摘要:在嵌入式电力终端系统中应用多核处理器,可以显著提升系统性能,同时也带来实时性和能耗增加的问题。 针对电力工控终端系统的运行特性,提出一种基于时间触发的多核系统节能调度方法。提出一种智能调度方案,可以保证多核系统的实时性要求;同时采用动态电压及频率调节(DVFS)和动态电源管理(DPM)这2种常用的系统级能源管理技术,可以降低多核处理器的功耗。

摘要:多线程技术在电力终端多核芯片的广泛应用,使电力终端系统的系统通信时间显著上升,电力应用的线程数也随之增加,线程间通信更加频繁。针对系统通信时间开销问题和线程间开销问题,首先引入通信流水线技术, 通信流水线技术能让相同线程内的通信和运算同时工作,同时还可以降低通信传输时间;此外引入消息集聚技术将通信通道集聚,以提高单位时间数据传输量并减少通信次数。为降低线程切换次数及减少系统同步时间,引入通信队列技术;然而,线程间的依赖关系会影响通信队列技术的使用,最后提出一种面向依赖环的优化方法,该方法能够有效解决依赖环带来的限制,并提升通信队列利用率及线程间通信效率。

摘要:智能变电站对保护安装方式和检测要求提高,原有保护系统存在传输速度慢和架构复杂导致可靠性不高等问题,在此背景下,提出对数据进行分流处理交换,采用k-means算法与业务优先级分层管理技术保证数据实时性, 并以 FPGA 作为通信并行的协处理器,提高处理器和 FPGA 之间的传输效率。基于以上架构研发出基于k-means 算法的电力系统SoC芯片继电保护装置。该装置通过实时数字仿真系统 RTDS(RTDS)的故障录波图确定保护装置的动作时间,证明该装置的可靠性和实用性,最后将研发的继电保护装置应用于南方电网部分智能变电站中进行了三年的运行,结果表明其运行可靠稳定,实现保护就地化,装置小型化、高防护、低功耗,达到预期的效果。

摘要:提高电力终端芯片工作效率的同时降低其能耗,是优化智能电网系统的研究方向之一。首先针对 MPSoC 中高速缓存数据的高效管理问题,开展多处理器共享高速缓存划分(CP)技术研究,利用曲线拟合技术对高速缓存建模,通过数学方法求解 CP问题;然后基于得到的缺失率曲线,根据共享高速缓存的缺失率与子系统能耗之间的数学关系,得出子系统能耗的数学表达;最后结合处理器能耗模型,综合全局求出最优的 CP方案。实验验证表明使用求得的 CP方法,处理器子系统能耗是进行优化前的子系统能耗的27.9%。

摘要:面向台区部署的智能配变终端受自身漏洞及通信网络脆弱性等多方面的影响,易受到网络攻击。针对智能配变终端存在的安全问题,提出一种基于 RBF-SVM 智能配变终端网络安全态势评估方法。首先,分析该终端可能遭受的网络攻击,提取相应的安全检测指标,并将检测指标数据归一化处理;然后构建基于高斯(RBF)核函数的非线性支持向量机(SVM)分类器,采用k 折交叉验证与网格搜索法确定该分类器的最优参数C 和g,建立智能配变终端安全态势评估模型;最后将检测指标数据样本代入模型中进行训练和测试。结果表明所提方法与随机森林和逻辑回归等方法相比较,具有更高的准确率,可实现终端安全态势评估,对电力终端安全防护具有一定的实用价值。

摘要:为解决偏远稀疏地区配电网在运行中出现的经济性差、供电半径长、电压质量低等问题,首先采用一种基于电力电子调压器的有功无功和电压的补偿方法,实现供电半径延长和快速精准调整电压;其次,为合理配置电力电子调压器在配电网中的作用,进一步设计电力电子调压器选址定容的双层优化模型;然后,以优化模型上层考虑潮流灵敏度因子为主,电压稳定指标为辅,选出最佳安装位置,下层考虑电压稳定性和经济性确定最优安装容量。最后以基于偏远稀疏地区配电网改进的IEEE33节点进行了算例验证,利用动态惯性权重粒子群算法求解模型最优值,优化结果证明了该配置方法的可行性和有效性。

摘要:交—交变换器作为电能变换的关键环节,在统一电能质量调节器、电力机车牵引和变频电源等领域具有重要作用,模块化多电平交—交变换器(AC/AC-MMC)是直接交—交变频中具有广阔发展前景的一种拓扑结构。首先根据单相 AC/AC-MMC桥臂电气量与输入、输出间的关系,推导得到输入回路、输出回路、环流回路相互解耦的等效电流分解模型,实现输入、输出及相间环流回路的独立控制;然后,建立关于该模型及电容电压平衡控制的性能指标评估函数,提出一种基于桥臂电平数遍历模型预测控制(MPC)方法,该方法以性能指标最优为目标,选取桥臂输出电平数最优值,实现对输入电流、输出电流、环流的准确跟踪,以及对子模块电容电压的平衡控制;基于所提 MPC方法,提出子模块内部损耗均衡控制优化方法,通过均匀分配子模块左、右桥臂开关状态,实现子模块内部损耗均衡分布,提高系统运行可靠性;最后,搭建 PSIM 仿真模型,验证所提控制方法的可行性和有效性。

摘要:新能源大规模并网下,区域电压合格率降低的问题越来越显著,其主要原因是新能源自身不稳定性和有待改进的控制策略。首先以提高区域电压精度和稳定性为目的,详细计算 DFIG无功限度,并考虑过电流因素,进一步更正 DFIG无功下限;然后改进 DFIG机组控制结构,将 GSC无功容量计入 DFIG无功补偿中,使风电场在保留最大有功的同时,深度发掘无功潜能,提高风电场无功补偿能力,并结合 SVG 设计出协调控制策略,既能保留 SVG 灵活补偿能力,又可使风电场提供无功支撑,分担SVG补偿负担;最后通过分析灵敏度、无功裕度等参数,设计区域无功调配策略,进一步完善电压精细化控制策略,并通过两区域并网系统验证整套控制理论。

摘要:电动汽车随机进入充电站进行快速充电,容易造成电网过负荷和不确定性峰荷。为提高电网稳定性,减小随机充电带来的功率波动,提出了充电负荷离散化储能配置模型。将时间上连续的充电负荷曲线离散为等间隔时段的充电序列,电网供电功率上限和储能容量量化为可服务的充电桩个数,在设定的时间内用排队理论描述负荷状态,并以二维离散时间马尔科夫链建立系统负荷状态转移关系,确立单个储能式快速充电站随机充电模型。根据离散化负荷的状态空间和概率分布,进行不同负荷状态下的经济性分析,最后通过算例仿真,在电网供电功率和储能功率的不同配比下,分析电动汽车到达量对服务质量和经济性的影响,验证模型的有效性。

摘要:电动汽车充电行为的不确定性及随机性使充电负荷短时间内大量接入电网从而导致较大的负荷波动,同时,电动汽车的无序充电行为,不能在分时电价的条件下保证充电用户的利益。为缓解这些问题带来的负面影响, 首先,基于强化学习中马尔科夫决策过程(MDP)分析电动汽车的充电行为;然后,构造激励函数引导电动汽车根据电网供电裕度进行充电选择,得出同时满足负荷波动最小和用户花费最小的有序充电策略;最后,通过蒙特卡洛方法模拟电动汽车充电情况。有序充电仿真结果表明,该策略能有效地改善负荷叠加曲线,起到削峰填谷作用,并减少用户充电花费。

摘要:由于新增配网的投资建设存在多主体问题,同时各主体之间的合作模式尚未明确。因此,进行了增量配网与供电公司合作模式的研究,首先基于显著性—冗余分析构建评价指标体系;其次,为保证赋权的准确性,结合客观法与主观法构建了基于熵权法修正的层次分析法指标赋权模型;然后,基于变化速度状态模型与变化速度趋势预测模型,构建增量配网合作模式动态综合模糊评估模型;最后,设置供电公司绝对控股、供电公司相对控股、供电公司参股、供电公司不参股4种情景进行算例分析。算例结果表明,动态综合评估模型相对于静态评估模型更能反映成效的真实水平。

摘要:为提高配电网检修计划的合理性与经济性,提出一种基于改进粒子群算法配电网检修计划优化方法。首先,以检修成本、供电损失和故障损失最小为目标,以实际检修过程中存在的检修资源限制、检修先后顺序、安全稳定运行等问题为约束条件,建立符合实际配网检修过程的检修计划优化模型;其次,为减小求解问题的复杂度,提出对不同类型的约束采取相应的预处理方法;最后,通过将自然选择思想融入到种群粒子的迭代更新中,提高种群粒子的整体质量,克服标准粒子群算法存在的早熟收敛、易于陷入局部最优解的问题。将改进的粒子群算法应用于具体算例的求解,结果表明提出的模型和算法具有很好的可行性与合理性。

摘要:通过无功补偿可以优化交直流混联配电网的电压分布,减少网络损耗,增大电网安全裕度,提高供电可靠性。在此背景下,为实现交直流混联配电网无功功率的定向补偿,直观地刻画系统的电压薄弱点,提出基于灵敏度分析的交直流混联配电网无功补偿方法。首先基于交替迭代法进行交直流混联配电网潮流计算,以获取潮流收敛后的雅克比矩阵,据此计算节点电压变化关于无功注入的灵敏度,选择灵敏度最大点作为无功补偿接入点;然后以系统低功率因数为目标,确定接入点的无功补偿容量;最后对某11节点系统进行算例分析,计算结果与和声算法相比,该方法计算耗时更短,补偿效果更优。分析结果表明该方法能以最小的补偿容量最大程度地提升系统电压水平,有效降低系统网损。

摘要:为提高微电网运行的经济性,需要对其进行日前优化调度。首先建立微电网优化调度数学模型,以微电网内部蓄电池充放电功率和燃料电池输出功率为优化向量,以微电网运行成本最少为优化目标,基于日前预测数据, 先将一天分成24h,以1h作为1个调度时段进行优化;然后以15min为1个时段将一天分成96个调度时段,将小时级优化调度的结果作为15min级优化调度的初始值进行二次优化;最后采用差分进化改进黑洞算法分别求解模型。算例结果显示改进的黑洞算法收敛速度快,求得的优化结果能够作为未来一天中微电网内部蓄电池充放电功率和燃料电池输出功率的参考,减少微电网运行成本。

摘要:针对需求侧负荷资源调控中存在的异构特性影响问题,提出一种基于泛化指标的异构温控负荷群联合调控策略。该策略首先通过考虑偏差修正及行为分析,在温控负荷等效热电模型基础上进一步提升其精细化程度及适用性;然后综合考虑可调控能量空间及可转移时间,建立泛化评价指标,实现对异构温控负荷态势的标准化评估分析,进而指导异构负荷群组合优化调控;最后通过实验仿真验证所述方法能够良好适用于异构温控负荷调控需求, 并保证异构负荷协同下的调控精度,同时亦提升温度分布合理性。

摘要:随着信息通信技术在电力系统中的大量应用,使得电力系统更加依赖于通信系统的稳定运行。当通信节点遭到攻击失效时,通信节点故障在电力—通信网间传播会最终导致电力信息物理系统的大规模连锁故障。因此,建立符合实际的相依网络模型,评估通信网节点的重要性并对关键节点进行保护是保障相依网络可靠运行的关键。 首先,对相依网络中的两单侧网络建立考虑电力线路电抗和信息链路已用率的加权网络模型;然后,根据加权网络节点重要度评估方法,对两单侧网络节点的重要度进行评估;最后,考虑相依电力网节点重要度的影响,依据网间耦合关联矩阵建立的网间依赖度,评估相依网络下通信节点的重要性。以IEEE14节点系统为例构建相依网络并对通信网节点重要度进行评估,结果表明所提评估方法具有可行性,在实际工程中有一定的应用价值。

摘要:随着用电信息的采集完善,准确的用户用电模式分析将为电力智能化建设提供重要依据,在此背景下,针对用电模式分析中考虑聚类特征类型单一的问题,提出一种考虑多类型特征优选的加权聚类分析方法。首先,将负荷类特征和气象类特征归一化建立待选择特征集合;然后,结合互信息和灰色关联度优选出聚类特征集;最后,采用权重分配的k-means方法对优选特征集合进行聚类,结合负荷曲线分析各用电模式的典型用电行为。通过对上海市某商场用电负荷数据的分析,证明该方法能够减少数据冗余信息的干扰并提升聚类质量。

摘要:营配调一体化实现了营销、生产、调度等多层次工作的有效集中,但营配调一体化也将使得供电系统面临的综合风险随之增加。为提升系统的综合风险预警能力,提出一种考虑营配调一体化的综合风险评估模型。首先根据营配调一体化系统的特点构建了供电风险评价指标体系,并提出一种以 AHP和 DEA 为辅助模型的指标赋权方法,以降低传统物元可拓模型赋权过程中由于主观因素造成的误差;然后通过构造供电综合风险物元、划定供电风险评级,建立营配调一体化的综合风险评估模型。最后以某地区为例分析了其供电风险情况和影响因素,验证该模型在营配调风险评估方面的科学实用性。

摘要:构建以电力为主体,融合热、气等不同形式能源,在生产、消费多个环节优势互补的多能源系统,是提升能源利用效率,促进能源清洁发展,构建能源互联网的关键。首先,依据风、光等分布式能源稳定模型,构建智慧城市多能互补系统架构;然后综合考虑投资商、电力公司、用电客户等能源主体利益,以系统潮流、接入互补能源的节点电压、装机容量等为条件,建立智慧城市多能互补系统规划模型;最后,引入改进的遗传进化算法,确定模型的寻优流程,对多能互补系统能源网络接入能源的节点位置与装机容量进行优化求解。结果表明,对多能互补系统合理规划,有助于智慧城市能源供应向清洁、可持续化方向发展。

摘要:随着电网规模日趋扩大,电网短路水平不断地攀升,安装限流器是一种经济可行的限流措施。首先,提出一种新型故障限流器选址优化与容量规划方法,基于电网节点与支路的分布特性,定义全网短路电流水平与开断裕度向量以及成本与电能损耗向量;然后,通过对所定义向量的赋范空间特性的研究,定义一类有具体物理含义的超空间范数作为各向量的距离度量,导出全网故障限流器配置方案的成本与增益指标,并构建限流器选址与容量配置的目标函数;最后,考虑电网安全运行约束,利用可变染色体长度的遗传算法进行求解,并基于IEEE14母线标准试验系统进行算例分析,结果证明该方法的有效性与实用性。

摘要:针对城市轨道交通杂散电流引起的变压器直流偏磁问题,提出一种基于振动信号的城市电网变压器直流偏磁状态辨识方法,排除了短路故障、电网谐波干扰对状态辨识的影响。首先,分别对直流偏磁、短路故障、电网谐波干扰下的变压器振动信号的持续时间及频率特征进行分析,研究发现,相比于其他故障,在直流偏磁下变压器振动将加剧,振动信号频率分量复杂化,出现一系列高次谐波分量,特别是50 Hz奇倍频分量增加明显;然后基于此,利用振动信号除100Hz外的50Hz倍频分量的能量之和,排除短路故障对直流偏磁状态辨识的影响;其次,利用除 100Hz外的50Hz奇倍频分量与除100Hz外的50Hz倍频分量的能量之和的比值,排除电网谐波干扰对直流偏磁状态辨识的影响,以实现城轨杂散电流引起的变压器直流偏磁的状态辨识;最后,对现场实测数据进行分析及处理, 进一步验证该方法的准确性。

摘要:线损率是反映线损管理的重要依据,由于其理论计算的复杂性,一直倍受电力工作者的广泛关注。基于国内外线损管理研究现状以及相关理论计算方法,提出一种基于 K-means聚类算法的多元线性回归模型预测台区线损率方法。首先,利用 K-means聚类算法对台区样本数据聚类分析,根据聚类结果建立线性回归预测模型计算台区线损率。然后,通过预测线损率与实际线损率比较分析,对线损估计误差较大的台区重点关注。最后,以贵州部分地区的台区样本数据为依据,验证所提方法的准确性与快速性,为贵州地区的线损管理提供理论依据。

摘要:为解决智能配电网抢修服务平台中数据质量缺陷对预警抢修精准度产生负面影响的问题,提出一种针对用电信息采集系统停上电信息的数据质量处理方法。首先使用回归方法对数据整体异常率进行辨识,其次依据完整性、唯一性、一致性、准确性各项辨识指标对停上电数据缺陷进行辨识与处理,最后分析最新数据与历史数据之间的显著关系,辅助实现数据时效性辨识。该方法对源数据的质量进行辨识与处理,为后期平台建设中信息集成和故障研判的开发运行提供可靠的数据支撑。

摘要:为解决无人机巡线过程中的续航难题,设计实现基于蛙跳式充电的无人机自主巡线系统。作为第一部分, 本文基于 GPS/RTK 的无人机自主定位展开研究。首先,针对南方电网公司提出的无人机无人操控自主巡线目标, 搭建了蛙跳式充电平台,以提高无人机的续航能力;然后,为保证无人机能按预设航迹进行自主导航,并准确降落到地面平台进行充电,对无人机 GPS/RTK 组合导航模块中自主巡线关键技术进行了研究;最后,分别对巡线技术中姿态解算、加速度补偿及延时补偿这3个主要环节进行实验仿真。实验结果表明:姿态解算算法可以准确地估计无人机在飞行中的飞行姿态,并能适时快捷地补偿运动加速度;延时补偿算法能有效地解决定位传感器延时的问题;在气压计输出高度数据不健康时,系统能识别数据的健康状况,并自动融合 GPS输出的高度数据。因此本文提出的方法和研究结论对无人机的自主巡线有着重要的工程指导意义。

摘要:卷积神经网络算法被广泛应用于输电线路自动巡检领域,但传统卷积神经网络电力缺陷识别模型的泛化能力较差。为此,提出一种融合双角度图像信息的卷积神经网络检测算法(CVR-RCNN),其利用2个视角可见光图像识别输电线路的常见缺陷。经实验测试,CVR-RCNN 模型具有良好的鲁棒性,受试者工作特性(ROC)曲线下面积 (AUC)值高达0.927,缺陷检测准确度较传统算法有显著提高。因此,CVR-RCNN 能明显改善电力缺陷检测效果, 可为无人机自动巡检输电线路提高准确稳定的算法架构。