融合JMIM和NGBoost的电力系统暂态稳定评估方法

为实现电力系统暂态稳定在线快速评估和可信度评价,提出了一种融合联合互信息最大化(JMIM)和自然梯度提升(NGBoost)的暂态稳定评估方法.基于JMIM,采用联合互信息和"最大最小值"原则挖掘海量输入数据的相关性,从而筛选出电网关键运行特征,避免维度爆炸问题.为实现高可信度的暂态稳定评估,构建NGBoost驱动的暂态稳定评估模型,可以以函数形式对模型的条件概率分布参数进行预测,进而实现概率预测,并量化可信度.结合自适应可信度阈值修正方法,实现对系统受扰状态暂态稳定的时序评估.利用新英格兰10机39节点系统和中国某省级电网数据进行了算例测试.与其他机器学习方法相比,所提方法在噪声干扰下具有更好的鲁棒性,可更准确识别不稳定运行状态.     

基于多源数据的在线数据评估技术

在线数据模型及电网参数是电网调度一体化运行计算分析的基础。考虑多源数据的特征,提出了基于多源数据的在线数据评估方法。采用动态智能映射策略方法进行在线数据模型评估,进而利用模型评估的结论结合SCADA/EMS的数据给出电网参数评估方法;最后利用电力系统高级计算的相关知识对在线数据进行调整。实际算例证明该方法能够对在线数据进行全面的评估及校核,并具有较高的计算精度,能为智能电网技术支持系统在线数据实用化分析提供一种可行的方法。     

基于自适应时间窗的数据-模型融合驱动暂态频率预测

新能源大规模并网使得新型电力系统的暂态频率响应特征更加复杂,现有频率在线预测方法难以兼顾准确性和及时性。基于此,提出基于自适应时间窗的数据-模型融合驱动暂态频率预测方法。首先,基于长短期记忆网络,离线训练多个具有不同长度时序数据输入的频率曲线循环预测模型;其次,利用参数辨识方法离线建立各发电集群的通用等值频率响应模型,在此基础上构建系统有功-频率物理机理快速分析模型;最后,串行融合前述频率曲线循环预测模型与有功-频率物理机理快速分析模型,并提出“可信度量化评估指标”,实时分析在线预测过程中不同评估时刻下预测结果的精度,自适应调整输入时序数据长度,直至预测结果满足要求并输出。含风电的IEEE39节点系统的仿真结果表明,所提方法在不同风电渗透率或不同扰动下均能快速、准确地预测暂态频率响应曲线,相较于其他在线预测方法具有更优的评估性能。     

电网在线仿真数据质量评估及自动校准方法

针对用于电网在线仿真数据模型来源多、整合难、质量差,不能够高质量地反映实际电网状态的问题,从模型匹配、在线数据参数、在线数据内在特征等方面考虑,提出了一种适用于电网在线仿真数据质量评估及自动校准的方法。应用结果表明:该方法能够从多个角度、多个层面对电网在线数据质量进行评估及自动校准,从而大幅度提升电网在线安全稳定校核的精度。     

基于仿真大数据的电网智能型超前安全预警技术

电网安全预警是保证电网安全稳定运行的重要手段。首先介绍了"分析型"电网安全预警技术的现状,并简要分析了目前遇到的问题。接着提出了基于仿真大数据的"智能型"电网超前安全预警技术,分析了将纯"模型驱动"模式变革为"模型-数据混合驱动"模式的可行性与优越性。该技术在广东电网的初步应用效果良好。     

考虑风机故障穿越特性的风电场建模仿真方法研究

随着新能源接入电网规模越来越大,新能源对电网频率、电压等稳定问题的影响已不容忽视,对电网安全运行和新能源消纳带来巨大的挑战。考虑风电机组在故障穿越中的并网特性,建立了可用于电网稳定分析计算的风电机组参数模型,并在此基础上开展了风电场整站详细模型和等值模型搭建,通过比较故障工况下的仿真特性进行了模型评估,总结了一套可行的风电场建模仿真方法,为大电网稳定分析提供了模型参考,有效提升了电网运行水平。     

一种考虑电力系统频率安全的新能源并网限值评估方法

提出一种考虑电力系统频率安全的新能源并网极限评估方法。该方法推导了可再生能源接入后的系统最大频率偏差表达式,并给出一种电网频率偏差极值点近似求解方法;基于近似结果评估了新能源装机容量变化的情况下,电网最大频率偏差随惯性及等效调节常数的变化情况。建立了频率安全约束模型,并以此作为新能源穿透极限的刚性约束。在2个测试系统上对近似模型进行了测试,并与仿真结果进行了比较。仿真结果表明,该方法所确定系统最大新能源穿透水平具有较高准确性,能够保证系统稳定性和可靠性。     

面向统一计算分析的互联大电网一体化节点支路计算模型服务

为提升各级调控系统全网统一在线分析计算能力,提出了一种面向统一计算分析的互联大电网一体化节点支路计算模型服务方法,并研发相关软件。该服务主要包括模型校验、分布式拓扑分析、数据交互及一体化节点支路计算模型生成功能。利用该软件,各级调控中心可按需实时获取全网节点支路计算模型,实现全网模型数据的实时共享,进而在线分析应用可利用"全网节点支路计算模型+本地物理模型"实现全网统一分析计算,有效提高其计算结果精度和完整性。在实验室仿真环境的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性,提升了多级调度数据模型共享效率。     

华东电网一次调频能力量化评估及运行控制策略

随着新能源发电及区外直流来电占比的增加,电网一次调频能力愈显不足,保障电网频率安全日益重要。文中建立了包含同步发电机、调速器及负荷模型的频率仿真简化模型,并考虑了电网电压波动对负荷的影响,采用频率仿真简化模型对实际及预想故障下电网频率进行了仿真。与中国电科院电力系统仿真软件(BPA)详细模型仿真结果的比较表明,简化模型频率仿真的精度满足要求。应用该模型对华东电网当前及未来的频率安全形势进行了评估,指出2025年华东电网频率安全面临严峻挑战,要提高常规同步发电机的一次调频能力并控制直流来电占比,逐步考虑新能源具备虚拟惯量和一次调频能力,实现新能源机组友好并网,满足未来电网发展需求。     

F级燃机调速系统建模研究与应用

在对某F级重型燃机调速系统负荷-频率控制策略、实际调频特性进行试验研究以及对现有电力系统仿真软件PSD-BPA所提供的调速器和原动机相关模型进行适用性分析的基础上,从电网频率安全要求出发,对调频性能满足电网需求的F级燃机建立了适用于国内主流调速系统的仿真模型和参数实测方法,仿真计算结果与试验数据对比表明该模型能够较好地仿真燃机的实际调频性能,随着燃机数量的增加,采用该模型进行电力系统仿真计算将能够较好地模拟燃机真实的负荷-频率特征,对完善电网仿真计算数据基础、电力系统暂态稳定分析、电网控制策略研究和制定电网安全预警控制措施等都将起到重要的作用。     

电网连锁性故障发生可能性的模糊模拟评估方法

蒙特卡罗模拟评估法大多采用经典概率测度或模糊测度刻画连锁性故障发生的可能性,要达到一定精度需进行大量的抽样计算。为弥补其不足,以可信性理论为基础,提出一种模糊模拟评估电网连锁性故障发生可能性的新方法。以隐性故障模型作连锁性故障的传播机制,对其不确定属性的物理和数学本质进行详细分析,以可信性测度作为刻画故障发生可能性的评价测度。对WSCC 9节点测试系统和某西部地区电网进行仿真分析,并与传统方法比较,结果证明,该方法仅需少量的抽样计算就能准确识别出发生可能性较小的连锁性故障,具有适应性、有效性和准确性的特点。     

虚假数据注入攻击建模及攻击下脆弱线路的快速筛选

随着电网与通信网的高度融合,虚假数据注入攻击已经成为了目前电网的一种安全隐患。为了更好保障电网安全稳定运行,在信息物理高度融合的背景下,首先建立一种电力信息物理系统虚假数据注入攻击的双层攻击模型,其中上层模型表示攻击者的攻击策略,下层模型代表电网在该攻击下的响应,并利用卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件对该模型进行求解;其次,提出一种具有迭代思想的快速筛选法,可以对虚假数据注入攻击下的脆弱线路进行快速筛选;第三,提出一种多线路攻击策略,帮助电网运行人员对电网进行更深入评估;最后,通过在IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统上的仿真验证了攻击模型的合理性以及快速筛选法的可行性。     

基于深度神经网络和内外部因素的大电网安全态势感知研究

随着电网结构的日益复杂,运行调度变得更加困难,大停电事故发生的风险也日益增加,因此能够及时有效地对大电网的安全态势进行感知显得尤为重要。在态势要素提取阶段,从内部因素与外部因素两个方面出发,构建大电网安全态势评价体系,其中外部因素通过统计分析1981年~2015年全国电网的大停电事故得出;在态势理解阶段,通过层次分析法与改进的熵权法获得各指标的综合权重,加权平均得到大电网的安全态势评估值,实现对大电网安全态势的综合评价;在态势预测阶段,构建深度神经网络模型,完成对大电网安全态势的预测。为进一步验证预测模型的有效性,将其与BP神经网络和RBF神经网络对比分析,验证了深度神经网络模型可以有效地对大电网的安全态势进行预测,且预测精度高于传统的神经网络模型。     

有利于新能源接入的常规高压直流功率调节方法研究(二):理论分析与仿真验证

为提高新能源接入能力,提出有利于新能源接入的常规高压直流功率调节方法,基本思路是计划阶段直流功率与两端电网发电计划协调制定,运行阶段利用紧急旋转备用机组应对新能源功率大幅随机波动、功率预测误差及其他突发事故等,两端电网实时调节应对新能源功率常规波动,最终实现直流两端电网资源优化利用,提高新能源消纳能力及电网运行安全性和经济性。该文通过理论分析和仿真验证证明所提方法的有效性。分析了所提方法对提高新能源消纳能力、系统运行经济性及安全性方面的作用,探讨了应用所提方法时受端电网适应性、直流功率频繁调节的技术可行性及跨区域电网发电计划联合制定的可行性等问题,从多个角度分析了所提方法的优点和可行性。最后,将所提方法应用到某实际直流工程及所联实际大系统中进行全过程动态仿真,观察其应用效果,证明所提方法的有效性。     

基于支持向量回归的直流受端电网动态无功需求在线评估

暂态电压稳定性已经成为直流受端电网安全的重要威胁之一,实时在线的动态无功源管理和控制是应对这一挑战的有效手段。因此,有必要研究直流受端电网的动态无功需求在线评估技术,量化评估动态无功设备对电网暂态电压稳定性的支撑作用。以往,主要依赖时域仿真法对大电网的暂态电压稳定性进行分析,由于计算耗时较长等原因导致其在线应用受限。针对这一问题,提出了基于支持向量回归(SVR)的直流受端电网动态无功需求在线评估方法。首先,建立了能够量化评估电网暂态电压稳定性的STVSI-SVR模型,然后提出了以该模型为基础的动态无功储备评估算法。相比于传统的基于时域仿真的分析方法,该算法能够快速地计算出合理的结果,满足在线应用的需求。最后在我国某实际受端电网模型上测试了算法的有效性。     

在线暂态安全稳定评估的分类滚动故障筛选方法

为满足在线暂态安全稳定评估对计算时间的要求,提出了基于模式和裕度估算的在线暂态安全稳定故障筛选方法。分别基于上一轮在线暂态安全稳定评估结果中各个预想故障的暂态功角稳定、暂态电压跌落安全、暂态电压稳定和暂态频率偏移安全的裕度及模式信息,并结合各个故障安全稳定模式中相关元件的潮流变化和投/退等信息,估算出新一轮在线暂态安全稳定评估所对应的运行状态下各个故障的暂态安全稳定裕度,并确定其相应的安全稳定模式,从而筛选出本轮在线暂态安全稳定评估需详细计算的预想故障子集。通过对实际电网在线数据的仿真分析,验证了所述方法的有效性和实用性。     

计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化

构建抗灾型骨干网架并对其进行差异化加固,可以保障极端灾害下电网安全运行和重要负荷供电。在此背景下,提出一种计及多阶段抗灾性能的骨干网架多目标优化模型。该模型定量评估了电网中节点和线路的拓扑和运行重要度,并提出基于核主元分析的综合评估方法。在满足投资限制的基础上,以最大化网架生存性、抗毁性和系统可恢复性为目标对抗灾型骨干网架进行优化。然后,采用嵌入图论修复策略和档案学习策略的改进全面学习粒子群优化算法求解优化模型,以扩大可行解空间。最后,某区域电网仿真算例验证了该模型的有效性。     

基于卷积神经网络的暂态电压稳定评估及风险量化

提出了一种暂态电压稳定性评估及其风险量化方法.首先,探讨卷积神经网络(CNN)与暂态电压稳定评估的关联性和匹配性,建立了基于CNN的暂态电压稳定评估模型.其次,在可信度框架下引入四元评估结构,可有效解决CNN在稳定边界识别上对时域仿真依赖的难题.然后,通过评估结果获取暂态电压稳定裕度,并将其与可信度相结合来构建风险函数,从而实现对暂态电压稳定的风险量化分级.实际电网算例分析结果验证了该方法的有效性.     

变电站应用实景复制技术建模和网络安全监控

随着物联网技术和三维激光技术的快速发展,针对国网公司对电网设备安全运行的智能化需求,提出了一种实景复制技术。采用全局和局部点云特征表示的深度网络架构的新型变电站物联网安全监控平台,网络直接将原始点云作为网络的输入数据而未进行体素化或渲染操作。针对电力设备对象,通过提取点云数据局部几何主导子空间来实现快速数据处理,提高数据质量并估算点云法矢,自动识别输变电物联网安全场景中的重复结构,实现数据增强和结构建模。该算法可以使得模型与原始点云拟合误差最小,从而快速得到电力物联网设备对象的三维模型,最终实现输变电物联网安全场景的智能理解和高质量重构。在此基础上,建立了变电站物联网安全监控平台提升了设备的安全性,对变电站进行了仿真与建模、可视化分析和管理等,有效地保障了变电站的物联网安全监控能力。