电力系统及其自动化学报

学术论文

  • BiLSTM与TCN在户变关系异常识别中的应用

    杨健;周亚同;刘君;

    准确的用户电表与变压器(台区)归属关系是实现低压台区线损精确计算分析的前提。为解决因用户数据量太少极易造成台区归属误判的问题,提出一种基于双向长短期记忆网络和时间序列卷积(BiLSTM-TCN)的时间序列分类方法,对用户所属台区进行识别。首先通过负荷数据计算台区线损率,识别可能存在户变异常的台区。然后将用户一周的电压日冻结曲线拼接成长时间序列进行判别,避免由于数据量太少造成误判。最后将异常用户加入到识别台区下,计算该台区户变关系调整前后线损率变化,验证户变关系识别是否正确。与传统方法相比,所提方法无需进行复杂的特征工程,识别准确率高,具有较强的实际应用价值。

    2022年05期 v.34;No.220 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1041K]
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  • 考虑设备部分负荷性能函数拟合误差的区域综合能源系统鲁棒优化调度

    刘科明;黄婧杰;杨洪明;周任军;

    区域综合能源系统中能量转换设备的效率是负载率的拟合函数,也称部分负荷性能函数。热电联产机组热电比的部分负荷性能函数存在拟合误差,忽略该误差可能会造成热负荷损失。运用鲁棒优化方法,通过盒式不确定集合描述该拟合误差,提出以系统运行成本最低为目标的、考虑设备部分负荷性能函数拟合误差的区域综合能源系统鲁棒优化模型。采用拉格朗日对偶理论将原鲁棒模型转化为半正定模型,使模型易于直接求解。所提模型有效地刻画设备部分负荷性能函数拟合误差及其范围,并应用于优化模型。仿真结果表明,考虑热电比的部分负荷性能函数拟合误差后,降低了热负荷损失的风险,改变了系统调度方案,提高了系统运行鲁棒性和供热可靠性。

    2022年05期 v.34;No.220 11-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 794K]
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  • 基于VMD-PSO-多核极限学习机的短期负荷预测

    吴松梅;蒋建东;燕跃豪;鲍薇;

    为提高短期负荷预测精度,解决核极限学习机单一核函数难以适应负荷多数据特征的问题,提出了一种基于变分模态分解与粒子群优化的多核极限学习机模型。该模型采用变分模态分解技术将原始负荷序列分解为具有不同特征频率的子序列,并对每个子序列建立预测模型。负荷预测模型采用粒子群优化的多核极限学习机,其使用混合核函数代替单一的核函数,使其在不同的参数下不仅有良好的局部搜索能力,同时也加强了全局搜索能力。实验表明,该模型拥有更好的回归精度和泛化能力,能够得到更精确的预测结果。

    2022年05期 v.34;No.220 18-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1031K]
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  • 光伏发电最大功率点跟踪Boost变换器动力学特性

    陶慧;赵世彬;贾春华;

    为保证光伏系统高效稳定运行,对光伏发电最大功率点跟踪Boost变换器的动力学特性进行了研究。首先基于光伏电池等效模型及阻抗匹配原则确定系统结构。然后推导了系统的数学模型,通过数值仿真研究系统的非线性行为,并根据系统状态平均方程的雅可比矩阵特征值进行理论分析,确定了系统的输入参数R_(eq)和E、控制参数K_p、滤波参数C_f的稳定域以及E-R_(eq)构成的二维参数平面上的稳定性边界。最后通过Matlab/Simulink仿真验证理论分析的正确性。结果表明:研究光伏发电最大功率点跟踪Boost变换器的动力学特性,可确定其稳定工作域,为实际工程的设计及调试提供理论依据。

    2022年05期 v.34;No.220 26-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
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  • 基于回归学习与特征挖掘的运行风险评估

    王天昊;马世乾;宋海涛;赵士朗;于光耀;

    为了充分利用监测信息的数据价值并实时把握电力系统运行风险的变化情况,提出了一种对电力系统实时状态进行运行风险评估的方法。该方法基于SVM回归学习技术,挖掘量测单元反馈的系统信息与运行状态数据的潮流特征,建立运行状态与风险的关联函数。将该方法与多目标粒子群优化算法相结合,预先实现电力系统数据特征挖掘,从而降低了对于PMU量测设备的数量要求。提出了改进的蚁群算法,并将其与SVM回归模型融合,实现对回归学习模型内部参数的优选,提高了评估准确性,进一步改善了在线风险评估的运行速度与计算精度。

    2022年05期 v.34;No.220 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 813K]
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  • 含恒功率负载的直流微网稳定性分析

    刘海涛;熊雄;徐旖旎;张海;邵瑶;

    直流微网中的一类功率变换器表现为恒功率特性,电压变化时呈现负阻抗特性,极易引起母线电压振荡甚至崩溃。为此,以含恒功率负载直流微网为研究对象。首先,分析了直流微网系统存在静态工作点的条件,并在此基础上,利用李雅普诺夫稳定性第一定理分析了系统的小扰动稳定性。然后,基于混合势函数理论并结合LaSalle不变集定理,分析了系统的大扰动稳定性,得到了系统静态稳定和小扰动稳定的解析判据,并且得到了系统平衡点的估计吸引域,为直流微网系统的设计提供了参考依据。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件验证了所得稳定性判据和估计吸引域的正确性。

    2022年05期 v.34;No.220 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 951K]
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  • 数据驱动的配电网投资有效性评估模型

    刘汇川;王峰;吴霜;徐佳琪;

    为解决新一轮电力体制改革的背景下定价管制模式对配电网投资有效性引导作用不断增强的问题,提出一种数据驱动的配电网投资有效性多维量化分析方法。通过引入服务流的概念,构建一套完整的配电网投资有效性评估指标体系。应用主成分分析法对时序评估指标进行客观赋权,建立评估指标和配电网投资有效度的测度关系表达式。同时,采用多指标时序变化的数据驱动方法获得配电网运行的典型场景。最终,以典型场景为投资有效度打分对象,形成一套完整的配电网投资有效性评估模型。该研究为配电网投资决策和检验评估提供一种辅助性方法。

    2022年05期 v.34;No.220 50-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1007K]
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  • 地震灾害下的电气耦合系统韧性评估

    吴彬;高军彦;班全;赵玉新;

    电气耦合系统在地震灾害下可能发生元件故障,影响正常供能工作。为此,对地震灾害下的电气耦合系统韧性评估展开了研究。首先,构建了地震概率模型和地震攻击模型,分别用于分析地震场景不确定性和各场景攻击模式。然后,提出了基于潜在地震场景集的韧性评估方法,采用蒙特卡洛法计算各地震场景下系统负荷损失期望,进而求得系统级和元件级的韧性指标。最后,以IEEE RTS79电网和14节点气网组成的电气耦合系统为算例,验证了所提韧性评估方法的可行性。韧性评估结果可用于指导规划人员预案高影响力潜在地震场景和制订韧性提升方法。

    2022年05期 v.34;No.220 59-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K]
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  • 基于OPC的电力信息物理系统仿真平台研究

    孙正龙;赵靖博;庄钧植;蔡国伟;

    信息网和物理电网的融合与协作是未来智能电网的重要特征之一,构成了典型的信息物理系统CPS(cyber-physical system)。在电力信息物理系统CPPS(cyber-physical power system)中,信息空间的扰动和故障将增加物理系统运行风险,在评估CPPS的动态行为时必须详细考虑信息网的影响。基于OPC技术实现了电力系统仿真工具DIgSILENT和信息系统仿真工具Matlab的联合运行,建立了电力信息物理系统仿真平台。以广域阻尼控制为例进行电力系统与广域测量通信系统的联合仿真,结果表明,所建仿真平台能够有效反映系统中信息系统和物理系统的交互影响,所采用的广域阻尼控制能够有效抑制电力系统低频振荡,进而验证了平台的有效性。

    2022年05期 v.34;No.220 70-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K]
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  • 基于改进天牛须算法的家庭能量管理系统多目标优化调度

    于军琪;侯雪妍;赵安军;聂己开;王福;

    为平抑家庭用户的日负荷波动及降低用电成本,提出一种基于改进天牛须搜索算法的家庭能量管理系统多目标优化调度策略。首先,基于可控型家居负载的分类方法对典型家用设备进行分类,建立用户需求侧负载调度模型。然后,以负载工作特性和用户用电需求为约束条件,以家庭用户用电成本最低、负荷峰均比最小和用户舒适度最大为目标建立家庭能量管理系统多目标优化调度模型。最后,采用改进的天牛须搜索算法对模型进行求解。仿真实验结果表明,该方法能够有效地提高用电经济性和用户舒适度,减小家庭日用电负荷波动。

    2022年05期 v.34;No.220 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 807K]
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  • 计及需求响应和阶梯型碳交易机制的区域综合能源系统优化运行

    邱彬;宋绍鑫;王凯;杨桢;

    为提升可再生能源的消纳,平抑负荷波动,控制碳排放总量,提出计及需求响应和阶梯型碳交易机制的多能耦合综合能源系统优化调度模型,研究不同运行方式对优化调度的影响。首先,以系统运行成本和碳交易成本最小为目标,建立了考虑电、气、热、冷多能耦合的综合能源系统优化模型。然后,在优化能源供给侧出力的基础上,利用能源转换装置改善多能源互补能力;在用户需求侧建立综合需求响应模型,平滑负荷曲线。最后,利用CPLEX求解工具箱对模型求解。结果表明:计及多能耦合互补的区域综合能源系统供需双侧协同优化在有效降低碳排放量的同时,可进一步提升系统运行经济性。

    2022年05期 v.34;No.220 87-95+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1011K]
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  • “双碳”目标下新型配电系统功能形态及规划体系

    张笑弟;高强;潘弘;

    随着“双碳”目标的落地和能源转型的加速,配电系统的功能将发生重大转变,系统形态将向多层、多环、多态的复杂网络发展,成为以能源优化协同为核心的新型配电系统。从源网荷储发生的巨大变革入手,分析新型配电系统的概念、内涵和特征,研究柔性软开关接入后配电系统网架结构变化,提出柔性互联的网孔型配电网。围绕其控制方式和交易体系阐述新型配电系统形态和功能,剖析新型配电系统的应用场景,结合传统配电系统的规划技术,探索新型配电系统规划体系,为新型源荷为主的新型配电系统的发展提供新思路和方向。

    2022年05期 v.34;No.220 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 792K]
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  • 基于集成学习的HVDC输电线路雷击故障识别方法

    陈雷;吴浩;李栋;杨玉萍;

    针对雷击引起的暂态高频分量易造成高压直流输电线路保护误动作的问题,通过PSCAD软件建立了高压直流输电线路的雷击故障模型。首先分析不同故障情况下的暂态过程,利用小波包算法分解重构得到电压突变量的不同频段瞬时能量信号。然后计算各频段瞬时能量信号的波动指数组成雷击故障特征样本集。最后结合鲸鱼优化算法WOA(whale optimization algorithm)和集成学习(Adaboost.M2)建立WOA-Adaboost.M2模型,并利用雷击故障特征样本集对WOA-Adaboost.M2模型进行训练和测试。仿真结果表明:该方法能在不同故障距离和不同雷电流幅值下准确识别雷击干扰、雷击正极故障、雷击双极故障和普通接地故障,受故障距离、过渡电阻和雷电流幅值等因素影响较小。

    2022年05期 v.34;No.220 102-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 948K]
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  • ISSA优化Attention双向LSTM的短期电力负荷预测

    王金玉;金宏哲;王海生;张忠伟;

    针对短期电力负荷数据的复杂性和多样性,提出一种含Attention的双向LSTM预测方法,简称Bi-LSTM-AT。该方法将电力负荷历史数据作为输入且考虑温度、湿度和日期类型因素的影响。通过建模学习构建网络模型,挖掘网络特征内部变化规律,通过映射加权和学习参数矩阵赋予Bi-LSTM-AT网络隐含状态相应的权重。同时,针对该模型超参数选择困难的问题,提出利用改进麻雀算法实现该模型超参数的优化选择,使得全年最后两天预测值的MAPE为0.42%、RMSE为0.29%和MAE为0.21%,验证了模型线性回归拟合能力的准确性和稳定性。

    2022年05期 v.34;No.220 111-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 876K]
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  • 等效电源电压变异系数约束的短路容量测试方法

    苏灿;周文;高敏;孟良;胡雪凯;曹义力;

    为拓展短路容量测试应用场景、提高在线测试精度,提出了一种等效电源电压变异系数约束的短路容量测试方法。首先,基于戴维南定理建立了等效电源电压与系统短路容量的函数关系。其次,根据大电网短时稳定性特征提出了将等效电源电压变异系数最小作为约束的短路容量在线测试方法和流程。然后,仿真分析了所提方法在不同电网条件下的计算误差,并与电压无功法计算结果进行了对比。仿真和应用结果均表明,相对电压无功法,所提方法对R/X比值具有高鲁棒性,计算精度更高。

    2022年05期 v.34;No.220 118-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 925K]
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  • 基于时滞稳定裕度的柔性直流系统高频稳定性分析

    张芳;杨丰瑜;姚文鹏;

    近年来,长链路延时导致的高频振荡现象在实际柔性直流输电系统工程中频繁发生。为了探究高频振荡的产生机理及影响因素,从时滞系统小扰动稳定性的角度研究柔性直流输电系统的高频稳定性,推导建立了考虑延时的柔性直流输电系统数学模型,利用Rekasius变换直接精确求取了系统的时滞稳定裕度。基于系统的时滞稳定裕度,定量分析了内环电流和锁相环参数以及有功、无功功率变化对柔性直流输电系统高频稳定性的影响。最后,利用电磁暂态仿真模型验证了理论分析的正确性。

    2022年05期 v.34;No.220 125-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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  • 考虑电晕损耗的220 kV变电站雷电入侵波过电压计算与影响因素分析

    刘晓航;高宇;贺天任;张瑞;

    冲击电晕是影响变电站雷电入侵波过电压水平的关键因素,在入侵波过电压计算中需要考虑该因素对计算结果的影响。以天津某220 kV变电站为例,基于电磁暂态程序EMTP(Electro-magnetic Transient Program)建立了进线段与变电站相结合的仿真模型。在考虑电晕损耗的前提下,计算分析了冲击电晕、进线电缆及避雷器配置等因素对入侵波过电压的影响。结果表明:电晕损耗使过电压波形发生衰减和畸变;进线电缆末端过电压始终大于首端过电压,且电缆长度的增加使电缆首、末两端过电压幅值降低;在电缆首、末两端配置避雷器能有效抑制电缆与主变处的过电压。

    2022年05期 v.34;No.220 136-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K]
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  • 高速电机的转子损耗分析与无位置传感器矢量控制方法的研究

    陈学永;李朝江;杜静娟;吕海英;黄新雨;

    为保证鼓风机用电机在高转速下不产生过温的情况,针对一种表贴式高速永磁同步电机提出了新型转子结构。通过应用有限元法对该转子的护套材料、护套厚度进行合理的选择降低电机高速状态下产生的损耗,采用自适应滤波滑膜观测器对高速电机进行无位置矢量控制提高控制精度。最后通过多物理场耦合方式对整个电机进行温度仿真,实验结果表明当电机选择3 mm钛合金转子护套、磁钢采用永磁体N35UH、耐温180℃时,不会出现磁钢退磁的情况。

    2022年05期 v.34;No.220 144-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 911K]
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  • 关于量和单位

    <正>1.量的符号一般为单个字母,并一律采用斜体(p H例外)。必要时,可在量符号上附加角标。2.在表达量值时,在公式、图、表和文字叙述中,一律使用单位的国际符号,且均用正体。3.不可修饰单位符号,如:加缩写点、角标、复数形式。4.在图和表中,特定单位表示量的数值时,用量与单位相比形式,如:L/m,m/kg,c_B/(mol·dm~(-3))。5.不能把ppm、pphm、ppb、ppt、rpm等缩写字作单位使用。

    2022年05期 v.34;No.220 124页 [查看摘要][在线阅读][下载 673K]
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