智能全景系统概念及其在现代电网中的应用体系

伴随着大数据、人工智能等战略新兴信息技术的发展,人类社会逐渐进入到万物互联的智能化时代,信息物理系统和网络强国已成为大国战略竞争的制高点,亟需发展和建立万物互联形态下现实物理系统的智能分析与精准决策理论框架体系。首先,针对某种可观测的现实系统,提出具有通用泛在意义的智能全景系统设想,详细阐述了其基本概念、核心内涵、建设目标等,以期提高现实物理系统的可观性、可控性和可塑性。进而,以现代电网作为典型工业物联网行业应用场景,提出智能全景电网基本概念、宏观功能框架及智能调控大脑内核。在此基础上,以信息驱动的复杂电网时空动力学行为智能认知与协同控制为核心主线,系统性部署了智能全景电网各层面的基础理论体系与关键技术。最后,给出了智能全景电网工程实用化的时空大数据平台架构及建设实施方案,为实现互联大电网的智能分析和精准控制提供有力支撑。同时,为贯彻落实网络强国、数字中国、智慧社会等国家战略贡献价值理念和工程经验。     

时空大数据环境下的大电网稳定态势量化评估与自适应防控体系构建

广域测量系统实测信息及故障集仿真结果构成了电网时空大数据,如何采用大数据技术对它们进行快速、高效地挖掘,实现大电网在线安全评估与防御是智能电网核心目标之一。从电网广域时空量测信息角度,解释了电网时空大数据的内涵,提出大电网在线稳定态势评估与自适应防御体系(stability situation assessment and adaptive defense control system,ST-SADC)的整体架构及关键技术。ST-SADC以大数据分析与处理为底层技术支撑,基于广域时空量测信息实现大电网稳定态势量化评估及主导环节的反映射虚拟建模,进而实现轨迹型自适应防御控制。针对当前技术现状,讨论了ST-SADC循环递进式研究路线。该体系可进一步提高广域时空量测信息的挖掘深度和广度,最终提升大电网轨迹型智能化预警和防控能力。     

特高压交直流电网系统保护及其关键技术

中国特高压交直流电网发展过渡期,电网特性持续发生重大变化,传统的安全稳定防御技术和措施难以适应,亟须对电网安全防控体系进行提升。在梳理电网大的特性变化基础上,分析了适应特高压交直流电网实践的“系统保护”的必要性及需求。提出了系统保护的体系设计,包括设计思路、总体构成、具体措施等。提出了系统保护关键技术,并着重介绍了全景状态感知、实时决策与协同控制、精准负荷控制技术的需求及框架。最后,简述了国家电网在系统保护建设上的实施方案,为特高压交直流大电网安全稳定运行控制提供了解决方案。     

基于智能电网调度技术支持系统的电网运行安全风险在线防控

在国家电网公司范围内省级及以上调度中心,建设了智能电网调度技术支持系统,实现了基于确定性的电网安全稳定分析。研究基于智能电网调度技术支持系统进行电网运行安全风险在线防控的相关问题。分析了电网运行安全风险在线防控对基础信息和分析决策功能的要求;分析了智能电网调度技术支持系统为实现电网运行安全风险在线防控提供的基础,包括基础平台、基础信息和分析决策支持等方面;提出了电网运行安全风险在线防控在智能电网调度技术支持系统中的定位,分析研究了基于智能电网调度技术支持系统实现电网运行安全风险在线防控的技术方案,提出了电网故障概率在线评估、电网运行安全风险在线评估和电网运行安全风险在线控制辅助决策的功能要求、输入输出信息和关键技术。     

面向智能全景电网的虚拟负荷概念及其应用

伴随着大数据、人工智能及能源互联网等战略新兴产业的发展,具有全息状态感知、全态量化评估、全程精准控制、全域智能交互功能的智能全景电网是电力系统发展新形态.充分发挥新型信息产业技术优势,建立多元、异构、灵活、智能的负荷管理系统,是实现智能电网安全经济运行和精准控制的关键.然而,传统的电网负荷管理模式大多强调电网与用户之间...     

印度大停电事故分析与启示

印度“7.30” “7.31”;2次大停电事故,暴露出电力管理体制、调度防控体系和电网规划建设等方面诸多问题。介绍了印度能源电力的发展概况,分析了2次大停电的直接原因：各个区域内系统频率过低以及进一步的功率振荡等原因导致电力系统崩溃;结合印度电力工业现状深刻剖析了印度大停电的深层次原因与教训：以统一规划、统一调度、统一管理为手段的大电网安全防御与运行（营）控制体系薄弱。透过印度大停电事件,对我国电力发展和电网安全提出了有关启示与建议。     

风光火打捆多直流弱送端电网安全稳定防御系统研究

风光火打捆多直流弱送端电网新能源占比高、直流外送规模大、系统转动惯量水平低,交流网架承载能力弱,功角、频率、电压稳定问题突出。文中在总结西北电网风光火打捆后新的特性基础上,分析了当前电网安全运行面临的问题,指出现有感知、控制手段的不足。重点研究了风光火打捆多直流外送电网安全稳定防御系统的构建方案,阐述了防御系统的主要功能,即同步稳定控制、频率控制、全过程电压控制等,介绍了多资源广域协调控制和新能源全景监控等关键技术。评估效果表明,防御系统建成后可有效应对特高压直流的故障冲击,有效阻断连锁反应,提升西北电网的安全稳定运行水平,指导风光火打捆多直流弱送端电网的控制技术发展和工程实践。     

大数据在智能电网领域的应用

近年来,世界各国都开展了智能电网的研究工作。智能电网的最终目标是建设成为覆盖电力系统整个生产过程,包括发电、输电、变电、配电、用电及调度等多个环节的全景实时系统。而支撑智能电网安全、自愈、绿色、坚强及可靠运行的基础是电网全景实时数据采集、传输和存储,以及累积的海量多源数据快速分析。因而随着智能电网建设的不断深入和推进,电网运行和设备检/监测产生的数据量呈指数级增长,逐渐构成了当今信息学界所关注的大数据。主要阐述了大数据在智能电网中的应用领域及面临的挑战,为今后大数据在电网领域中的应用提供借鉴。     

广东电网运行关键技术问题及应对措施

介绍广东电网的现状和结构特点,从电网安全稳定控制、安全防御系统建设、抑制短路电流过快增长、把握交直流混联电网运行规律、解决区域互联电网低频振荡问题、建设用地紧张及输电瓶颈现象、自然灾害频发使电网运行风险加大等方面,阐述目前广东电网运行中存在的关键技术问题,同时提出具体应对措施或防御对策.指出建设现代化大电网必须高度重视影响电网快速发展的关键技术问题,及时化解电网运行风险,提高安全稳定控制水平.     

电网海量故障全景数据的远程监控方法研究

由于个别地区电网系统运行情况复杂,当前电网故障全景数据监控方法容易受到采集信息的干扰,其监控精度较低、可靠程度不高。为此,提出一种新的电网海量故障全景数据的远程监控方法。设计电网故障全景数据监控系统,并将其安装在架空的输配电线路上以及城网的地埋电缆中,用于监控电网故障全景数据,通过故障全景数据的检测方法实现故障指示器的软件设计。采用5类监控手段建立保护熵并获取相对保护熵,将相对保护熵作为依据,提出两个判据对电网故障全景数据进行判断,以实现电网海量故障全景数据的监控。实验结果表明,将所提方法应用于某地区电网海量故障全景数据监控中,不仅可靠性高,而且经济损失少、监控精度高。     

考虑模型与数据双重驱动的电力信息物理系统动态安全防护研究综述

数字革命的到来使智能电网运行安全防护问题从单一的物理层面防护扩展至信息物理协同防护,先进的网络安全威胁将会对电网物理侧造成严重影响.高效、可靠、实时的电网协同安全防护方法是智能电网发展的核心基础支撑.回顾了国内外相关研究.针对电力信息物理系统的内涵特征,提出了模型与数据双重驱动下的智能电网动态安全防护闭环控制思想,具体...     

山西超特高压电网自动化信息智能模式分析

将电网信息集成到山西超特高压调控中心平台,并通过调控一体化平台,运用多个数据信息平台和分析软件,能够全景观测山西超特高压电网的实时运行状态,并对实时数据进行全景监测分析,可以及时对电网异常信息进行监测分析,可靠保证电网安全运行。     

“大电网安全稳定协调防御关键技术”研究项目通过验收

2012—06—08,由南瑞集团（国网电科院）承担的“大电网安全稳定协调防御关键技术研究”项目通过验收。该项目建立了基于风险控制理论的大电网安全稳定协调防御体系,攻克了大电网安全稳定特性的信息挖掘、在线综合快速评估及预警、综合辅助决策的协调优化、     

自然灾害下电网运行风险控制策略探讨

停电防御框架向自然灾害预警延伸已成为广泛共识。自然灾害演化的时空分布特征及其诱发电网故障的不确定性,迫切需要将基于确定性准则的安全稳定分析向电网运行风险评估拓展,将基于电力系统安全稳定控制技术导则确定性场景的三道防线控制向基于动态故障场景的风险控制延伸。针对自然灾害下电网运行风险如何在线防御的问题,总结了当前自然灾害下电网输电元件故障概率特征及其评估技术以及自然灾害下安全防御的困局与应对现状。分析了包括设备保护在内的电网安全稳定各道防线的风险控制代价特征。提出了适应灾害下概率及损失变化特征的风险控制策略。该策略既可实现预防控制与紧急控制间防御门槛的自动设置,又可获得降低电网实际运行风险的在线预防控制优化措施。     

计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统

随着以特高压互联为骨干网的坚强智能电网的发展,以及能源互联网的兴起,传统的电力系统和通信信息系统融合已成为一种必然。通信信息系统的异常(包括自然故障和恶意攻击)给电网安全稳定运行带来的影响也已显现,而且会越来越大。因而在进行电网的停电防御时,必须计及通信信息安全的影响。文中提出了通信信息三道防线的概念,并实现了能对通信信息风险进行预警、对通信信息故障进行决策支持的通信信息安全防御系统;提出了电力和通信信息融合的电力系统停电防御架构,以及计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统的实现方法。算例表明,计及通信信息及其风险后,将会提高电网停电防御系统的控制措施的有效性、可靠性及经济性。     

基于事件驱动的西北电网紧急备用支援技术

随着区域电网送受电规模的逐年增加,直流大功率缺失故障严重影响了电网频率稳定和输电安全。结合西北电网多直流、大送端的特点,从控制模式、考核机制和运行方式方面,分析了动态区域控制偏差(area control error,ACE)在西北电网应用的适应性问题;提出了西北电网紧急备用支援的系统架构,以扰动事件为驱动主体,自动执行备用共享组内的联络线计划修正;提出了基于扰动事件的功率损失容量计算方法,通过对扰动事件分类分析建立逻辑矩阵,便于从复杂的设备扰动中识别出故障信息;提出了考虑安全约束的备用支援分摊策略,以省级电网中间层模型参与分摊容量计算和关键断面校验,满足广义联络线与断面安全的运行控制要求。最后,结合实例验证了该系统的有效性,在大功率缺失故障下能够充分发挥区域电网备用优势,提升电网的安全稳定运行水平。     

自适应自然环境的电网安全稳定协调防御系统的应用设计

结合大电网应对自然灾害的需求,将调度防御系统扩展到自然环境变化(如高温、暴雨等),提出了自适应外部自然环境变化的调度防御系统的工程方案设计、接口和应用功能设计。从信息采集、分析预警、控制决策3个层面构建应对自然灾害的安全稳定防御体系,为各种自然环境下电网的安全稳定分析与控制决策提供技术支撑,有效地提升电网应对自然灾害的能力。文中阐述了该防御系统的框架、功能、接口及硬件设计,介绍了该设计方案在江西电网的应用,并给出了运行实例。     

RFID技术在发电设备中的全过程跟踪与应用

调峰调频发电厂作为电网发电系统,同时也是大型互联电网安全运行和经济运营的重要保障,需要实现发电厂设备的智能化管理,以支持整个统一坚强智能电网建设的实现。近年来,通过超高频RFID技术的研究和突破,实现了发电设备智能跟踪及设备全景数据的建模、采集、融合与展现,帮助提高设备管理水平,为调峰调频公司生产系统"集中检修,运维合一"的创先举措提供技术支持,并为未来实现发电设备全景信息可视化、发电系统全景数据加入和管理以及发电设备的状态评价、故障远程专家诊断与状态检修打下了基础。     

系统保护业务需求分析及通信技术研究

随着电网规模不断扩大,现有的"三道防线"保护策略已经无法满足复杂电力系统安全稳定运行的需要,迫切需要构建新一代大电网安全综合防御体系,进而需要建立一种高速、实时、安全、可靠的电力通信网络,以支撑交直流协控、抽蓄控制、精准切负荷、全景状态感知等系统保护功能。基于电力通信网的现状,首先对系统保护业务的通信网需求进行详细分析,包括节点分布及业务流向、传输距离、通道带宽、通信时延等;其次对目前电力传输网技术进行研究分析,提出满足系统保护业务需求的两种传输技术方案,并进行了对比分析;最后对所提出的两种技术方案的通信时延进行实验验证,为系统保护通信网建设提供理论和实践参考。     

电网事故纵深防御系统

为防范大电网事故的发生,提出建立纵深防御系统来提高电网的安全水平,介绍了电网纵深防御系统的体系结构,并对该体系的各部分功能与构建进行了阐述。