价,提升微电网的内部消费,维持微电网内部的供需平衡。算例结果表明,所提微电网电能交易方法可进行多边竞价交易,有效提高微电网内部的自我消费,确保微电网的经济效益,保障交易的安全运行。     

基于区块链与K-means算法的智能电表密钥管理方法

随着电力物联网建设的推进,电力系统高级计量体系逐渐形成了由海量智能电表、边缘计算装置和云端主站构成的"云-边-端"三层架构体系。在此背景下,针对传统集中式智能电表密钥管理机制存在主站依赖度高、密钥存储效率差、响应速度慢的问题,提出一种基于区块链与K-means算法的智能电表分布式密钥管理方法。考虑到传统区块链建链过程中区块节点数量对建链时效性影响较大以及未考虑到节点通信传输资源有限的问题,首先利用K-means算法对智能电表集群按空间位置进行聚类,并提出采用图中央点算法确定边缘计算装置的位置,从而降低区块链规模;然后,提出计及智能电表通信带宽的按需传输机制,以最小化边缘计算装置的负载均衡度为目标规划区块链节点中的传输路径,从而提升传输时效性;最后,基于Hyperledger Fabric平台的智能电表密钥管理算例结果表明,与传统的不考虑节点规模与信道带宽的区块链建链方法相比,当区块链节点数量增大时,所提方法的建链时间增长速率减少了8.18%以上,而负载均衡度增长速率降低了42.16%以上;所提智能电表密钥管理方法具有更快的建链速度以及更优的网络性能,因而具备更好的可行性。     

基于RB-XGBoost算法的智能电网调度控制系统健康度评价模型

针对智能电网调度控制系统(D5000系统)健康度评价,基于专家经验的传统评价方法存在主观性较大的问题,机器学习多分类方法是提高评价客观性的一种有效手段,但健康度各等级样本数目间存在的不平衡问题导致分类准确率较低,为此提出一种基于随机平衡和极端梯度提升(RB-XGBoost)算法的D5000系统健康度评价模型。首先,针对系统各评价等级样本数目严重不平衡的问题,提出一种自适应随机平衡(RB)的混合采样方法,分别以等级间样本数目的最大值、最小值作为采样区间的上、下限,生成多个随机数对各等级样本数据进行欠采样或过采样,增加训练数据的多样性并降低其不平衡程度;然后,训练平衡后的样本数据,建立极端梯度提升(XGBoost)算法子模型,考虑到各子模型重要度的一致性,提出采用硬投票方式集成所有子模型,得到与D5000系统各子模块对应的评价模型;最后,根据该系统指标层级关系,在评价过程中采用并、串行结合的计算方式,构建包含17个RB-XGBoost模型的D5000系统整体健康度评价模型。8组KEEL数据库中多类不平衡数据集的实验结果表明,与现有同类典型方法相比,所提方法的平均分类准确率最高提升了6.79%,平均提升了2.03%;某网省级D5000系统的实时采集数据验证了所提方法的有效性。