Nonintrusive load decomposition technology based on current sparsity underdetermined solution

Nonintrusive load decomposition is the key technology to realize power load monitoring. The load decomposition is realized by the underdetermined solution of the current signal, and the complete current of each independent load is obtained. The model is optimized using the user's load operating habits and converted into a one‐dimensional underdetermined problem to establish the solution model based on unit time interval to separate only two channels of signals from the acquisition signal. The optimal solution is obtained through the two‐step iterative shrinkage threshold algorithm according to the frequency‐domain sparsity of the current, so that each load is decomposed independently. The validity of the method is verified by the measured electrical data.     

基于0-1二次规划的非干预式负荷识别算法研究

居民用电信息细化对于规划居民电器使用和降低电能消耗具有重要的意义。在分析居民负荷特性的基础上,创新性地提出一种基于0-1二次规划的居民负荷识别算法,并通过改造为连续化0-1二次规划以解决离散0-1二次规划求解过程中约束条件不易处理的缺陷。基于所提出的负荷识别算法,可将单个居民家庭用电数据细分至负荷级别。测试结果表明选取合适的负荷识别指标,可以获取较高的识别精度,该算法可以应用于居民家庭中的非干预式负荷监测系统。     

基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法

随着分布式电源并网和负荷类型的日益复杂,传统配电网重构模型尚未考虑复杂的综合负荷模型。提出了考虑ZIP综合负荷模型的有源配电网混合整数线性规划方法。在辐射状配电网二阶锥潮流模型的基础上,通过线性回归法将ZIP负荷模型等效为ZP负荷模型,建立基于混合整数二阶锥规划的有源配电网重构模型。通过多面体近似将二阶锥约束进行线性化,建立基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型。在三个不同规模配电系统的仿真结果表明,基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型精度与基于混合整数二阶锥规划的几乎相同,但优化效率提高了15%~30%,具有较高的优化精度和效率。     

基于混合整数规划的电动汽车有序充电方法

提出了在满足电动汽车充电需求的基础上尽量降低充电站充电成本的有序充电控制策略。分析了电动汽车充电所需时间与用户给定时间的关系,结合用户所需充电量,以充电站电费成本与电动汽车充电欠缺量惩罚费用之和最小为目标函数,以充电功率以及充电电量为约束,根据运营模式不同分别建立了充电过程中可更换充电机与不可更换充电机的数学模型。通过仿真模拟充电站2天内电动汽车的充电需求,基于混合整数规划和启发式快速算法求解数学模型,得到2天中充电站的充电决策矩阵和每辆电动汽车的充电欠缺量,验证了所提有序充电控制策略的可行性。仿真结果表明:与无序充电方案相比,有序充电控制策略可以更好地利用充电站的资源为用户服务,有效地降低了充电成本,并且有助于电网负荷的削峰填谷。     

非侵入式居民电力负荷监测与分解技术

非侵入式居民电力负荷监测与分解技术是一种全新的监测负荷耗电细节的技术。居民用电细节监测在电力公司优化电网的规划、运行与管理,电力用户节省耗电量和电费,以及全社会把提高生态文明意识付诸实践等方面具有重要意义。在这种用电细节监测中,非侵入式方法同侵入式方法相比具有简单、经济、可靠和易于迅速推广应用等优势。从实现非侵入式居民电力负荷监测与分解的基本依据——负荷印记入手,简述了基本原理、负荷分解模型和求解方法。该项技术有望发展成为新一代智能电表的核心技术。鉴于居民电力负荷组成最为复杂,该技术亦可用于工业和商业负荷用电细节的监测。     

A nonintrusive fast residential load identification algorithm based on frequency‐domain template filtering

User‐side load monitoring is a key technology to realize smart utilization of electric power. Since the traditional intrusive load monitoring involves a comparatively large economic cost and execution complexity, this paper studies a way to rapidly identify residential power load in a nonintrusive monitoring mode. A template‐filtering‐based nonintrusive, rapid residential load identification algorithm is proposed, which is based on frequency‐domain analysis of current signals, in combination with the current model when the nonintrusive monitoring load is in operation, and by making use of the fact that the spectrum components of the current signals working independently are completely contained in the hybrid current spectrum. Characteristic currents of the various loads in the power grid are acquired a priori to establish the characteristic filter, and 0–1 valuation is performed on their spectrum components to get the template filter. The template filter is then used to filter the hybrid current signals captured in the nonintrusive mode, and the operation status of the loads is judged and determined after quantification of the filtered frequency components. For the same type of load under different operating conditions, the template filter can be commonly used. Efficiency of the algorithm is verified by making use of the actually collected power consumption data, which is able to accurately identify the load operation status. Furthermore, the algorithm is shown to be highly efficient and can be realized via fast Fourier transform (FFT), and its hardware packaging can be easily realized. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于整数线性规划的恢复子系统划分与分区方案的综合评价

大停电事故发生后若系统内含有多个黑启动电源,合理的子系统划分方案将有助于各系统协调并行恢复进而缩短恢复时间。建立以子系统间联络线最少为目标的子系统划分的整数线性规划模型;通过构造"割"约束并利用高效求解器CPLEX对模型多次求解以获取足够多的方案;建立子系统划分方案的评价指标集,并采用变异系数法对方案进行综合评价和排序;引入摇摆节点的概念对模型进行预处理,降低决策空间规模。新英格兰10机39节点系统和IEEE 118节点系统的子系统划分结果验证了所提模型和方法的有效性。     

基于随机森林的非侵入式家庭负荷辨识方法

智能量测技术是智能电网的重要组成部分,文章为增强非侵入式家庭负荷辨识算法的适用性,提出了一种负荷低频监测技术,结合居民用电行为与外部非电力负荷特征相关特性,建立一种基于随机森林的家庭负荷监测模型,在该模型中,选取常用的电气特征以及引入诸如居民负荷使用的时间特征等外部数据特征,通过互信息分析方法筛选与用电行为关联度高的多维特征量,进而采用随机森林算法对居民用电行为进行建模,从而实现对不同家庭各个类型的负荷进行有效监测。算法运行在AMPds公开数据集上,与贝叶斯分类算法进行比较,验证了所提算法的有效性。     

基于模糊线性规划的居民直接负荷控制

根据模糊数学原理,对求解直接负荷控制的一种线性规划数学模型进行了改进。结合实际情况,引入了隶属度函数,以削减系统峰荷为目标函数,选取了电热水器和空调2种典型的居民可控负荷,同时采用了全时段、单时段、两时段3种控制策略进行控制,提出了一种模糊线性规划数学模型来求解居民直接负荷控制问题。以某市夏季的典型日负荷作为算例验证了该模型的可行性。     

基于GPRS网络的电力负荷智能监控系统设计

介绍了GPRS业务的基本情况;详细描述了运用嵌入式系统构成电力负荷智能监控终端的硬件设计原理、软件工作流程,以及电力管理中心利用GPRS网络和智能监控终端实现对电力变压器现场数据采集和相关设备测控的方法;分析了智能监控终端在试运行期间出现的问题并提出了解决办法。现场实际运行正常,达到设计要求。     

基于整数线性规划的配电网故障定位容错算法

为了提高配电网馈线故障定位的速度和容错能力,提出一种基于整数线性规划模型的配电网故障区段定位容错算法。将各馈线终端单元(Feeder Terminal Unit, FTU)的漏报、误报状况和馈线状态作为决策变量,基于最小故障诊断集理论,建立计及FTU漏报、误报信息的故障定位模型。针对逻辑运算在求解大规模配电网故障区段时建模复杂、算法受限的问题,构建基于代数关系运算的开关函数,并提出一种逻辑关系线性化策略将约束条件线性化。所建模型采用具有良好数值稳定性的常规优化方法进行决策,以保证解的全局最优性。仿真算例表明,所提方法定位准确高效、容错性强,在正确定位故障馈线区段的同时能获取具体节点的漏报、误报状况,适用于多节点过流信息发生畸变的大型配电网络。     

High‐speed planning method for cooperative logistics networks using mixed integer programming model and dummy load

Adequate response performance is required for the planning of a cooperative logistic network covering multiple enterprises, because this process needs a human expert's evaluation from many aspects. To satisfy this requirement, we propose an accurate model based on mixed integer programming for optimizing cooperative logistics networks where “round transportation” exists together with “depot transportation” including lower limit constraints of loading ratio for round transportation vehicles. Furthermore, to achieve interactive response performance, a dummy load is introduced into the model instead of integer variables. The experimental result shows the proposed method obtains an accurate solution within interactive response time. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(2): 64–70, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20662     

基于需求侧响应的家庭电热水器优化调度

电热水器是家庭中极为重要的负荷,对实时电价机制下家庭电热水器的优化调度问题进行分析是非常有意义的。首先,将电热水器热力学模型归纳为一阶显式方程,并以此为基础,利用线性整数规划对电热水器的优化调度问题进行求解。然后,对不同程度的舒适区间无选择性调整方案的经济性进行了讨论。最后,探讨了基于多维度信息的综合权重排序法在有选择性舒适区间调整方案中的应用,并对两者进行了比较。仿真结果表明,调整舒适区间上下限能够明显降低调度计划的用电费用。而且,基于多维度信息的综合权重排序法能够有效选择舒适区间调整节点,在很短的调整时长内获得较好的经济效益。     

基于改进的整数规划法结合零注入节点的PMU优化配置方法

为了提高同步相量测量装置的优化速度并利用最少数量的相量量测单元(PMU),结合零注入节点的特性,提出了基于整数规划算法的PMU优化配置算法.根据电力系统全网的可观测性建立其数学模型,并考虑了零注入节点的相关特点,求解系统模型获得PMU的优化位置.对IEEE-14节点、IEEE-18节点、IEEE-30节点以及IEEE-...     

基于原-对偶内点法和混合整数规划法的机组组合问题研究

电力系统机组组合能带来显著的经济效益,随着电力市场的不断发展,在电力系统优化运行中变得尤为重要。然而电力系统机组组组合问题是一个大规模、非凸、非线性混合整数优化问题,至今仍然没有找到一种理想的优化算法。因此针对其特点,采用了原-对偶内点法和混合整数规划法相结合的算法,首先利用混合整数规划法形成伴随规划来处理离散变量,再通过内点法求解伴随规划子问题和负荷经济分配,充分发挥了两种算法在求解机组组合问题上的优势。文中对标准10机组24时段系统算例进行了仿真测试并与之前的各种优化算法进行了对比,结果表明了本文算法模型解决机组组合问题的有效性和优越性。     

基于机会约束规划的家庭用电设备负荷优化调度方法

为了解决家庭负荷优化调度中的不确定性参数问题,以非侵入负荷监测数据为基础,提出一种基于机会约束规划的家庭用电设备负荷优化调度方法。该方法采用机会约束规划方法构建了一个包含多种随机变量的优化调度模型,并结合随机模拟技术与粒子群优化算法求解决策结果。设置不同的置信水平和时变温度约束区间反映用户对约束违背容忍度与用户多样化舒适区间的选择,并讨论了两者对调度结果的影响。算例仿真结果表明,所提模型能够在随机变量扰动下为用户提供一个具有良好鲁棒性的零容忍度方案;用户也可通过损失一定的舒适度和调整温度约束区间换取经济而多样化的用电决策。     

Projected mixed integer programming formulations for unit commitment problem

The thermal unit commitment (UC) problem is a large-scale mixed integer quadratic programming (MIQP), which is difficult to solve efficiently, especially for large-scale instances. This paper presents a projected reformulation for UC problem. After projecting the power output of unit onto [0,1], a novel MIQP reformulation, denoted as P-MIQP, can be formed. The obtained P-MIQP is tighter than traditional MIQP formulation of UC problem. And the reduced problem of P-MIQP, which is eventually solved by solvers such as CPLEX, is compacter than that of traditional MIQP. In addition, two mixed integer linear programming (MILP) formulations can be obtained from traditional MIQP and our P-MIQP of UC by replacing the quadratic terms in the objective functions with a sequence of piece-wise perspective-cuts. Projected MILP is also tighter and compacter than the traditional MILP due to the same reason of MIQP. The simulation results for realistic instances that range in size from 10 to 200 units over a scheduling period of 24 h show that the projected reformulation yields tight and compact mixed integer programming UC formulations, which are competitive with currently traditional ones.     

基于整数线性规划模型的配电网故障指示器优化配置研究

为了提高配电网的供电可靠性,提出了基于整数线性规划模型的故障指示器优化配置方法。该方法以配电网小电流接地运行方式为背景,建立多分支配电线路上任意故障点所需巡线时间的数学模型,以故障指示器投资运维成本最少为目标,进而减少配电网的停电时间。该方法通过合理配置故障指示器在配电线路上的位置,确保任意故障点被精确定位的时间不大于系统允许带故障运行时间,最大限度地保证用户供电可靠性。最后,针对江苏某实际10 kV配电系统进行算例分析。测试结果表明,所提模型能够实现不同故障点在系统允许带故障运行时间内的精确定位,并有效降低故障指示器的投资运维成本。     

基于改进型动态规划算法的厂级负荷优化分配

在详细介绍了实行厂级负荷优化分配的重要性后,着重论述了用于火电厂厂级负荷优化分配的一般动态规划算法并指出其不足,提出了一种改进的动态规划算法,它根据经验所形成的策略来变换步长,再对不同步长下的所求解进行二次寻优,基本上克服了因步长选取不当而带来的非最优化问题.案例表明：改进型动态规划算法效果良好,具有不错的工程应用价值.     

基于PCA-LSTM算法的非侵入式负荷辨识方法

了解用户负荷分布特征是智能电网建设的重要部分,非侵入式负荷监测(Non-Intrusive Load Monitoring, NILM)以其便捷、高效、成本低的优点被电力系统工作人员广泛认可。文中提出了一种基于长短期记忆网络的NILM方法,通过采集用户电力入口处的电流波形并进行数据处理,得到用户的负荷特征数据。使用主成分分析手段,减少负荷特征数量,提高运算效率。使用擅长处理连续数据的长短期记忆网络模型,在划分好的验证集与测试集上对模型优劣进行评价,以获得最优参数模型。预测实验结果显示,文中所设计的非侵入式负荷监测方法可以对包括小功率用电器在内的家用电器进行准确辨别。