智能电网监控运行大数据分析系统统一建模方法研究

随着电网监控运行一体化运行趋势愈发明显,大数据技术应用的不断成熟、普及,为具有多源、高维、异构等特征的电网监控大数据的分析与应用提供了解决方案。本文提出了面向智能电网监控运行大数据分析系统的统一建模方法,分析了监控大数据的数据源、数据范围及现状与存在问题,指出了数据建模所需解决的问题与思路,采用元数据思想构建了公共模型,基于业务需要构建了应用模型,对于数据接入与存储管理方面,定义了元数据模型,其目的是在接入、汇总监控业务相关数据源的基础上,构建以设备为中心的监控数据关联模型,实现数据对象统一建模,为实现多源数据高效、规范接入提供了模型支撑,同时定义了符合该建模思路的元模型,元模型约束了建模行为,保证建立的模型遵行领域约束,为上层智能监控大数据分析应用奠定了基础。     

基于广义储能的多能源系统不确定优化调度策略

针对考虑源荷双侧不确定性的多能源系统,提出一种基于广义储能的不确定优化调度策略.首先,提出考虑热电联供的能源集线器架构,对各电力及热力能源进行建模.针对常规电池储能和储热罐,采用能量状态模型进行统一描述;同时针对虚拟储能,分别采用正态云模型和自回归滑动平均时间序列模型对电、热柔性负荷进行建模,并分析广义储能资源的调节特性.在此基础上,引入可调节鲁棒方法,建立以运行成本最低为目标的多能源系统不确定优化调度模型.针对该模型中电源出力及负荷响应的不确定性,采用对偶理论及拉格朗日变换,将含风电及光伏发现出力不确定量的约束转换为确定性的约束;同时利用正态云发生器及场景削减技术得到典型场景,采用Matlab/YALMIP工具箱对模型进行求解.算例结果验证了所提策略的可行性及有效性.     

智能配电网多源数据融合研究

微型同步相量测量装置(distribution network phasor measurement unit,D-PMU)和高级量测设备(advanced metering infrastructure,AM I)等新型量测装置所采集的数据与传统配电网SCADA系统采集的数据一起成为了智能配电网广域量测与控制系统(distribution network wide area measurement and control system,D-WAMCS)的数据源。为弥补各系统在建设时遵循的建模标准不统一的缺陷,实现各系统数据之间的互通,本文首先对智能配电网混合量测体系架构进行了分析,比较了D-PMU数据、AMI数据与SCADA数据在数据成分、数据精度、时标信息等方面的差异,提出了一种统一信息模型,对IEC 61850标准和IEC 61968-301(CIM)标准的设备描述进行统一。利用示范区实际系统对所提模型进行了验证。     

电力监控系统中考虑新能源的3层建模方法

为适应越来越多的新型设备数据接入电力监控系统,提出了从采集点到设备容器再到行业应用的3层建模设计方法。首先,按不同采集类型,建立了采集点模型;然后,建立了设备与各类采集点的关联关系;最后,按照行业应用要求,建立了数据的行业模型,实现了与公共信息模型的统一,并通过特定的存储与校验方法,保证了数据模型的高效性和安全性。采用该方法,电力监控系统在考虑各类新能源设备接入时无需进行模型修改,提高了系统的适应性和扩展性。     

一种识别闭合开关元件信息错误的状态估计方法

广义状态估计中,为识别闭合开关元件连通片信息错误,提出虚拟开关元件概念,并以此构建不影响识别结果的最小特征电网;在模拟量测方程基础上,补充虚拟开关元件的两端电压相等约束条件,由此建立具有等式约束的最小二乘数学模型.在此基础上,给出基于概率的量测残差和拉格朗日乘子间关联的规律以及识别的准则,论证了正常情况下开关元件信息错误的识别与模拟量不良数据的识别之间互不混淆.最后,以3节点简单电力系统与烟台实际电网为例进行了计算和分析,验证了模型和算法的有效性.     

含分布式小水电负荷建模

分布式小水电接入地方电网会改变接入节点的负荷特性,对含分布式小水电负荷建模的研究具有重要意义。对故障录波器数据进行规范化处理和有效值计算,分别利用改进机理模型和广义负荷模型对含有分布式小水电节点进行负荷建模;并采用改进遗传算法对模型中高灵敏度参数进行辨识;通过对贵州安顺实际电网的含分布式小水电节点建模分析,重新做出有功和无功曲线,并与节点实际有功和无功曲线进行比较。算例结果表明,广义模型的曲线较机理模型相比更贴近实测曲线。所提方法适合用于含分布式小水电节点负荷模型的建立。     

考虑实际运行数据的风电场稳态建模

为建立准确的风电场稳态模型,该文分区域分析了风电机组的稳态运行特性,提出一种基于实测数据的三机等效风电场稳态建模方法。首先,分析了风电机组在4个不同运行区域的稳态输出特性;然后,根据风电场内各风电机组的实测风速,采用改进型最大树法将其分类,并建立各类机群的实际风速-功率特性曲线;最后,由风电机组各区域稳态输出特性建立各类机群的风速-功率分段函数关系。在此基础上,计算各类机群的等值风速,从而建立三机等效风电场稳态模型。仿真结果表明三机等效模型可有效提高风电场稳态建模的精度。     

电站锅炉主元分析建模中的数据选取

主元分析方法作为一种经典的建模方法已被成功应用到电站锅炉的过程监测中,然而建模时样本数据如何选取的问题并没有得到很好的解决。通过推导主元模型的故障可检测性指标和建模数据样本的方差之间的解析关系,发现主元模型的故障可检测性随建模数据样本标准差的变大而提高。采用2段600 MW电站锅炉相同工况下的历史数据分别建立对应的主元模型,通过比较2段数据的方差和模型的故障可检测性,验证了上述结论的正确性。因此建立电站锅炉模型时,应采用稳定工况下波动性较强的过程数据样本建模,以提高模型的精度。     

基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域稳态模型

针对综合能源系统中的天然气网安全分析,提出了基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域模型。首先,给出了天然气网安全域的基础概念。其次,介绍了异质能源网络综合分析的统一建模方法,在天然气网中表现为气路模型;因此先建立稳态气路模型,在此基础上再建立基于气路的天然气网安全域稳态模型,该模型在安全域方法上实现了天然气网和电力网的数学形式统一。再次,提出了模型的全维求解与降维观测方法。最后,采用经典5节点算例和比利时管网实际算例进行验证,与传统基于管道压降方程的安全域模型对比表明：所提模型方法在保证正确性与精确性的前提下显著提高了计算效率,将为后续综合能源系统安全域的统一建模与分析奠定基础。     

基于ODM实现电力领域公共语义建模

公共语义模型是解决IEC 61970和IEC 61850标准无缝衔接的核心,但在具体建模应用实践中,还需要进一步解决如何提高模型及模型映射的表达能力和自动维护能力,以及增强其在业务建模方面的拓展能力2个方面的问题。文中引入本体定义元模型(ODM),按照模型驱动架构(MDA)的思想,在美国电力科学研究院(EPRI)的公共语义模型的基础上,建立了从构建可视化建模环境到最终的领域业务建模的一个完整的电力系统建模框架。并重点就其中的元模型可视化构造、网络本体语言(OWL)业务建模方法、映射引擎设计以及约束及推理机制等关键技术结合具体实例进行了深入研究。实践表明,该框架一方面可以提高公共语义模型清晰、灵活的表达能力,另一方面实现了从静态建模到具体领域业务建模的拓展。