2016年 第33卷 第3期
2016, 33(3): 1-7.
摘要:
基于随机Markov链模型提出了一种风向时间序列模拟模型。该模型选取气象学中较为细致的风向划分方法-16风向,作为Markov链模型状态空间划分的依据。模型验证表明,随机Markov链模型生成的风向时间序列较好的保留了原始数据分布特性、自相关特性、功率谱特性等统计特性。这证明,通过Markov链建模,然后生成任意时间长度的风向时间序列的方法是可行的,且在加入阈值修正后,该模型的短期风向预测效果较好。
基于随机Markov链模型提出了一种风向时间序列模拟模型。该模型选取气象学中较为细致的风向划分方法-16风向,作为Markov链模型状态空间划分的依据。模型验证表明,随机Markov链模型生成的风向时间序列较好的保留了原始数据分布特性、自相关特性、功率谱特性等统计特性。这证明,通过Markov链建模,然后生成任意时间长度的风向时间序列的方法是可行的,且在加入阈值修正后,该模型的短期风向预测效果较好。
2016, 33(3): 8-13.
摘要:
本文提出一种基于改进EMD算法及Elman算法相结合的光伏功率预测方法。首先对历史数据根据辐照时长及辐照强度进行聚类分析,确定待预测日的所属类别及对应的辐照强度待预测时段;其次根据主环境特征量在待预测日所属类别中构建同类型日时间序列,利用改进EMD算法对同类型相似日时间序列进行中值滤波,并按波动程度进行模态分解,同类型模态划归一类,最后采用Elman算法对各模态类进行辐照强度预测,进而得到光伏逐时发电功率值。该方法旨在提高弱辐照情况下对辐照强度预测精准度,经验证,该方法适应了不同类型日的辐照强度预测,能够在一定程度上提高预测精度。
本文提出一种基于改进EMD算法及Elman算法相结合的光伏功率预测方法。首先对历史数据根据辐照时长及辐照强度进行聚类分析,确定待预测日的所属类别及对应的辐照强度待预测时段;其次根据主环境特征量在待预测日所属类别中构建同类型日时间序列,利用改进EMD算法对同类型相似日时间序列进行中值滤波,并按波动程度进行模态分解,同类型模态划归一类,最后采用Elman算法对各模态类进行辐照强度预测,进而得到光伏逐时发电功率值。该方法旨在提高弱辐照情况下对辐照强度预测精准度,经验证,该方法适应了不同类型日的辐照强度预测,能够在一定程度上提高预测精度。
2016, 33(3): 14-21.
摘要:
风电爬坡实现的多步预测是保障大规模风电并网后电网安全和电能质量的有效手段。提出了一种基于突变理论的风电爬坡多步预测方法,首先将风电爬坡事件视为一种突变现象,采用相关性分析、主成分分析和线性加权累加方法处理中尺度气象数据,确定突变爬坡的相关变量;然后分别建立上行和下行爬坡的突变预测模型,通过综合考虑增大预测步长和减小预测误差,求解多目标优化问题,以训练模型参数,实现风电爬坡的多步预测。仿真结果表明,该方法可以比较有效地预测风电爬坡事件,与统计方法相比具有更大的预测步长和更高的准确率。
风电爬坡实现的多步预测是保障大规模风电并网后电网安全和电能质量的有效手段。提出了一种基于突变理论的风电爬坡多步预测方法,首先将风电爬坡事件视为一种突变现象,采用相关性分析、主成分分析和线性加权累加方法处理中尺度气象数据,确定突变爬坡的相关变量;然后分别建立上行和下行爬坡的突变预测模型,通过综合考虑增大预测步长和减小预测误差,求解多目标优化问题,以训练模型参数,实现风电爬坡的多步预测。仿真结果表明,该方法可以比较有效地预测风电爬坡事件,与统计方法相比具有更大的预测步长和更高的准确率。
2016, 33(3): 22-28.
摘要:
为促进径流式小水电与区域配电网协调发展,本文提出一种考虑自适应无功控制的径流式小水电最优接纳能力计算方法。为兼顾配电网运行的经济性和电能质量,考虑以运行成本、电压偏移和网损综合最优为目标,采用多状态模型构建基于机会约束规划的多目标模型。针对接入点电压越限问题,提出自适应无功控制策略。利用基于精英策略的非劣分类遗传算法II(NSGA\|II)求解多目标模型,并采用基于信息熵的序数偏好法(TOPSIS)从Pareto解集中选取最优方案,最后IEEE\|33节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。
为促进径流式小水电与区域配电网协调发展,本文提出一种考虑自适应无功控制的径流式小水电最优接纳能力计算方法。为兼顾配电网运行的经济性和电能质量,考虑以运行成本、电压偏移和网损综合最优为目标,采用多状态模型构建基于机会约束规划的多目标模型。针对接入点电压越限问题,提出自适应无功控制策略。利用基于精英策略的非劣分类遗传算法II(NSGA\|II)求解多目标模型,并采用基于信息熵的序数偏好法(TOPSIS)从Pareto解集中选取最优方案,最后IEEE\|33节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。
2016, 33(3): 29-34.
摘要:
针对主动配电网集中控制周期长,调节有载变压器分接头响应速度慢,难以有效地解决局部电压越限等问题,提出一种新型电压分层分散控制方法。该方法基于多代理系统架构,以分布式电源为中心将配网划分为多个随系统运行状态变化而具有自适应性的本地控制区域,充分利用分布式电源无功输出调节能力,从而实现电压分区自治控制,并且在分散控制架构下实现与传统变压器调节手段相配合的配网综合电压调控。最后基于IEEE33节点配电测试系统对所提方法的有效性进行了分析与验证。
针对主动配电网集中控制周期长,调节有载变压器分接头响应速度慢,难以有效地解决局部电压越限等问题,提出一种新型电压分层分散控制方法。该方法基于多代理系统架构,以分布式电源为中心将配网划分为多个随系统运行状态变化而具有自适应性的本地控制区域,充分利用分布式电源无功输出调节能力,从而实现电压分区自治控制,并且在分散控制架构下实现与传统变压器调节手段相配合的配网综合电压调控。最后基于IEEE33节点配电测试系统对所提方法的有效性进行了分析与验证。
2016, 33(3): 35-42.
摘要:
分布式电源出力的不确定性与电动汽车充电的随机性给配电网运行效益带来一定的影响。本文根据分布式发电功率和电动汽车充电功率的不确定性,提出了分布式电源出力状态概率模型和电动汽车充电功率状态概率模型,在此基础上形成系统多状态运行空间,建立了含DG和EV配电网分布式发电有功协调模型。以期望的运行成本与期望的停电损失最小为优化目标。利用二阶锥规划,将目标函数和约束条件函数中的非线性形式通过旋转锥转换为线性形式,而新变量间则用特殊结构的锥集表示,从而简化了优化模型。以IEEE14节点的配电系统为例,对所研究的模型与算法进行了验证与分析,获得了较好的效果。
分布式电源出力的不确定性与电动汽车充电的随机性给配电网运行效益带来一定的影响。本文根据分布式发电功率和电动汽车充电功率的不确定性,提出了分布式电源出力状态概率模型和电动汽车充电功率状态概率模型,在此基础上形成系统多状态运行空间,建立了含DG和EV配电网分布式发电有功协调模型。以期望的运行成本与期望的停电损失最小为优化目标。利用二阶锥规划,将目标函数和约束条件函数中的非线性形式通过旋转锥转换为线性形式,而新变量间则用特殊结构的锥集表示,从而简化了优化模型。以IEEE14节点的配电系统为例,对所研究的模型与算法进行了验证与分析,获得了较好的效果。
2016, 33(3): 43-47.
摘要:
配电网负荷增加将导致供电设备扩容提前,从而提高扩容投资现值。针对少环配电网的网络结构,提出了能够反映支路潮流分流情况的分流系数矩阵的概念及其计算方法,并结合推导而得的节点注入功率支路电流灵敏度,建立灵敏度系数矩阵,用于计算得到可以表示配电网各节点占用供电容量成本大小的节点边际容量成本(locational marginal capacity cost, LMCC)。进一步改进了基于雅克比矩阵的节点支路潮流灵敏度系数矩阵的计算方法,用于计算LMCC,并作为对照方法在IEEE33配电系统中进行测试,对比验证了本文方法的有效性。
配电网负荷增加将导致供电设备扩容提前,从而提高扩容投资现值。针对少环配电网的网络结构,提出了能够反映支路潮流分流情况的分流系数矩阵的概念及其计算方法,并结合推导而得的节点注入功率支路电流灵敏度,建立灵敏度系数矩阵,用于计算得到可以表示配电网各节点占用供电容量成本大小的节点边际容量成本(locational marginal capacity cost, LMCC)。进一步改进了基于雅克比矩阵的节点支路潮流灵敏度系数矩阵的计算方法,用于计算LMCC,并作为对照方法在IEEE33配电系统中进行测试,对比验证了本文方法的有效性。
2016, 33(3): 48-54.
摘要:
针对以往配网可靠性指标计算依赖于故障率和故障持续时间而很难在实际中应用的问题,提出基于事故负荷损失指标(CLLI)的配电网多目标规划方法,证明了CLLI指标与系统平均停电持续时间(SAIDI)、用户平均停电持续时间(CAIDI)等可靠性评价指标具有很强的相关性;在计算指标值时考虑了不同负荷类型的可靠性需求,有效表示不同网架的可靠性程度;在配电网规划包含了分段开关、自动重合闸(RA)等设备的规划以增强配电网可靠性。使用改进的快速非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对经济性和可靠性目标函数进行同时寻优,得到可行的非支配解;以一个21节点系统进行验证,表明所提模型和算法具有较强的可行性和高效性。
针对以往配网可靠性指标计算依赖于故障率和故障持续时间而很难在实际中应用的问题,提出基于事故负荷损失指标(CLLI)的配电网多目标规划方法,证明了CLLI指标与系统平均停电持续时间(SAIDI)、用户平均停电持续时间(CAIDI)等可靠性评价指标具有很强的相关性;在计算指标值时考虑了不同负荷类型的可靠性需求,有效表示不同网架的可靠性程度;在配电网规划包含了分段开关、自动重合闸(RA)等设备的规划以增强配电网可靠性。使用改进的快速非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对经济性和可靠性目标函数进行同时寻优,得到可行的非支配解;以一个21节点系统进行验证,表明所提模型和算法具有较强的可行性和高效性。
2016, 33(3): 55-60.
摘要:
为了对配电网的运行状态进行综合评价,提出了利用层次分析法和熵权法来确定评价指标权重的方法,首先建立配电网运行状态的评价指标体系,然后利用层次分析法计算主观权重,利用熵权法计算客观权重,为了保证权重设置的科学性,综合权重由主观权重和客观权重计算得到,并且克服了现有熵权法只能用于多方案评价的缺点,将熵权法用于单方案评价,最后根据各指标的得分和权重计算出配电网运行状态的综合评价结果,通过算例证明了此方法的有效性与合理性。
为了对配电网的运行状态进行综合评价,提出了利用层次分析法和熵权法来确定评价指标权重的方法,首先建立配电网运行状态的评价指标体系,然后利用层次分析法计算主观权重,利用熵权法计算客观权重,为了保证权重设置的科学性,综合权重由主观权重和客观权重计算得到,并且克服了现有熵权法只能用于多方案评价的缺点,将熵权法用于单方案评价,最后根据各指标的得分和权重计算出配电网运行状态的综合评价结果,通过算例证明了此方法的有效性与合理性。
2016, 33(3): 61-67.
摘要:
研究能源互联网背景下,考虑用户热舒适水平和反弹负荷的中央空调直接负荷控制策略。分析影响中央空调负荷用户热舒适水平的因素及反弹负荷主要影响因素,采用热焓理论将表征热舒适水平的有效温度解耦成为潜热与显热两个变量,通过模糊控制理论将两个变量模糊化后,给出了基于最小热焓估计(least enthalpy estimation, LEE) 的模糊热舒适水平控制算法的DLC决策,分析不同关断时长对用户热舒适水平和对反弹负荷的削减的影响。最后,通过仿真验证所提方法能够有效削减反弹负荷,保持80%以上用户热舒适水平,并实现了25%~35%的节能效果。
研究能源互联网背景下,考虑用户热舒适水平和反弹负荷的中央空调直接负荷控制策略。分析影响中央空调负荷用户热舒适水平的因素及反弹负荷主要影响因素,采用热焓理论将表征热舒适水平的有效温度解耦成为潜热与显热两个变量,通过模糊控制理论将两个变量模糊化后,给出了基于最小热焓估计(least enthalpy estimation, LEE) 的模糊热舒适水平控制算法的DLC决策,分析不同关断时长对用户热舒适水平和对反弹负荷的削减的影响。最后,通过仿真验证所提方法能够有效削减反弹负荷,保持80%以上用户热舒适水平,并实现了25%~35%的节能效果。
2016, 33(3): 68-75.
摘要:
大规模恢复负荷、减小停电损失是电力系统恢复的主要目标。本文根据环境温度、停电时间和温控负荷比例3个因素对冷负荷恢复的影响,提出一种冷负荷恢复量的计算模型。结合用电主体、负荷启动特性等两种母线负荷分类方式,并计及包括暂态频率在内的实际约束建立了以节点负荷恢复量最大为目标的通用模型。通过增广潮流计算、暂态能量函数计算及电力系统分析软件PSDBPA仿真对负荷恢复的稳态、暂态过程进行详细校核。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的合理性和有效性。
大规模恢复负荷、减小停电损失是电力系统恢复的主要目标。本文根据环境温度、停电时间和温控负荷比例3个因素对冷负荷恢复的影响,提出一种冷负荷恢复量的计算模型。结合用电主体、负荷启动特性等两种母线负荷分类方式,并计及包括暂态频率在内的实际约束建立了以节点负荷恢复量最大为目标的通用模型。通过增广潮流计算、暂态能量函数计算及电力系统分析软件PSDBPA仿真对负荷恢复的稳态、暂态过程进行详细校核。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的合理性和有效性。
2016, 33(3): 76-81.
摘要:
电压暂降的实时、准确检测是快速补偿的前提,但频率偏移下基于软件锁相环的检测方法无法准确地检测出相位跳变角。基于αβdq变换,提出利用变步长差分来构造出电压的αβ分量,采用恒定50Hz单位正、余弦信号瞬时采样值来构成αβdq 变换阵,从而计算出电压幅值与相位跳变角,避免了锁相保持给相位跳变角带来的测量误差。并就谐波、噪声及频率偏移等影响因素,对改进方法进行了详细的检测特性分析。理论分析和仿真结果表明,基于变步长差分的改进检测方法,实现方式简单且计算量小,无需同步锁相,可通过调节检测点间隔满足实时性与精确度的不同要求。
电压暂降的实时、准确检测是快速补偿的前提,但频率偏移下基于软件锁相环的检测方法无法准确地检测出相位跳变角。基于αβdq变换,提出利用变步长差分来构造出电压的αβ分量,采用恒定50Hz单位正、余弦信号瞬时采样值来构成αβdq 变换阵,从而计算出电压幅值与相位跳变角,避免了锁相保持给相位跳变角带来的测量误差。并就谐波、噪声及频率偏移等影响因素,对改进方法进行了详细的检测特性分析。理论分析和仿真结果表明,基于变步长差分的改进检测方法,实现方式简单且计算量小,无需同步锁相,可通过调节检测点间隔满足实时性与精确度的不同要求。
2016, 33(3): 82-87.
摘要:
电压暂降每年造成巨大的经济损失,因此对全网进行电压暂降监测具有重要意义。本文提出了一种考虑电压暂降传播的监测点优化配置改进方法。首先分析了电压暂降的传播规律,制定了监测点优化配置的分区原则和循环嵌套的分区算法;定义了节点MRA(可观测区域)矩阵和线路MRA矩阵,其中线路MRA矩阵基于插值拟合方法,保持了线路的连续性,更加完善合理;在此基础上,建立了监测点优化配置模型,以IEEE30节点系统为例,在MATLAB中实现了监测点优化配置,并在PSCAD中进行了仿真。结果证明了该方法的合理性和工程实用性,本文提出的方法保证了经变压器传播后记录的电压暂降信息的准确性。
电压暂降每年造成巨大的经济损失,因此对全网进行电压暂降监测具有重要意义。本文提出了一种考虑电压暂降传播的监测点优化配置改进方法。首先分析了电压暂降的传播规律,制定了监测点优化配置的分区原则和循环嵌套的分区算法;定义了节点MRA(可观测区域)矩阵和线路MRA矩阵,其中线路MRA矩阵基于插值拟合方法,保持了线路的连续性,更加完善合理;在此基础上,建立了监测点优化配置模型,以IEEE30节点系统为例,在MATLAB中实现了监测点优化配置,并在PSCAD中进行了仿真。结果证明了该方法的合理性和工程实用性,本文提出的方法保证了经变压器传播后记录的电压暂降信息的准确性。
2016, 33(3): 88-93.
摘要:
为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别方法。通过直流潮流法快速估算线路断开时系统其他线路的潮流增量及负载率,采用加权潮流冲击熵反映目标线路受其他线路断开的转移潮流的影响,利用加权潮流分布熵反映目标线路断开对系统线路负载率分布的影响。结合加权潮流冲击熵与加权潮流分布熵定义线路综合脆弱指标,识别电网故障传播中的脆弱线路。直流潮流法可通过简单的数学运算准确估算系统断线故障时各线路的潮流情况,计算量少,适用性好。该方法综合考虑线路的受冲击脆弱度和断开后果脆弱度反映线路在电网故障传播中的脆弱性,同时,加权潮流熵有效反映了线路负载率较高甚至过载时的危险性。在IEEE39节点系统中对该方法进行了验证。
为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于加权潮流熵的电网故障传播脆弱线路识别方法。通过直流潮流法快速估算线路断开时系统其他线路的潮流增量及负载率,采用加权潮流冲击熵反映目标线路受其他线路断开的转移潮流的影响,利用加权潮流分布熵反映目标线路断开对系统线路负载率分布的影响。结合加权潮流冲击熵与加权潮流分布熵定义线路综合脆弱指标,识别电网故障传播中的脆弱线路。直流潮流法可通过简单的数学运算准确估算系统断线故障时各线路的潮流情况,计算量少,适用性好。该方法综合考虑线路的受冲击脆弱度和断开后果脆弱度反映线路在电网故障传播中的脆弱性,同时,加权潮流熵有效反映了线路负载率较高甚至过载时的危险性。在IEEE39节点系统中对该方法进行了验证。
