电网信息物理系统的数据驱动架构设计及应用

为了实现信息系统和电力系统更加紧密的融合与协作,电网信息物理系统(power grid cyber physical system,PGCPS)需要满足数据驱动、软件定义、泛在连接、虚实映射、异构集成和系统自治六大特征。其中,数据驱动是PGCPS的灵魂,而软件定义则是PGCPS的实现形式,这两者共同构成了实现其余4大特征的基础,也是构建PGCPS的基础和难点所在。该文提出了一种基于数据驱动的系统设计方案——基于自律分散系统(autonomous decentralized system,ADS)理论的数据驱动系统架构及其关键技术:数据资源的抽象和数据交互机制。具体地,以数据元接口作为数据资源的抽象表达形式,并集成到信息交互协议中,从而将数据驱动和软件定义相融合,进而为基于ADS理论的数据驱动系统架构的横向扩展和纵向集成提供支撑,有助于实现该系统架构的泛在连接、异构集成和系统自治;提出了基于主动通信的数据交互机制,该机制定义了各模块的信息发布准则,并且提升了虚实映射的实时性和效率。该方案从系统架构、信息共享协议和数据交互机制3个维度支撑数据驱动系统架构的实现,为构建PGCPS奠定了坚实的基础。     

配网全绝缘可视化低压跨接联络箱的研制与应用

低压配网作为中心城区供电的末端,其供电可靠性对电力用户的满意度有着最直接的影响。全面开展线路全绝缘化改造,实现线路本质化绝缘,及时、有效地进行低压负荷转移,提高配网灵活运行方式,减少企业和居民的停电次数和停电时间,对提升配网供电可靠性意义重大。其中,跨接线装置能否安全、可靠、快速地投切将成为负荷有效转移的重要因素。现阶段市面上暂无适用于供电公司网架结构特点和规格的带有可见断口的全绝缘低压跨接设备,因此研制能满足用户不停电作业的新型的可见断口的400 V柱上跨接联络箱设备对保证电网安全运行、提升配网供电可靠性具有重要意义,具有进一步推广应用价值。     

基于用电效用与电器参数特征化的用户侧节能自趋优方法及其应用

用户侧管理节能是智能电网实现节能减排的重要环节,如何在保障用户用电体验的同时实现能源高效利用是用户侧能量管理系统的核心问题。理论分析上,基于用电效用的概念与电器参数化分析方法提出用户侧节能自趋优方法:引入效用函数作为评价用电满意度评价指标,并改进电器用电效用分级评价方法;基于自趋优思想提出用电侧节能自趋优优化思路;结合电器运行参数化思想提出电器运行节能指标的挖掘方法,包括电器运行状态自识别与用电需求挖掘;技术实现上,以时间扰动型电器为例,探讨用户侧节能自趋优方法理论的应用与电器特征参数化的技术实现方式;工程应用上,在广州某办公楼建设智能用电环境并部署节能策略,运行结果验证了该文方法在规模化工程应用方面的可行性与有效性。     

基于CKKS全同态加密的用电数据隐私计算

国家电网有限公司提出要提高电网数字化水平,加快数据要素流通,构建能源数字生态圈,支撑各类智慧能源产品和业务创新。然而,数据的安全和隐私问题是数据开放、数据交易的重大障碍,是支撑国家电网的数字化转型战略必须攻克的课题。为此,基于CKKS全同态加密,提出并实现了包含三大参与方(数据提供者、服务提供者、研究者或商业使用者)的用电数据隐私计算分析框架,采用基于模拟的方法证明了上述方案的安全性,分析了基于CKKS隐私计算的时空复杂度,并以负荷曲线聚类作为典型应用场景进行误差分析,以证明所提框架的实用性。     

分散式电采暖负荷协同优化运行策略

分散式的电采暖负荷是一种典型的热储能设备,功率较大,电能产出的热量具有滞后性和存储性,现有运行方式单一且仅针对单个设备,无法实现区域范围内电采暖负荷的协同优化。针对上述问题,文中首先提出了智能电暖网络的概念、架构以及衡量该网络运行效果的优化指标。其次,提出了智能电暖网络的确定性优化运行模型,该模型首先在保证最大功率限制的约束下,求解可达到的最大舒适度;再将最大的舒适度作为约束,寻求使运行电费最小化的运行策略。进而,在等效热参数模型的基础上引入温度波动不确定量,构建了确定性模型对应的鲁棒优化模型。算例分析表明,相比现有的实时温控策略,确定性优化策略可有效控制尖峰负荷,明显提高温度效用,降低运行电费;鲁棒优化策略比确定性优化策略更好地保证了用户舒适度,但运行电费略有升高。所提优化策略充分响应峰谷电价,在实现经济运行的同时,可以间接响应电网削峰填谷。     

基于用户侧泛在电力物联网的空调故障感知

传统空调故障感知方法需要侵入式地在系统内部安装多个不同类型传感器且数据采集频率要求高,导致用户侧泛在电力物联网的基础条件不能支撑其大规模落地应用.针对上述问题,文章提出了两种仅利用智能插座和温度传感器的空调故障感知方法,数据采集频率低,且通过突变保存机制减少了数据存储量:方法一提出了基于一阶等效热参数模型的空调近似物理...     

基于负荷准线的大规模需求响应

随着高比例新能源的渗透,发电侧调节能力大幅减弱,仅依靠常规可控电源的调控方式将产生大量弃风弃光。为此,提出以"可调"满足"不可调"的电力平衡方式,协调大规模的需求侧资源参与需求响应(DR)。首先,分析了当前各类DR机制在大规模DR中存在的局限性,特别是基线负荷面临的诸多问题;接着,提出了负荷准线的概念、模型、响应效果评价指标以及基于准线的DR实施方案;将可以有效平抑系统内不可控波动的理想负荷曲线形状定义为负荷准线,各用户在激励作用下,根据自身偏好自主地调整自身用电方式使其负荷形状趋近准线,从而实现可调资源与不可调资源的实时平衡。相比现有的DR机制,负荷准线简单易行,适用于大规模推广,从根本上提升系统调节能力,极大促进新能源的消纳。基于构建的测试系统,算例分析表明所提机制可有效降低高比例新能源电力系统的弃风弃光量。