电力物联网5G云–边–端协同框架与资源调度方法

分布式能源、可调负荷及储能装置大规模接入配电网运行带动“源-网-荷-储”调控模式的转变,配电网与分布式资源之间频繁双向互动对通信网全面感知与广域传输能力提出更高要求。电力物联网与5G的融合通过云-边-端多层级资源的深度协同提供有效的解决方案。针对现有云-边-端协同技术在电力物联网与5G融合应用面临的与电力业务需求适配性不足、异构资源调度协同性差、数据隐私安全难以保障等挑战,文章提出电力物联网5G云-边-端多级协同框架,支撑分布式资源与配电网的协同互动;在此基础上,基于联邦深度Q学习,提出基于半分布式人工智能的云-边-端协同资源调度方法,在高可靠低时延约束下实现端侧任务卸载、功率控制与云侧/边侧计算资源分配的协同优化;最后,通过算例分析验证该技术在能耗、时延、吞吐量等方面的性能优势,同基于层次分析法和深度Q学习的边缘网络任务卸载算法(distributionoffloadingalgorithmbasedon analytic hierarchy process and deep Q network,AHP-DQN)和能量感知边缘计算移动管理算法(energy-awaremobility...     

一种高效的基于云边端协同的电力数据采集系统

针对云计算模型的数据分析及数据处理在实时性、隐私保护和能耗等方面所存在的问题,研究边缘计算模型的概念及其在数据处理与数据分析方面的优势;提出新型的边缘计算系统架构,设计能实现系统任务的卸载、运行及调度策略;针对提出的新型边缘计算系统的改进方向和应用前景,展开分析和研究,构造了一种基于云边端协同的新型电力数据采集系统。该系统架构由上而下分为云侧系统主站、边侧智能终端和端侧表计设备3层,端侧表计设备负责采集电力数据并上报到边侧智能终端,智能终端负责对数据进行预处理,而云侧系统主站负责收集预处理后的数据并进行统一处理。基于该文所提系统,云侧采集系统主站统管边侧智能终端设备,并支持将应用程序下发到边侧智能终端进行边缘计算;边侧智能终端设备纳管端侧表计设备,支持将表计设备采集的数据上传到边缘侧缓存和就近处理、分析与决策。该文通过实例测试验证了所提方案既解决了边缘应用的实时处理和响应问题,又减轻了云端与边缘端之间数据通信的带宽压力。     

基于Edgex Foundry的配电网无功电压云边协同控制方法研究

针对大量多维异构的电网数据引起的存储压力、计算延迟和云边通信问题,提出了一种基于Edgex Foundry的配电网无功电压云边协同控制方法。首先,感知配电网10 kV侧的电网数据,构建了“边云”、“边边”协同控制模块与配电网无功电压信息交互模型,基于多种通信协议建立云边数据传输通道。然后,部署了面向配电网无功电压的云边协同控制模型,构建了基于Edgex Foundry的配电网无功电压“云-边-端”集中-分布式协同控制架构,实现云边协同架构与十五区图控制策略交互融合。最后,基于仿真验证了云边协同控制方法可以降低计算时延,缓解云端计算和存储压力,实现在云边协同控制中母线与支线整体联控、异常支线局部单调两种调控模式的深度融合,为实现配电网无功电压云边协同控制提供了技术支撑。     

柔性互联配电网故障恢复的云边协同优化算法

柔性互联配电网是未来新型配电网的新发展方向,系统对故障恢复策略及其算法提出了更高的响应速度要求。为提升配电网故障恢复优化算法的响应速度,以柔性互联设备为网络边界,采用云边协同技术,在遵循云边端网络架构的约束下,将健全边缘网络的最优潮流计算前移到配电网正常运行时,采用定时或阈值触发扫描计算并拟合边缘网络最优运行指标与网间交互功率的分段线性关联函数,从而提出基于边缘网络前置预计算的柔性互联配电网故障恢复优化算法及其云边协同调控逻辑。由于各边缘网络的优化计算前置到正常时,且优化模型被限制在边缘网络内,优化模型维度被有效限制,配电网故障恢复算法的响应速度得到提高。算例分析与对比验证表明,所提方法准确且计算效率高。     

分布式电源集群并网调控:体系架构与关键技术

以光伏、风电为代表的大规模分布式电源并网对电网的安全可靠运行带来了挑战,基于物联网分层协同的设计构想成为大规模分布式电源集群并网调控技术发展的新方向。基于"云、管、边、端"的物联网设计理念,探讨了其应用于分布式电源集群调控中的体系架构和关键技术。首先对云管边端物联网设计理念下分布式电源集群调控的体系架构进行了阐述,分析了架构各层级之间的关联关系,同时对云管边端各环节的具体功能结构进行了重点梳理和探讨。进而,按照该架构层级对集群动态划分技术、集群协调优化技术、多源数据融合与处理技术、集群等值建模方法,以及集群内部的自治运行等关键技术进行了综述,并对需要深层次开展研究的技术方向进行了展望,以期实现规模化分布式电源的高效消纳并提高其参与电网调控运行的互动能力。     

基于边缘计算的虚拟电厂架构及光伏出力预测算法研究

随着大规模智能终端的异构连接,海量数据的接入,传统虚拟电厂的运行管理需求仅仅依靠云计算技术已不能满足。边缘计算技术拥有的将计算量下移到网络边缘侧的特点,既可以改善传统虚拟电厂实时性不足缺陷,也能促进网络边缘处的协同性能。通过分析边缘计算在行业中的应用,将边缘计算技术首次用于虚拟电厂运行,以此设计了基于边缘计算的虚拟电厂架构且对其智能终端进行简单设计,有效提高虚拟电厂运行控制的实时性。同时鉴于传统灰色系统模型GM(1,1)存在准确性不高等问题,将灰色GM(1,2)-马尔可夫模型用于边缘侧光伏出力预测并进行了算例分析,为边缘计算技术在能源管理领域的应用提供了新思路。     

基于边缘计算的主动配电网信息物理系统

主动配电网支撑着分布式能源、储能设施和主动负荷的广泛接入,实现了能量流和信息流的高度融合控制,也是信息物理高度融合的智能化基础设施。CPS是主动配电网智能化的发展方向,该文结合主动配电网源—荷互联互通、泛在感知与智能控制的需求,分析了边缘计算技术与主动配电网和CPS的相似之处和融合方式;参考PTN网络的PE-P-CE结构,提出基于边缘计算的主动配电网的PTN物理架构模型;进一步构建了基于边缘计算的分层自治协同的主动配电网CPS管控模型。围绕边缘计算的敏捷联接、业务实时性、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等的关键需求,提出了基于边缘计算CROSS指标管控模型评价体系。     

边缘智能技术在智能配电网中的应用探讨

智能电网技术的快速发展,引入了大量的智能化设备,致使传统的云端集中式管理遇到了挑战.主动配电网用电侧具备更灵活的调节能力和负荷特性动态变化.为了更好地适应和满足多样的负荷侧主动响应,智能配电网必须提供一种可快速迭代的在线自动调度系统架构.提出一种将边缘计算技术结合人工智能的应用思路,以配电网需求响应协调控制架构为例,讨...     

智慧城市车-站-网一体化运行关键技术研究综述及展望

随着城市绿色化交通发展,优化调控集群电动汽车(EVs)参与配电网需求响应已成为一种趋势,并逐渐形成了智慧城市车-站-网一体化运行架构。在该背景下,该文结合负荷需求时空分布预测、"站-网"协同布局与管理、"站-车"有序引导策略、"车-网"互动响应四个领域最新研究成果,系统评述车-站-网一体化运行现状及进展。首先,解析EV充电需求规律,归纳充电负荷与交通负荷预测方法的优势与局限性;其次,从"站-网"协同层面综述充电设施网络布局及V2G技术相关研究;再次,探讨交通-电力耦合网络模型下EV有序引导所涉及路径规划及定价机制问题;然后,围绕EV可调度能力评估、配电网可靠性及经济性等方面探讨"车-网"互动响应技术,并介绍相关应用示范;最后,总结车-站-网一体化运行架构中存在的问题与挑战,并做出展望。     

考虑光伏集群无功贡献的配电网无功电压优化调节方法

为协调运用配电网各类调压资源,实现经济、灵活的电压控制,整合中高压配电网各类无功治理设备,提出考虑低压光伏无功集群贡献的配电网电压无功控制资源协调运行优化方法。针对配电网低压侧分布式小容量离线运行光伏电源,设计了3种光伏集群无功运行模式,使其按模式预设在线自律运行。提出低压光伏集群无功管控策略,建立配电网电压无功控制资源协调优化模型。采用最优分割联合优化方法对变压器分接头及电容器组的切换时间及切换状态进行优化,在此基础上得出光伏集群无功运行模式及其他治理设备无功输出优化结果。采用前推回代潮流计算嵌套粒子群优化的算法进行求解。仿真算例证明了所提方法的合理性及有效性。     

基于Infomap算法的配电网边缘划分方法

在能源互联网时代,配电网面临着海量分布式数据的计算和存储需求,而边缘计算可以利用网络末端资源就近提供配用电分析和计算,从而减轻主站计算、存储压力。为了充分发挥配电网边缘计算的优势以及提高配电网精细化运行管理水平,文章提出了一种基于Infomap算法的配电网边缘划分方法。首先,考虑配电网边缘规模和自治需求,明确定义配电网边缘范围并设计边缘划分原则;然后,构建基于路径描述的配电网N-1安全校验模型,并用求解出的联络开关动作次数量化边缘间联系的紧密程度;最后,基于复杂网络社区检测的思想,将配电网抽象为图模型,并结合Infomap算法和配电网运行管理特点进行边缘划分,通过实际配电网的算例验证了文中方法的有效性与合理性。     

配电网信息物理系统协同控制架构探讨

信息物理系统(CPS)通过对计算、通信和控制技术的有机整合与协调,促进了电力系统运行方式的转变,并为其"智能化"的建设提供了途径。作为电力CPS的重要组成部分,配电网CPS须在未来大规模异构分布式新能源接入的条件下仍具有良好的实时控制及优化调度能力。在此背景下,对配电网CPS的控制架构进行了研究。结合CPS的组成要素和关键功能,提出了一种包含主动配电网及微电网技术在内的配电网CPS框架结构;在此基础上,针对配电网CPS的协同控制策略及其多层面、分布式耦合的特征,提出了包含感知通信、计算以及物理对象的分布式实体控制架构,以及兼具内部统一特性与外部互联特性的层次化抽象控制架构,从而构成完整的配电网CPS协同控制架构。     

配电网数字共享应用中心建设探索与实践

针对湖南配电网运营监测、调度指挥等缺乏有效平台支撑的问题,为全方位提升配电网专业管理、调度水平,遵循企业中台技术路线、微服务框架原则,基于图模中心和数据中台,设计了一款共享型、平台型微应用群,即配电网数字共享应用中心.该平台全面推进了电网资源业务中台建设,同时给数据中台提供了一个直接面向配电网专业的消费平台,对公司配电...     

面向软件定义网络的配电边缘计算终端优化部署方法

为增强配用电物联网的业务支撑能力以及节省经济成本,提出了一种面向软件定义网络(software defined network, SDN)的配电边缘计算终端优化部署方法。电力无线专网基站具有丰富的数据流与业务流,利用无线基站站址部署配电边缘计算终端具有显著的优势。首先,介绍了面向软件定义网络的配用电物联网边缘计算架构,建立了配用电物联网的业务、智能终端和边缘计算终端等要素模型。进一步,考虑边缘计算终端、智能终端以及SDN控制器的通信方式约束、边缘计算终端的服务延时和硬件配置约束,以年均设备成本和年均运行成本之和为目标,建立了配电边缘计算终端优化部署模型。最后,基于多场景的算例仿真结果验证了所提方法的有效性。     

考虑运行灵活性的智能配电网多层优化规划

摘 要：分布式电源及需求侧响应等灵活性资源的快速发展给配电网运行控制方式带来了重大变化,而传统的配电网规划中未考虑到这些灵活性资源在削峰填谷、灵活转供等方面的积极作用。文章综合考虑运行控制手段和需求侧管理等灵活性资源对配电网规划方案的影响,提出考虑运行灵活性、以综合成本最小为目标的智能配电网优化规划模型,并结合微分进化算法、Voronoi和Prim算法提出了基于多层优化技术的规划模型求解方法及流程,最后针对典型供电区域进行算例验证,结果表明考虑运行灵活性的智能配电网规划方法相比传统规划方法经济性得到显著提升,并为智能配电网的规划建设提供新的思路。     

能源互联网环境下交直流混合配电系统关键技术

交直流混合配电系统具备供电可靠性高、电能质量优质、运行控制高效、分布式电源及多元负荷灵活接入等特性,成为以电为核心的能源互联网的物理基础。在介绍交直流混合配电网在能源互联网中的主要应用特点基础上,分析了直流配电技术典型应用场景及其主要技术特点。结合目前交直流混合配电网的研究现状及能源互联网发展要求,从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向。相关研究成果对于构建交直流混合配电网发展技术框架具有重要意义。     

面向配电网故障快速处理的边缘计算单元优化配置方法

随着配电网自动化水平不断提高,感知终端数目和接入数据量激增,数据传输慢、信息漏报误报等问题严重影响了故障处理速度和准确性.边缘计算可就地高效地快速处理数据并决策.为此,提出一种面向配电网故障快速处理的边缘计算单元优化配置方法,包括体系架构、边缘生成、划分方法等内容.首先以经济性、通信实时性指标构造目标函数,可靠性及系统...     

基于智能软开关的智能配电网柔性互联技术及展望

以智能软开关(SOP)为基础的柔性互联技术将给传统的配电系统建设及运行方式带来巨大变革。文中围绕以SOP为核心的智能配电网柔性互联问题,对柔性互联技术理念、特征与优势进行了详细阐述,对未来SOP在智能配电网中的典型应用场景进行了分析,并分别面向运行优化、故障恢复、优化配置、装备实现等关键技术环节,对基于SOP的智能配电网柔性互联技术研究与发展进行了展望。     

配电网信息物理系统的典型特征与联合测试验证

随着多通信方式网络、分布式电源等信息物理资源的加入,传统配电网的信息流和能量流特性发生了重要转变,因此迫切需要从信息物理融合的视角去研究相关运行及控制问题。首先阐述了配电网信息物理系统(cyber physical system,CPS)的5种典型特征;其次,为完整保留能量流和信息流交互过程,从数字与动模测试验证互补的角度,提出配电网CPS数模混合测试验证平台,以支撑该领域理论分析和控制方法研究;最后,基于分布式光伏无功优化控制算例验证了平台的有效性。     

基于云模型的配电网运行画像数字孪生构建方法

随着新型电力系统的形成,配电网运行的不确定性和复杂性日益加大。运用数字孪生技术建立虚拟空间对物理电网的映射和交互,是掌握配电网复杂运行特性的有效手段。提出了基于数字孪生的配电网运行画像构建方法。首先,建立反映配电台区和线路运行状态的指标体系,运用客观统计排序策略将特征指标转化为模糊标签模板。然后,以日为单位提取运行指标构成采集样本,作为云模型的一个云滴,运用逆向云发生器形成运行指标的模糊表征。最后,用运行指标与标签模板的模糊距离进行加权求和,得到运行指标的打分值,形成物理意义清晰、评价依据客观的配电网运行画像,为全面刻画新型数字化配电网运行特征提供了技术手段。