基于数字孪生的安全稳定控制系统试验验证展望

随着新型电力系统建设的推进,安全稳定控制系统呈现出控制对象增多、控制范围增大、耦合性增强、复杂度增高的趋势,现有工程试验验证方法无法满足未来安全稳定控制系统试验验证需求。考虑到数字孪生技术具有高保真、实时性、交互性的特点,结合数字孪生技术的内涵、模型、架构,提出了基于数字孪生的安全稳定控制系统试验验证架构。最后,对所涉及的关键技术进行了展望。     

计及负荷预测的双馈风电场电压控制方案

针对大规模风电接入电网后引起的无功电压稳定和控制问题,提出了一种计及负荷预测的双馈感应发电机(Doubly fed induction generator,DFIG)型风电场电压控制方案。该方案以稳定风电场出口电压为控制目标,利用双馈发电机组的无功能力及SVC进行控制。其中双馈发电机组只针对由有功输出的不确定性与负荷变化引起的那部分电压波动进行无功输出,即风电场按照系统电压为1时的无功需求变化曲面进行无功补偿,实现快速控制。SVC再根据风电场出口电压与目标电压差值是否在死区阀值内,决定是否进行电压控制。最后搭建仿真模型,仿真结果表明所提双馈风电场电压控制方案可行并有效。     

面向恶意攻击的安全稳定控制系统信息物理协调防御方法

信息物理的紧密耦合使网络安全问题成为电力系统安全稳定运行的重大挑战,同时也给信息物理的协调感知和安全防御提供了新的潜力.围绕安全稳定控制业务,针对信息物理融合带来的网络安全问题,挖掘信息物理协调的潜力,提出信息物理协调防御的框架,提升安全稳定控制系统防御恶意攻击的能力.首先,通过试验分析了恶意攻击对电网安全稳定控制系统和电力一次系统产生的影响.在此基础上,分别从时间和空间维度提出了网络安全信息物理协调防御体系和框架,并结合传统网络安全技术和安全稳定控制业务逻辑分别提出了包含装置侧和主站侧的网络安全辨识和防护方案,给出了安全稳定控制系统网络安全监视与分析应用框架,从而提升了安全稳定控制系统应对恶意攻击的能力.     

网络攻击下基于贝叶斯图论的配电系统安全分析

随着信息通信技术的发展,信息网络与物理系统深度融合,使配电网信息物理融合系统(cyber physical system,CPS)面临网络攻击的运行安全风险增加。文章分析了网络虚假数据攻击下配电网CPS运行安全性,并提出了基于贝叶斯攻击信息传递图论的融合建模与动态安全风险综合评估方法。通过分析信息设备漏洞的不同利用模式,构建了与设备漏洞关联的潜在数据攻击图以及信息-物理系统间的交互作用模型。结合贝叶斯概率量化理论与攻击证据点动态更新了信息传递后验概率,并在此基础上提出了动态安全风险综合评估指标与框架,定量分析了攻击对于信息网络以及配电网CPS系统运行安全的影响。最后基于改进的IEEE 33节点配电CPS系统的算例仿真验证了所提安全风险评估方法的有效性。     

基于RTDS与QualNet的电网和通信网半实物联合仿真系统

在智能电网和能源互联网中,通信的中断、延时和误码等因素会对电网安全稳定造成影响,因此有必要研究通信系统和电力系统的交互作用,而半实物仿真技术是研究其交互影响的有效手段。在对支撑电网稳控业务的同步数字体系(SDH)通信网络的特点和动态特性分析的基础上,提出了基于实时数字仿真器(RTDS)与QualNet的电网和通信网半实物联合仿真系统的整体框架,并开发了可以实现电力二次控制设备和通信SDH设备实物接入的电网和通信网半实物联合仿真系统,用于研究通信对电网稳控系统的影响。最后,对联合仿真系统的固有延时进行了测试,证明了其可靠性,并以华东频率协控系统闭环仿真为算例,利用该联合仿真系统验证了通信通道误码率增大对稳定控制装置功能和控制效果的影响。     

含分布式电源的配电网自适应保护方法

详细分析了分布式电源出力变化对短路电流和保护装置的影响,并在此基础上提出了一种保护整定值随着接入分布式电源输出功率的变化进行自适应调整的保护方法。与传统的方法相比,该方法削弱了分布式电源出力的变化对配电网继电保护的不利影响,使保护范围增大,可靠性增加,原理简单,经济可行。最后以一个实际的10 kV的配电系统为例,通过计算验证了其正确性与有效性。     

针对网络攻击的配电网信息物理系统风险量化评估

现代物理电力系统的可靠和安全运行依赖于相关的信息系统,针对信息系统的网络攻击会导致严重的物理后果。为此,提出一种配电网信息物理系统网络攻击跨信息物理空间传递的风险量化评估方法。针对配电子站,根据IEC 61850标准建立三层信息模型,以断路器和分段开关为攻击目标,分析可能的攻击路径构造攻击图,提出基于相对熵(Kullback-Leibler(KL)距离)并结合逼近理想解排序法(TOPSIS)建立的KL-TOPSIS体系对信息系统脆弱性因子进行量化,结合马尔可夫链和深度优先算法综合计算攻击目标的攻击概率,并建立物理设备遭受网络攻击造成的物理后果指标,分别计算攻击各个断路器和分段开关的物理后果。结合物理后果和攻击概率,得到不同配电终端和配电子站的风险值。最后,以改进的配电网算例验证了所提风险评估模型的有效性。     

考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性评估

随着ICT技术和自动化控制技术的快速发展,配电网逐渐发展为信息系统和物理系统高度耦合的配电网信息物理系统（配电网CPS）,信息系统支撑物理系统稳定运行的同时也给配电网CPS带来了一定的安全隐患,因此在原有的单一物理预想故障评估中需考虑信息影响。提出一种考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性分析与评估方法。首先基于配电网CPS结构,建立了可以反映电力-信息耦合特性的配电网CPS关联矩阵模型;接着分析信息故障和物理故障的相关性,依据拓扑相关和业务相关构建初始的信息-物理组合预想故障集;然后以故障恢复率排序作为依据筛选出关键的信息-物理组合预想故障;最后针对筛选出的组合预想故障利用配电网CPS安全性评估指标进行安全评估,并在算例中验证,算例结果表明了所提方法的合理性和有效性。     

区分工作日和非工作日负荷的用户侧储能多目标优化策略

在两部制电价下,为了更高效地利用储能提升用户的综合效益,通过构建需量管理、储能收益、负荷波动幅度增加率及SOC过程控制模型,提出了区分工作日和非工作日负荷的用户侧储能多目标优化策略,可有效实现降低用户月度用电成本、降低负荷波动幅度增加率及减少储能充放电及待机状态转换次数的多目标优化,并利用Matlab调用Cplex求解器对某大工业用户进行算例优化,验证了策略的可行性。     

信息物理融合视角下的电流纵差保护可靠性分析

现代电网已经具备信息-物理紧密融合的特征，电流差动保护是信息物理紧密耦合的典型应用，因此，有必要从信息物理融合的视角研究其可靠性。从物理-量测-通信-决策的完整闭环控制过程出发，分析线路电流、互感器测量误差、通信延时及保护判据（分析决策）等信息物理因素对电流差动保护的综合影响，提出电力信息物理系统视角下电流差动保护业务的误动概率模型。然后，通过仿真算例验证了模型的合理性，并分析了影响电流差动保护误动的关键因素。