基于配电自动化实时数据和数字仿真的智能调度分析决策关键技术

正本技术针对城市配电网规划能力、电网运行调度能力提升问题,围绕城市配电网规划、安全可靠调度运行的辅助决策及相关技术验证的需要展开研究。通过城市配电网网架扩展规划方案多阶段的演化评估方法,故障研判与识别、合环潮流计算、多目标网络重构、配电网风险评估等     

基于网络简化和深度优先遍历的配电网路径搜索算法

供电路径分析在配电网分析中有着重要作用,但实际中配电网往往结构复杂,在搜索供电路径前需对配电网模型进行适当的简化处理。文中提出一种基于公共信息模型(CIM)的配电网网络模型简化方法,以及在其简化结果上的一种基于深度优先遍历的配电网路径搜索算法。首先,将配电网模型存储在图数据结构中,利用图论算法进行网络简化。随后,通过路径搜索算法搜索得到负荷节点的所有供电路径,并经过分类得到3类路径集合:按电源分类、按路径终点负荷分类和按路径经过支路分类的路径集合。该路径搜索算法可用于配电网拓扑结构和支路通断状态等配电网分析描述中。最后,以某省会城市的一个实际配电网架和IEEE 123节点系统为例,分别验证了网络简化方法和路径搜索算法的有效性和实用性。     

面向隐私保护基于联邦强化学习的分布式电源协同优化策略

针对分布式电源优化调度面临的隐私保护和实时决策问题，提出了基于联邦强化学习的多智能体分布式协同优化策略。首先，构建了基于联邦强化学习的配电网分布式协同优化框架，利用联邦学习避免在多智能体深度强化学习过程中泄露隐私数据。在此框架下，提出了多智能体约束策略优化方法，利用离线训练缩短在线决策时间，支持智能体实时分布式决策。同时，该方法为智能体构建了考虑潮流方程等约束条件的可行域，允许智能体在训练过程中自由探索，提高了收敛速度，并确保实时调度策略满足电力系统安全运行约束。最后，通过算例进行仿真验证，结果表明离线训练时各智能体仅利用局部信息即可实现全局优化，并保证了实时决策和调度策略的安全性。     

深度优先搜索算法在配电网停电管理的应用

配电网原有的停电管理决策方式缓慢、加之有的资料不全,有一定的盲目性,质量不高,停电效果不佳,最终影响到客户满意度,为改变这以现状需要一系列客观科学的数据来支持决策。基于配电网数据庞大的数据,利用深度优先搜索算法从配电网数据中提取相应数据,可以很好的辅助停电管理中的停电范围分析及转供电方案决策。     

智能配电网优化调度设计及关键技术

含多类型分布式电源和多样性负荷的智能配电网迫切需要优化调度以实现各种资源的优化配置,近些年配电自动化系统和信息系统的建设也为配电网优化调度的实现提供了基础。根据智能配电网实际需求,文中提出了配电网优化调度设计框架,以实现对智能配电网多种元素的全局优化调度。首先分析了配电网态势感知和配电网运行趋势分析两个配电网优化调度基础技术,然后提出了配电网优化调度的总体目标,给出了配电网优化调度的框架设计和基本功能,主要包括优化手段、优化内容、人工决策等方面,并分析了实现配电网优化调度的6项关键技术。     

吉林电网在线静态安全辅助决策实用化方案

在线静态安全辅助决策是智能电网调度技术支持系统重要组成部分,旨在提高调度人员对于电网运行风险的预控能力。针对目前在线静态安全辅助决策计算模型存在的不足,结合吉林电网网架及电源结构特点,提出了一种多条件约束的静态安全辅助决策实用化建模方案。该方案在考虑潮流安全约束及控制变量约束的基础上,充分考虑机组供热出力限值、低压小电源功率及联络线潮流值对控制策略的影响,确保辅助决策给出的控制策略符合调度运行人员的操作习惯。吉林电网算例计算结果表明,采用该实用化方案的辅助决策更符合调度实际,实用性、可操作性更强。     

基于并行禁忌搜索算法的配电网重构

为更好地实现配电网重构,引入了分治法,进而提出了采用并行禁忌搜索算法实现重构的方法.将配电网简化为只含支路组的环网,并给出了配电网重构的必要条件.重构时,首先选择断开的支路组,采用深度优先搜索算法形成父子链表;然后引入可降低复杂度的分治思想,以可断开支路组为解空间进行分组,应用多处理器进行并行禁忌搜索.算例结果验证了该方法的有效性.     

快速实用的配电网电容器优化投切算法

利用深度优先搜索算法将配电网分解为多棵局部树,在局部树中采用无功就地平衡原则缩小了电容器投切的解空间,并取损耗最小方案为优化方案。由于局部树组中局部树根节点的处理与实际情况不符,提出通过增加部分电容器投入组数来快速优化局部树组的方法。局部树和局部树组优化过程中采用了前推回推法计算系统潮流,保证了算法的快速收敛。以IEEE69节点和409节点网络为算例,验证了该方法的有效性。     

基于深度强化学习算法的“电网脑”及其示范工程应用

可再生能源、电力电子设备渗透率持续增大以及大功率交直流混联,电网的动态性、随机性和不确定性显著增强,给电力系统安全稳定运行带来新的挑战.为更有效解决电网中出现的电压、潮流快速波动而导致的安全问题,提出一种基于最大熵深度强化学习算法的智能电网调控辅助决策方法,同时考虑多种控制目标,对电网运行方式进行在线优化控制.该方法将电网调度控制决策建模为马尔科夫决策过程,训练多线程智能体,并采用周期性在线训练机制对智能体的控制性能进行不断提升.基于该方法所研发的辅助决策原型软件部署在国网江苏电力调度控制中心,可与电网调度控制系统环境直接交互,自主学习且不断提升智能体调控决策能力.训练好的智能体可针对电压越限、联络线潮流越限、网损等综合控制目标在毫秒级时间内给出有效控制策略.     

“源-网-荷”相协调的主动配电网经济调度

作为智能配电网的发展方向,主动配电网集成了丰富的可控资源,主动配电网优化调度应统筹协调、综合利用各种资源,以促进网络优化运行和绿色能源消纳。本文提出了一种"源-网-荷"相协调的主动配电网经济调度方法。以分布式电源、储能、灵活网络拓扑、柔性负荷削减与平移为调度的控制手段,计及购电成本、损耗成本、需求侧管理成本,建立了以配电网运行成本最低为目标的经济调度模型。应用改进和声搜索算法进行模型的求解。最后,通过算例分析验证了所提调度方法的正确性和有效性。     

一种新的节点注入电流三相潮流算法

随着现代电网的不断发展,特别是智能电网的提出,使得配电网的重要性越来越突出。对于发电和输电而言,配电网络是保障供电可靠性、安全性的最主要环节,也是落实智能电网的核心环节。由于配电网三相参数不对称,使得应用成熟的对称分量法解耦失去优势,配电网网络模型应采用ABC全耦合的相分量模型,及有必要对配电网进行三相潮流计算,然而传统的潮流计算方法不适应配电网潮流计算的特性。本文提出一种新的节点注入电流潮流计算方法,该方法具有很广适应性,不管是传统的辐射状网络、复杂的环状网络还是含分布式电源的配电网络。文中对IEEE33节点配电系统进行仿真,验证所提出算法在配电网潮流计算中的实用性和有效性。     

配电网智能调度模式及关键技术

分布式电源、微电网、储能装置、电动汽车充放电设施接入配电网运行改变了配电网能量平衡的模式,为了推进智能电网建设,在分析配电网及其调度控制特点的基础上给出了配电网智能调度目标和调度对象。为实现配电网的高效运行,提出基于配电网络、电源和负荷互动的多维多阶段递进式配电网智能调度模式,给出了配电网智能调度系统的功能结构。提出为实现配电网智能调度系统必须解决的关键技术,探索了配电网调度的发展趋势,给出了相关研究方向。     

基于无向生成树的并行遗传算法在配电网重构中的应用

随着以风电、光伏为代表的不可控型分布式电源在配电网中的渗透率日益提高,分布式电源出力的不确定性成为配电网重构中必须考量的重要因素。因此建立了以系统网损最小为目标,计及潮流方程、节点电压、支路潮流和配电网开环运行约束的配电网重构随机优化模型。模型以机会约束描述节点电压和支路潮流约束,采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛法随机潮流进行检验。提出了基于无向生成树的并行遗传算法以实现配电网重构模型的并行求解。IEEE 33节点系统的测试结果验证了模型的合理性,并将所提出的算法与基于无向生成树的遗传算法、粒子群优化算法、蚁群搜索算法和改进和声搜索算法进行比较,验证了其高效性。     

典型配电网合环潮流分析及控制对策

在电网调度运行中,控制电磁环网的合环潮流是调度人员的一项重要任务。以叠加原理及戴维南等值原理为基础,分析影响配电网合环均衡潮流的主要因素。对青岛市区一典型配电网合环潮流进行分析计算,提出控制合环均衡潮流的对策,对于调度人员控制配电网合环潮流具有指导意义。     

一种基于广度优先搜索配电网潮流计算的改进编号方法

为简化大规模配电网络编号步骤和提高潮流计算速度,在广度优先搜索编号的基础上,提出了改进的节点编号方法。此方法对于新增分支并不需要考虑同级网络的分支数,只需在父节点的基础上直接添加编号,应用配电网络的代数方程计算出配电网络各台区节点电压值和功率分布。经VBA预处理和Matlab编程对5级中压开式配电网络进行潮流计算测试,整个配电网潮流计算结果在满足配电网潮流计算精度要求的前提下,相比改进前广度优先搜索编号方案计算速度快,验证了该编号方案的有效性和实用性。     

基于前推回代法的多供区互联配电网潮流计算

随着柔性多状态开关(SNOP)的出现和应用,现代配电网多电压等级、多平衡节点的供区互联运行模式将成为常态。这将使得配电网出现合环且多环运行,也使得在线优化调度运行成为可能,因此,对于多供区多馈线互联的大规模配电网的潮流计算方法提出了新的需求。文中通过将实际工程中采用SNOP互联合环运行的大规模多平衡节点配电网络,依据每个平衡节点所辐射区域对多环进行拆解,进而实现对配电网的分块处理,然后基于广度优先搜索算法对节点进行分区分层编号,同时,采用改进的前推回代法,针对SNOP的PV运行模式,通过无功分摊法预估PV节点的无功功率初值,再由功率相加法得到PV节点的无功功率变化量,将其转化为前推回代法可处理的PQ节点。最后,通过某地实际396节点配电网的潮流计算结果表明所提方法有效且快速。     

一种求解环状配电网潮流的分析方法

针对目前配电网的辐射状和弱环的特点,在已有的辐射状配电网的前推回代算法和多端口理论的基础上,本文提出了一种求解环状配电网潮流分析方法。该方法首先利用叠加原理将带环配电网进行分解为两个不同的网络:不含环状结构的纯辐射状网络和不含辐射状结构的纯环状网络。然后对两个不同的网络分别进行潮流计算,最后将两次潮流计算的结果进行叠加并迭代求解,从而最终得到整个网络的潮流。在文中对不含环状结构的纯辐射状网络采用了前推回代潮流算法,而对于不含辐射状结构的纯环状网络则采取最基本的回路电流法来进行潮流计算。为了证明此方法的有效性与实用性,采用了36节点和123节点配电网络两个不同规模的算例系统进行了计算,从计算的结果对算法进行了验证。     

计及电压风险感知的交直流配电网优化调度

为有效适应交直流配电网分布式光伏和负荷不确定性波动带来的电压安全问题,提出一种计及交直流配电网电压风险感知的优化调度方案,该调度方案包含日前和日内两阶段.日前决策调度以经济性为目标制定运行计划.日内风险调度考虑分布式光伏和负荷超短期波动特性.基于超短期预测概率信息,使用结合Nataf变换的随机响应面法进行概率潮流计算,并根据概率潮流结果建立电压风险感知体系.日内以配电网电压安全运行风险最小为目标,调整日前调度方案中部分灵活迅速调控设备的运行计划.最后,通过交直流配电网混合整数二阶锥模型对调度计划进行求解,并通过算例验证了所提方案的有效性.     

含智能负荷和分布式能源接入的配电网调度研究

在配电网调度中引入智能负荷,有助于充分利用新能源发电和减少调度备用机组。归纳分布式能源发电和负荷特点,介绍了智能负荷及其在配电网调度中的应用。针对新能源分布式特点,在含分布式能源接入的配电网调度中采用多智能体系统。多智能体系统所具有的协调性可以取得良好的配电网调度效果,而且单个智能体也可以利用自身的自主性和学习经验参与配电网调度。设计了基于多智能体技术的配电网调度控制系统和实现流程。采用含分布式能源接入的配电网算例,验证智能负荷在配电网调度中的有效性。     

考虑合环约束的配电网重构方法

为避免用户停电,配电网合解环操作是电网调度部门通过重构调整运行方式的重要手段。文中建立了考虑合环约束的配电网重构模型,模型以线损最小为目标,同时考虑了正常运行方式和合环运行方式下的节点电压和线路功率限值约束。提出改进的贪婪自适应搜索算法求解所建模型,采用基于戴维南等值定理的配电网合环潮流算法验证合环安全性。该方法可求得配电网重构的具体合环操作步骤,确保重构过程中无新用户停电。两个系统算例的计算结果验证了所述方法的正确性和有效性。