智能电网层次化广域保护系统的关键技术研究

高效、可靠的通信方法是促进广域保护通信服务和电力安全的根本,目前,现有的广域保护系统通信在实时性和可靠性方面研究仍然不足。针对这一问题,基于现有的广域保护研究,研究了智能电网层次化广域保护系统的通信网络建设问题,把智能变电站作为节点划分广域保护系统。智能电网保护控制以广域测量的实时数据作为研究对象,并仿真分析智能电网层次化保护体系的网络性能,研究工作为我国智能电网的发展提供参考和借鉴。     

适合广域测量系统的通信网探讨

给出了广域测量系统的基本概念,根据广域测量系统对通信的要求,分析了适合广域信息传送的物理媒介、组网技术及传输模式,确定出满足广域测量系统实时性和可靠性要求的通信网方案.     

通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响

电网广域保护控制系统能有效地利用广域信息以应对由自然灾害等原因引发的电网设备故障造成的威胁,但其对通信系统的依赖较强。文中以电网广域监测分析保护控制(WARMAP)系统为例,提出了研究通信系统中断故障对电网广域保护控制系统影响的方法。根据电网广域保护控制系统的结构,定性分析通信中断对其的影响;基于风险量化指标提出辨识电网广域保护控制系统关键链路的方法,并进一步提出广域保护控制系统的电力—通信组合预想故障的生成方法。最后以某省级电网的广域安全稳定实时预警及协调防御系统为例,验证了上述方法的有效性,并就电力通信系统如何配置提出了若干建议。     

广域继电保护通信系统研究

本文对广域继电保护的通信系统基本模式进行了研究,利用通信仿真软件Network Simulator对通信网络性能进行仿真与分析。以鄂东地区220kV局部电网为例,对不同网络环境、多次路由转发模式下的网络通信仿真,将其网络通信延时与掉包率进行比较分析,验证了基于SDH广域通信的可行性。     

配电网广域保护控制通信网络建模与组网策略

网络化的广域保护控制是配电网发展的必然趋势,然而其工程化应用受通信网络实时性与可靠性的影响,现阶段尚缺乏定量化的配电网广域保护控制系统通信网络性能分析工具与研究方法,使得相关研究难以深入开展。从网络性能约束出发,基于OPNET仿真平台对实体设备进行自定义建模,并通过加载报文协议、设置网络优化策略搭建配电网广域保护控制系统仿真模型,并结合通信设备选型、网络拓扑以及优化调度策略设置不同仿真场景在不同网络层级下进行通信组网策略仿真研究,获得定量化的网络性能分析结果。基于OPNET的配电网广域保护控制系统通信网络性能分析与组网策略研究方法能为配电网广域保护控制系统通信组网的规划、设计与运行提供指导依据。     

考虑网络保护的广域测量系统通信时延分析

电力系统动态监测与实时决策系统对广域测量数据的实时性提出了很高的要求。文中分析了相量数据集中器（PDC）同步算法的特点和广域通信网时延的机理,建立了广域测量系统（WAMS）通信时延的计算模型;研究了同步数字体系（SDH）网络故障对实时通信的影响,以二纤双向复用段保护为例建立了保护倒换时间计算模型,分析了倒换过程中数据丢...     

数据延时对电网广域监视控制系统控制应用的影响分析

随着学术理论和工艺技术的不断发展,通过使用同步相测量技术对广域电网进行远程实时监控、保护,进而优化电网调度、提高可靠性的构想已变为现实。然而长期以来,学术研究还主要集中在广域监视控制(Wide Area Monitoring and Control,WAMC)系统的控制策略和保护应用方面;对WAMC系统控制应用对数据测量和通信系统依赖性的研究却仍处于起步阶段。因此,为保证WAMC系统的可用性和控制准确性,分析数据质量对系统控制应用性能的影响十分必要。讨论了WAMC系统数据传送和处理环节中的延时问题,研究了数据延时对电网WAMC系统中静态无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)性能的影响,讨论了采用电力系统稳定器(Power System Stabilizers,PSS)的就地控制,降低数据延时影响的可能性。     

基于IEC 61850的配电网网络化保护通信建模与实时性可靠性分析

将IEC 61850标准应用于配电网保护领域,研究配电网网络化保护技术,成为配电网发展的新热点。然而,配电网网络化保护面临着通信距离长、范围大、面向多个站点等苛刻的通信条件,通信的实时性和可靠性受到严峻的考验,亟需得到定量化的分析和论证。为此,基于IEC61850标准,依托OPNET仿真平台,对配电网网络化保护通信的报文信息以及实体设备进行自定义建模,并结合通信组网方案、设备选型以及采样策略,搭建了多个不同场景的配电网网络化保护通信仿真模型。仿真探讨了通信网络的延时、延时抖动性、丢包率等网络性能,定量化分析和论证了通信网络的实时性和可靠性。最后还探讨了配电网网络化保护通信的应用边界。基于OPNET的配电网网络化保护通信实时性和可靠性的研究方法和分析结果,能够为配电网网络化保护的工程化应用提供重要的参考意义。     

基于OPNET考虑延时特性的小干扰稳定仿真研究

广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)的应用和发展给解决大电网互联中引发的区域间振荡提供了新方法,但其通信过程中产生的延时对采用广域信号的阻尼控制器控制效果产生重要影响,进而影响着电力系统的小干扰稳定性。搭建信息物理融合电力系统(cyber-physical power system,CPPS)动态联合仿真平台有助于深入研究信息系统对于阻尼控制器以及小干扰稳定的影响。为此利用通信仿真工具OPNET,结合MATLAB搭建了CPPS联合仿真平台,并提出了可通过正态分布延时模拟现实随机延时的方法。通过联合仿真平台对电力系统的小干扰稳定进行仿真,证明了所提方法的正确性和有效性。     

通信系统故障对电力系统实时负荷控制影响的量化评价方法

随着广域测量技术的发展,通信系统和电力网络的同步拓展使得两者之间的交互影响更为复杂。首先,提出了通信系统故障影响研究框架,并分析了电力通信业务失效对电网可观性和可控性的影响;然后,针对采用最优负荷减载算法的电力系统实时负荷控制业务,提出了通信中断故障影响的评估方法,该方法采用故障后负荷控制代价评价监控设备和通信链路故障对电网的影响;算例结果表明了所提方法的合理性和有效性。     

基于萤火虫优化算法的分布式发电设备容量分配及配电网孤岛划分

随着分布式发电设备大量接入到配电网中,分布式发电设备在配电网故障情况下为接入位置负荷及周边重要负荷的供电研究日益引起关注。利用投入产出法确定负荷的失负荷价值,基于失负荷价值设定负荷权重。在接入位置和总容量确定的情况下,以总权值最大为目标,利用萤火虫优化算法讨论接入容量的最优分配以及故障条件下的孤岛运行范围。将该方法应用于含分布式电源的智能配电网中,通过对比验证了方法的有效性。     

基于概率分布的广域测量系统时延特性分析

通信时延是广域测量系统(WAMS)应用于广域阻尼控制所需计及的重要因素,如何描述WAMS通信时延尚缺乏有效的模型,因而提出了基于概率模型的WAMS通信时延特性建模方法。在浙江电网WAMS实际运行工况下,根据WAMS数据包特点以及通信结构,对相量测量单元(PMU)子站到WAMS主站的总体通信时延进行了测定,分析了时延数据的统计特点,结果表明:各PMU子站通信时延均值都小于100ms,多数PMU子站通信时延大于100ms的数据占比小于1%。最后基于浙江电网WAMS大量实测数据对通信时延采用概率模型进行建模,表明对于不同时段,不同PMU子站,采用莱斯分布能够有效地表征WAMS通信时延的分布特性。     

基于关联规则与变权重系数的变压器状态综合评估方法

为了提高变压器诊断的准确性和适应设备检修的发展趋势,克服传统智能算法的局限性,提出一种基于关联规则和变权重系数的变压器状态综合评估的方法。根据试验和监测数据建立评估体系,通过9种综合故障和24种单项故障状态量,利用关联规则分别计算置信度和变权重系数,结合变压器的运行状态与检修对照关系,诊断变压器的整体指标。实验结果表明该方法准确率达到91%,能够准确评估电力变压器的健康状态。该方法可为运维人员做设备检修提供科学指导方案,也为其他高压设备的状态评估提供参考和借鉴。     

基于故障可观性的输电线路故障定位方法

广泛研究的基于WAMS的故障定位算法都基于理想化的量测条件,这使得它们在实际应用中受到限制。为了使电网在信息不全条件下(如极端气候、通信故障等)提供可靠的故障定位方案,提出了一种基于故障可观性的输电线路故障定位方法。该方法采用分布参数输电线路模型,可以更准确地考虑分布电容电流对故障定位精度的影响;算法性能优异,且不受故障初始相位角、负荷及故障路径阻抗的影响;仅需要相量测量单元(PMU)的暂态数据信号,无需系统阻抗等其他信息;算法没有迭代过程,计算速度快。诸多仿真分析验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于MMC的环状直流配网在不同接地方式下的故障特性分析

At present, the problem of abandoning wind and PV power in “Three North” region of China is particularly significant, and how to alleviate this problem has become the focus of universal attention. Calculation of renewable energy accommodation capacity is the basis to solve the problem of abandoning wind and PV power. Main problems of Chinese renewable energy accommodation is analyzed from power supply, power grid and load side aspects, and it focuses on the effect of inter-provincial tie-line to renewable energy accommodation capacity. At present, the interprovincial tie-line utilization level is limited, which affected renewable energy accommodation to a certain extent. Based on the sequential production simulation model, a new kind of renewable energy accommodation capacity model is put forward considering the utilization level of inter-provincial tie-line. According to different system stability constraints and different electricity constraints of inter-provincial tie-line, 4 schemes are designed for comparative analysis, and the evaluation model is used to calculate renewable energy accommodation capacity of “Three North” region of China in 2020. Example analysis results verify validity of the model that releasing curve constraints, electricity constraints and stability constraints in turn can significantly enhance renewable energy accommodation capacity through effective use of inter-provincial tie-line transmission capacity. Research work in this paper can provide strong support for the planning and scheduling control of power grid.     

基于改进双粒子群算法的舰船电力系统网络故障重构

舰船电力系统环形网络故障重构本质上是带约束的多目标非线性组合优化问题。为了解决舰船电力系统发生故障时的供电恢复问题,提出了一种改进双粒子群优化算法进行求解。此算法分为主、辅两个粒子群,主粒子群改进了种群初始化、自适应调整惯性权重和学习因子,提高了主粒子群算法的全局寻优能力。同时,辅助粒子群还采用改进的混沌局部搜索策略,增强了种群多样性及局部寻优能力,有效地解决了粒子群算法中容易陷入局部极值的问题。通过系统仿真,分别将几种不同的优化算法进行比较。结果表明该算法具有很高的搜索效率和寻优能力,能有效地提高故障恢复的速度与精度,在处理舰船电力系统网络故障重构方面具有较好的效果。     

基于聚类和时间序列分析的变压器状态评价方法

传统的电力变压器DGA故障诊断方法,仅能二值化地判断设备处于健康或故障状态,无法表征变压器的潜在故障情况,也无法确定变压器向故障状态转化的趋势。对此,提出了一种基于聚类和时间序列分析的变压器状态评价方法。首先,基于点密度判据进行数据预处理,消除噪声影响。其次,基于大数据聚类思想,计算采样数据和历史故障数据簇的相对邻近度,根据计算结果将设备状态划分为健康、潜伏故障或故障。在此基础上判断故障设备的故障类型,基于故障类型关联权重计算健康设备的健康得分,通过时间序列相似性分析方法获取潜伏故障设备的预测故障发展时间。算例分析验证了该方法的可行性与有效性。     

基于多节点的低压宽带电力线信道建模方法研究

随着宽带载波通信在用电信息采集系统中的规模运用,如何搭建实验室数字化综合测试环境,是亟需解决的问题。目前的点对点测试理论依据来源于传统的点对点电力线信道建模方法。电力线载波通信是工作在多级中继路由下,电力线载波通信技术链路级与系统级性能测试需要构造多个节点之间的信道衰落模型。在二端口模型基础上,提出了多节点的宽带电力线信道建模方法。以分支节点为中心对网络进行划分,简化公式描述,并结合典型T型网络分析不同信道相关性产生机制。通过实测信道响应与理论仿真结果进行对比,证明该方法能够准确描述多节点电力线信道以及信道间相关特性,为未来新型高速宽带电力线载波通信技术和系统级测试方法提供理论支撑。