基于自适应分段云模型的单相用户相别辨识方法

针对低压配电台区拓扑结构中相别关系错误的问题,利用台区配电变压器低压侧相电压序列和用户电压序列的相似性,提出了一种基于自适应分段云模型的单相用户相别辨识方法。首先,利用云模型的数字特征刻画电压序列的数据分布;然后,利用自适应分段云模型算法自适应地确定电压序列的分段总数以及每个分段的起始时刻和结束时刻;最后,计算电压序列分段云模型的相似度,确定用户与台区配电变压器的相别关系。该方法不受台区拓扑结构和负荷变化的影响,具有通用性;与现有相似性算法相比,该方法针对台区配电变压器三相电压很接近的情况相别辨识结果区分度更好、准确率更高。算例仿真和实例分析验证了所提方法的有效性。     

低压直流配电网主动限流控制及保护方案

低压直流配电网直接面向电力用户,其短路故障对供电可靠性造成严重影响。电力电子变压器具备主动限流能力,能够改善低压直流配电网的故障运行性能。文中针对低压直流配电网短路故障,提出了一种电力电子变压器的主动限流控制方法。结合各类低压直流变换器的接口特点,分析了电流故障分量的方向性特征。基于此,构建了低压直流配电网的保护方案。该方案无须借助通信系统和附加边界元件,能适用于不同的电网结构。仿真试验验证了主动限流控制方法及保护方案的正确性和有效性。     

考虑光伏出力相关性的主动配电网薄弱环节识别

随着大规模分布式光伏的接入,中低压配电网出现了电压越限、潮流反送等问题,为有效识别含分布式光伏配电网的薄弱环节,提出了考虑分布式光伏出力相关性的概率潮流计算,基于Copula理论和联合分布拒绝采样产生光伏出力相关场景,综合考虑网架状态薄弱和结构薄弱两方面特征建立评估指标体系,有效实现节点和线路的风险刻画。一方面,提出了基于改进重复潮流的主动配电网元件状态薄弱评估指标;另一方面,改进了主动配电网元件的结构薄弱性评估指标,并针对含大规模分布式光伏的配电网提出了基于最小二乘支持向量机的薄弱环节识别方法。最后,通过区域配电网实际数据和仿真算例验证了所提方法的有效性。     

数据赋能低压配用电系统精益化运行的关键技术与算法

随着人工智能和大数据技术的发展,合理高效地分析电力数据可以赋能电网业务以提升其工作成效。同时,智能采集装置提供了海量计量数据,为数据赋能低压配用电系统精益化运行打下了坚实基础。为更好地总结低压配用电系统精益化运行的研究成果和启迪思路,根据现有业务将低压配用电系统精益化运行主要分为计量采集设备质量评估与计量数据异常监测、用户相位关系识别与三相不平衡治理、低压台区户变关系和拓扑关系识别、用户异常用电和窃电行为检测、客户侧用电服务评价5个方面,分别介绍了数据赋能低压配用电系统精益化运行中的关键技术及算法,并给出了目前研究的不足和未来的展望。     

基于图注意力网络的配电网超分辨率量测生成方法

针对配电网中量测布局不均、精度不足等问题,提出了一种基于图注意力网络的配电网超分辨率量测生成方法。该方法可提高配电网状态量时空分辨率,且具有拓扑泛化能力,可适应配电网重构拓扑工况,以最小化量测采集实现配电网高精度状态感知。所提方法通过注意力机制学习节点电气状态量之间的关联关系,将潮流约束加入模型训练中并设计了模型训练所需的最小拓扑集,避免对训练样本数据的过拟合,提高生成模型泛化能力。最后,通过IEEE 33节点和IEEE 123节点标准配电网算例验证了所提方法的有效性。     

基于图强化学习的配电网故障恢复决策

针对配电网拓扑变化时启发式等算法在配电网故障恢复决策中求解效果与适应性变差的问题,提出了一种基于图强化学习的故障恢复决策方法。首先,利用图数据表征故障恢复中的决策信息,包括配电网拓扑结构与电气特征信息。然后,在图强化学习模型中设置前置图神经网络接收图数据输入,应对故障恢复过程中配电网的拓扑变化。最后,由内嵌图神经网络的强化学习智能体输出最终故障恢复策略以提高决策速度。采用改进的PG&E 69节点配电网算例进行验证,结果表明所提算法求解速度达到毫秒级,较启发式和遗传算法在求解效率上提高了6%～7%,故障恢复策略的负荷恢复率也更高。     

基于低压柔直的末端电网能源互联与能量微循环系统

“双碳”目标下大规模分布式光伏和电动汽车充电桩等零碳、低碳要素接入低压配电网,对末端电网可靠、稳定、经济运行提出了挑战。文中基于低压直流技术实现配电变压器台区间柔性互联与功率灵活互济,构建末端电网在新型电力系统下的新形态,通过能量微循环解决当前末端电网的一系列问题。首先,对低压柔性直流互联的一次拓扑结构、二次组网方式进行了介绍,以满足不同低压配电网资源禀赋情况与差异化需求。然后,对末端能源微循环的若干功能形态进行阐述,以实现不同台区间均载、故障快速转供的运行目标。最后,对中国目前开展的工程情况进行了总结,并详细介绍了中国首套低压柔性互联与能量微循环工程,工程运行情况验证了该系统可有效提升末端电网运行的可靠性与经济性。     

面向台区三相不平衡治理的自动换相装置选址定容规划

低压配电台区三相不平衡治理有利于解决台区线损过高、供电质量差等问题,对提升台区的经济运行水平具有重要意义。与此同时,低压负荷自动换相装置的安装应用使台区三相不平衡治理更加灵活。在此背景下,提出了面向台区三相不平衡治理的低压负荷自动换相装置选址定容规划策略。首先,分析基于换相装置切换的台区三相不平衡治理模式,对参与三相不平衡治理的用户进行划分并定义三相不平衡度指标。然后,建立以换相装置系统建设成本与各场景总运行费用之和最小化为目标的低压负荷自动换相装置选址定容规划模型,以确定自动换相装置的最优安装位置与容量。最后,以某低压台区为例验证所提模型的有效性。     

基于新能源消纳边际贡献的用户绿电份额评估方法

提升新能源消纳能力是新型电力系统最重要的目标。从需求侧入手,有待研究一种用户绿电份额的评估方法,进而引导激励广大用户更多地消费绿电。为此,提出基于用户时序用电曲线对新能源消纳边际贡献的绿电份额评估方法。首先,基于与用电量级无关的负荷轮廓线形状定义并推导了新能源消纳边际贡献指标;其次,分别考虑纯负荷类用户和具有可调负荷、储能及分布式能源的产消者园区用户,基于边际贡献指标提出了绿电份额评估方法;最后,构造多种不同类型的用户进行绿电份额的评估,并通过算例验证了绿电份额评估方法的合理性。结果表明,园区用户可通过提高净负荷形状与系统新能源发电趋势的相似度、消纳本地新能源、合理优化可调负荷与储能运行方式等提升园区绿电份额,进而提升全网新能源消纳能力。     

集成电压补偿与无功支撑能力的并网变换器拓扑优化及控制

针对传统串联型电能质量治理装置利用率较低、可靠性较差,而并联型电能质量治理装置解决电压波动问题的能力有待进一步提升的问题,提出了一种集成电压支撑与无功调控能力的多功能并网变换器(MF-GCC)。电网电压波动时,MF-GCC工作于串联接入模式,实现电压调节功能。电网电压正常时,MF-GCC工作于并联接入模式,实现网侧单位功率因数运行。与传统串联接入型电能质量治理装置相比,MF-GCC仅多了一个开关和一个耦合电容,即可实现串联和并联接入型电能质量治理装置功能的有效集成。此外,在系统故障时,MF-GCC有源部分的端口电压钳位为零,故障电流被遏制,MF-GCC自身及其接入电网的可靠性均得到了提升。文中详细分析了MF-GCC的拓扑结构、工作原理、控制策略及参数设计。仿真与实验结果验证了所提拓扑结构与控制策略的有效性和可行性。     

基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型

当自然灾害等极端事件发生时,配电网可能受到严重破坏,引起大停电事故并造成重大经济损失。为了有效地减少由极端事件引发停电造成的经济损失,文中提出了基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型,利用多种分布式电源和储能系统快速恢复重要负荷,提升配电网韧性。基于不同类别电力用户停电损失的间接评估方法,建立了最小化用户停电损失的目标函数,并针对孤岛融合提出了改进辐射状拓扑约束,实现孤岛数目的在线优化。结合多种配电网供电恢复约束,将包含不同类型分布式电源和储能系统的配电网多时间段故障恢复问题建模,并线性化为混合整数线性规划模型。最后,通过改进的IEEE 33节点配电系统算例和仿真验证了所提模型的有效性。     

面向新能源就地消纳的园区储能与电价协调优化方法

为促进园区新能源就地消纳,充分利用电价的优化调节能力和储能作为灵活资源的调节手段,提出一种储能与电价协调优化方法,构建双层源荷储协调优化模型以提高新能源就地消纳能力。首先,上层优化模型根据预测的净负荷功率曲线对分时时段进行划分,以园区运营商收益最大为目标对分时电价进行优化;其次,在下层优化模型中计及储能电池的容量损耗,综合考虑运营商成本和新能源消纳能力,以新能源就地消纳率最大为目标对储能进行优化配置。在此基础上,提出飞蛾火焰优化-粒子群优化（MFO-PSO）智能优化算法对模型进行求解。最后,算例分析验证了所提方法能够有效促进新能源就地消纳,并提高储能配置的经济性。     

配电网用户侧异构电力物联设备运行安全管控分析

随着配电网用户侧异构电力物联设备(UPID)接入电力系统的规模进一步扩大,给电力系统带来了一种新型的安全威胁——需求侧操控攻击。在此背景下,电力系统有必要对配电网UPID进行运行安全管控。为此,将软件定义网络（SDN）融入电力信息物理系统,提出一种针对配电网UPID控制指令的动态路由策略。首先,针对海量的设备数据,在各变电站部署边缘计算服务器;其次,考虑控制指令关联运行功率、动态信用以及电力系统网架结构等因素,构建一种三阶段的动态路由策略;最后,利用SDN控制器对控制指令实现就地控制。仿真结果表明,所提基于SDN的动态路由策略通过拒绝转发低信用的控制指令可有效避免大规模配电网UPID异常动作给电力系统带来的恶意影响,为电力系统抵御需求侧操控攻击提供一种解决思路和实施方案。     

基于商用密码的新能源集控系统内生安全研究

新能源集控系统跨地域部署,点多面广,面临来自网络空间的不确定性动态攻击风险。利用模糊层次分析法分析新能源集控系统的安全风险。针对非法遥控、非法访问等高危安全风险,从内生安全角度研究系统安全防护方法,提出国产密码技术与DL/T 476—2012规约深度融合方法,用于远程数据通信,并对数据验签、解密失败行为进行安全审计,根据审计结果屏蔽恶意攻击。在数据加密过程中,提出基于Linux随机数生成器(LRNG)的“一次一密”SM4秘钥生成方案,降低了秘钥泄漏风险。编写的程序搭建实验环境对所提方法进行验证,验证结果表明所提方法是可行有效的。     

弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法

并网逆变器通常使用锁相环获取电网电压同步信息。在弱电网中,电网阻抗不可忽略,公共耦合点处的电压扰动使得锁相环输出相角存在偏差,从而影响对并网电流的控制,不利于并网逆变器的稳定运行。为抑制锁相环引入的扰动、增强并网系统的稳定性,提出一种基于非理想广义积分器的改进小信号补偿控制方法。首先,在dq坐标系下建立考虑锁相环影响的LCL型三相并网逆变器小信号模型。然后,分析加入小信号补偿前后并网逆变器等效输出阻抗的变化特征,针对小信号补偿方法对稳定裕度的提升效果随频率升高减弱这一问题,在小信号补偿的基础上加入微分补偿通路,微分项由非理想广义积分器等效替代。在电网阻抗宽范围变化时,采用所提方法可以确保并网逆变器始终保持良好的稳定裕度,增强了并网逆变器的稳定性和动态性能。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

考虑储能用户与新能源双边交易调峰服务的电力系统联合运营模式

新能源并网规模的不断扩大和并网容量的大规模增加给电网的调节能力和新能源消纳问题带来了严峻的挑战,采用储能系统参与调峰是推进新能源发展的重要手段。为此,提出了综合考虑储能用户满意度和新能源调峰需求的电力系统双边交易联合运营模式和交易模型,以各方综合效益最大为目标,建立新能源侧、电网侧和用户侧的投标和出清模型,其中储能用户与新能源于日前完成双边交易以直接减小电网的调峰服务压力,最终由电网侧的储能消纳剩余新能源出力。算例仿真结果表明,所提运营模式不仅有效地调动了用户主动调峰的积极性,还减小了电网侧储能的调峰压力,在促进新能源发展和保障电力系统稳定运行方面具有重要意义。     

基于图卷积网络的微电网拓扑辨识

微电网控制器需要及时获取正确的网络拓扑结构,以调整其控制策略,保证微电网稳定安全运行。针对现有电网拓扑辨识方法中辨识准确度低和实时性差的问题,文中提出了一种基于图卷积网络的微电网拓扑辨识方法。首先,将微电网拓扑抽象成线图。然后,根据微电网拓扑的节点特征提取微电网线路的边特征,作为线图的节点特征。进而,利用抽象后线图的邻接矩阵和节点特征训练图卷积网络,得到微电网拓扑辨识模型。最后,通过实验数据验证了所提拓扑辨识方法的有效性。     

基于SOP有功-无功协同的低压配电网末端电压越限治理

分布式电源具有出力波动性,且接入位置分布不均,其高比例、规模化接入低压配电网将引发线路末端电压越限问题,如何充分利用配电一次设备对配电网的调节能力实现快速灵活调压是提升配电网对分布式电源消纳能力的关键。文中基于智能软开关(SOP)构建了柔性互联配电网,并提出一种基于SOP有功-无功协同的调压方案,相比于现有的储能系统有功调压和设备无功调压方案,在同等装置容量下具备最佳的电压调节性能,可大幅提升配电网对分布式电源的消纳能力。由于SOP的有功功率传递会同时影响互联线路电压,依据各馈线末端固有电压水平划分配电网运行模态,有机结合SOP内部储能装置,提出基于SOP多模态协同的调压控制策略,可同时实现互联配电线路的末端电压越限治理,且该方案可灵活推广应用到多端柔性互联场景。通过所搭建的柔性互联配电网仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

面向负荷管理过程的工业用户安全用电风险态势感知方法

为评估工业用户内部负荷设备受调控时存在的风险态势并加以防范,基于态势感知技术,提出了一种面向负荷管理过程的工业用户安全用电风险态势感知方法。首先,基于工业用户负荷设备的历史出力数据和故障率,训练贝叶斯长短期记忆网络(longshort-term memory,LSTM)模型预测风险传播时刻的对应值;然后,类比SI(susceptible and infective)模型,提出了考虑负荷不确定性的风险传播模型;其次,从负荷设备自身安全风险、生产过程风险和经济损失风险3个角度提出了工业用户安全用电风险态势呈现指标体系;最后,基于风险传播模型和指标体系,有效实现工业用户内部负荷设备调控对象优选和指导风险防控方案制定。采用钢厂工业用户进行仿真算例分析,验证所提方法的合理性和有效性。