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基于能量函数塑形的直流微电网多电力弹簧电压平稳控制方法

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电力系统自动化 2024年第10期48卷 96-108页

作者：薛花张珂宁王凯凌晨王育飞王雅妮上海电力大学电气工程学院上海市200090 国网上海市电力公司超高压公司上海市200063

直流微电网低惯性响应特性常导致系统存在不确定性扰动时母线电压波动越限。针对这一问题,文中以直流电力弹簧(DCES)为核心构建智能负载,解析直流电机动能与智能负载惯量能量间的映射关系,实现需求侧等效虚拟惯量注入,快速补偿不确定性... 详细信息

直流微电网低惯性响应特性常导致系统存在不确定性扰动时母线电压波动越限。针对这一问题,文中以直流电力弹簧(DCES)为核心构建智能负载,解析直流电机动能与智能负载惯量能量间的映射关系,实现需求侧等效虚拟惯量注入,快速补偿不确定性扰动造成的DCES输出电压偏差;针对多DCES协同控制,设计动态事件触发机制,以最小通信需求求解全局一致性误差,实现各DCES输出电压期望轨迹实时在线更新;提出了具有最小相位特性的反馈线性化控制器,将传统电压-电流双环控制转化为能量单环控制,构建DCES能量函数,重塑状态变量空间为Grassmann流形,实现系统完全解耦和精确线性化转换,准确跟踪各DCES输出电压期望轨迹,同时确保全局渐近稳定。基于dSPACE的实验结果表明:系统存在外部不确定扰动和内部参数摄动情形下,所提方法可实现直流微电网母线电压的平稳控制,具有动态响应快、稳定性好、鲁棒性强、抗扰性优的特点。

关键词：直流微电网电力弹簧能量函数虚拟惯量动态事件触发机制反馈线性化控制电压平稳控制

大规模变频空调的可信聚合优化与自适应分散协调方法

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电力系统自动化 2024年第16期48卷 109-122页

作者：董联鑫范帅王治华郏琨琪何光宇电力传输与功率变换教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市200240 上海非碳基能源转换与利用研究院上海市200240 国网上海市电力公司电力调度控制中心上海市200122 国网上海市区供电公司上海市200080

变频空调(IAC)可观的调节潜力使其成为电力系统的重要灵活性资源,但其海量、异质和隐私敏感的特点使得集中式调控实施性不佳。现有的弱中心化方法较为关注计算效率的提高,对结果的可行性和解聚合的自适应性考虑不足,极易导致实际负荷分... 详细信息

变频空调(IAC)可观的调节潜力使其成为电力系统的重要灵活性资源,但其海量、异质和隐私敏感的特点使得集中式调控实施性不佳。现有的弱中心化方法较为关注计算效率的提高,对结果的可行性和解聚合的自适应性考虑不足,极易导致实际负荷分配越界且收敛困难。因此,首先基于IAC物理模型,通过构建保守能量场景得到个体可信边界,以保证集群调度曲线始终处于可调范围内。然后,为了敏捷地分配负荷,提出基于分层分散式架构的自适应解聚合策略,使集群在各时段精确跟踪调度目标并最小化效用损失。其控制过程轻量、无参数化,且仅需极少迭代即可快速得到可行次优解;数据经分层汇总后实现降维,避免了个体隐私泄露,更具实施性。最后,为进一步挖掘实时调节潜力,利用IAC集群进行三相负载均衡,开创了应用场景,并通过“迭代即调整”方式平抑负荷与光伏波动,实现能量优化、分配、平衡的完整统一。算例结果验证了所提方法的高效性,为海量IAC的灵活性挖掘提供了新思路。

关键词：变频空调负荷集群聚合优化自适应分散控制需求响应虚拟电厂

考虑电-气-热耦合和需求响应的虚拟电厂优化调度策略

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中国电力 2024年第1期57卷 101-114页

作者：王世杰冯天波孙宁何可李嘉文杨程崔昊杨上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 国网上海市电力公司信息通信公司上海200122 国网上海市电力公司培训中心上海200438

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下... 详细信息

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下调峰能力,引入电制气设备和碳捕集技术,构建新型的热电联产耦合模型。其次,为提升系统运行的灵活性,考虑峰谷分时电价、热价,建立综合需求响应机制。然后,为减少系统发电成本,引入电、热储能装置,以系统总成本和电、热储能运行成本最小化为目标建立虚拟电厂双层优化模型,并根据下层优化模型的KKT(Karush-Kuhn-Tucher,KKT)条件将双层模型转为单层并线性化处理进行求解。结果表明,所提方法的碳排放、运行成本以及新能源消纳率达到最优,提升了热电机组向下调峰能力,满足了系统低碳性、经济性的需求。

关键词：热电耦合电、热储能需求响应双层优化虚拟电厂

基于数字孪生与元宇宙的能源互联网认知系统论(二):面向复杂系统涌现现象的虚拟仿真推演框架

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4311-4322,I0011页

作者：贺兴潘美琪唐跃中郝然艾芊电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 上海交通大学国家电投智慧能源创新学院上海市闵行区200240 国网上海市电力公司上海市浦东新区200122 国家电力调度与控制中心北京市西城区100032

复杂性是能源互联网的重要特征与演进趋势,复杂性及其所伴随的涌现现象往往使得基于机理模型(白箱子)的仿真、分析、推演方法不再适用于复杂系统。得益于数据科学、仿真技术、孪生技术的共同发展,虚拟孪生技术成为应对复杂系统的利器。... 详细信息

复杂性是能源互联网的重要特征与演进趋势,复杂性及其所伴随的涌现现象往往使得基于机理模型(白箱子)的仿真、分析、推演方法不再适用于复杂系统。得益于数据科学、仿真技术、孪生技术的共同发展,虚拟孪生技术成为应对复杂系统的利器。面向复杂性,该文对虚拟孪生技术及其应用前景进行探究,并重点讨论虚拟孪生系统的基本特性、支撑理论、技术体系、建设流程及其案例分析等,进一步提出基于虚拟仿真推演技术的涌现现象认知框架。该工作一方面为在能源系统中开展虚拟孪生工作提供参考借鉴,另一方面也有益于虚拟孪生技术的推进。

关键词：复杂性认知涌现虚拟仿真能源互联网(EIoT)

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源-荷-储多异质分布式资源参与配电网自我恢复方案与补偿机制

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现代电力 2024年第5期41卷 866-877页

作者：崔勇徐耀杰刘建行涂崎王伟红顾军国网上海市电力公司电力调度控制中心上海市杨浦区200122 上海电力大学电气工程学院上海市杨浦区200090

为了应对新型电力系统潜在的大停电风险,从源-荷-储多环节挖掘分布式资源参与配电网恢复的潜力与价值,制定安全、快速的恢复方案成为必然需求。为此,考虑多时间尺度下的黑启动恢复过程对灵活性需求的不同,提出一种考虑多异质分布式资源... 详细信息

为了应对新型电力系统潜在的大停电风险,从源-荷-储多环节挖掘分布式资源参与配电网恢复的潜力与价值,制定安全、快速的恢复方案成为必然需求。为此,考虑多时间尺度下的黑启动恢复过程对灵活性需求的不同,提出一种考虑多异质分布式资源参与的配电网自我恢复方案。首先,针对含有多类型分布式资源的配电系统,以最大化可用发电量和有功负荷恢复量为目标,构建分布式资源启动顺序优化模型。其次,基于节点重要度和路径恢复时间,构建综合路径评价指标,实现待启动机组的恢复路径优化,进而分时步投入停电负荷,以降低停电损失。第三,考虑恢复过程中的分布式资源黑启动能力与使用度,提出包含能力补偿费与使用补偿费的黑启动激励机制,有效促进服务费公平、合理分配。最后,以改进的IEEE33节点系统为例,通过对多个停电场景进行分析,结果表明所提方法可有效调配恢复资源,提升配电系统恢复的快速性与稳定性。

关键词：配电网恢复分布式资源网架重构激励机制

融合注意力与多尺度特征的电力绝缘子缺陷检测方法

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高电压技术 2024年第5期50卷 1933-1942页

作者：王韵琳冯天波孙宁杨程余恒文崔昊杨上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 国网上海市电力公司信息通信公司上海200030 国网上海市电力公司培训中心上海200438

针对无人机巡检时绝缘子缺陷因目标小、种类多、尺度差异大造成的漏检、误检问题,提出了一种融合注意力与多尺度特征的YOLOX-s算法。首先,在主干网络中融合坐标注意力机制,使网络能够更加准确地对绝缘子及其缺陷进行定位;其次,为解决绝... 详细信息

针对无人机巡检时绝缘子缺陷因目标小、种类多、尺度差异大造成的漏检、误检问题,提出了一种融合注意力与多尺度特征的YOLOX-s算法。首先,在主干网络中融合坐标注意力机制,使网络能够更加准确地对绝缘子及其缺陷进行定位;其次,为解决绝缘子缺陷小目标特征丢失的问题,在主干网络尾端的空间金字塔池化模块引入多尺度深度可分离卷积,构建多尺度上下文敏感模块以充分提取多尺度信息;最后,在特征融合网络中用Shuffle unit替换原网络中的CBS堆叠结构,实现了模型压缩。实验表明,改进模型的FPS为26.4帧/s,mAP值达到了93.6%,相较于YOLOX-s提升了4.7%,在不增大模型参数量和计算复杂度的前提下,对多类型多尺度的绝缘子缺陷检测达到了更好的效果。该方法对提升电力巡检业务运维效率具有现实指导意义。

关键词：实时检测无人机巡检绝缘子小目标检测改进YOLOX-s

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面向电网拓扑调度仿真的采样效率优化方法研究

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系统仿真学报 2024年第2期36卷 283-295页

作者：赵莹莹董普森朱天晨李凡苏运邰振赢孙庆赟凡航国网上海市电力公司电力科学研究院上海200437 国网上海市电力公司上海200125 北京航空航天大学北京100191 华北电力大学北京100096

为解决新型电力系统的规模性与复杂性导致的仿真计算量较大,仿真速度相对变缓的问题,提出了一种基于分布式与量化机制的拓扑调度仿真加速方法。通过拓扑调度模型的并行,增大了单位时间内数据仿真采样的规模;引入了量化算子,加快拓扑调... 详细信息

为解决新型电力系统的规模性与复杂性导致的仿真计算量较大,仿真速度相对变缓的问题,提出了一种基于分布式与量化机制的拓扑调度仿真加速方法。通过拓扑调度模型的并行,增大了单位时间内数据仿真采样的规模;引入了量化算子,加快拓扑调度模型算子计算,减少单次仿真的时间成本。算例分析验证了拓扑仿真加速的有效性,在单位时间内将仿真电力系统的可用传输容量提升了约2倍,并在不同规模电网算例实现了1.5~2.5倍的仿真加速。

关键词：拓扑调度仿真深度强化学习采样效率优化模型量化电网数字孪生

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面向工业物联网时序数据的异常检测方法

计算机工程与应用 2024年第12期60卷 270-282页

作者：谢伟卢士达时宽治王虹岚顾荣斌黄君李静国网上海市电力公司上海200122 国网上海市电力公司信息通信公司上海200072 南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京211106

作为第四次工业革命重要基石,工业互联网将孤立的工业系统转化为连接的网络,是数字产业化的重要拓展方向,工业物联网环境中的异常检测对自动化决策具有重要意义。针对现有大多数方法未能有效地考虑传感器间复杂的未知拓扑关系以及工业... 详细信息

作为第四次工业革命重要基石,工业互联网将孤立的工业系统转化为连接的网络,是数字产业化的重要拓展方向,工业物联网环境中的异常检测对自动化决策具有重要意义。针对现有大多数方法未能有效地考虑传感器间复杂的未知拓扑关系以及工业物联网时序数据内在的不同尺度模式导致异常检测精度有待提升的问题,提出了一种面向工业物联网时序数据的多尺度时空特征融合无监督异常检测方法MSTSAD,构建了一种新颖的双向时空特征提取模块依次捕获多个时间序列之间的相关性和双向依赖性。设计了多尺度门控时间卷积神经网络自适应地提取时间序列的多尺度时序特征,并引入双仿射实现多尺度时序特征和时空特征的交叉融合,增强模型对原始数据的特征提取。提出了结合对抗训练的变分自编码器来放大异常的重构误差并增强模型对训练数据噪声的抗干扰能力,提高了模型对异常数据的区分能力。在GPW、ECG5000、Occupancy和SWaT四个公开数据集上与五种先进方法进行了对比实验,实验结果表明,MSTSAD的F1分数提升了0.015~0.047。

关键词：工业物联网异常检测多尺度时空信息

面向智能混合储能软开关支撑新型配电系统双重灵活性的规划-运行协同方法

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电网技术 2024年

作者：刘方陆荣欣徐韵张森朱丹丹卫思明杨秀上海电力大学电气工程学院国网上海市电力公司培训中心国网上海市电力公司松江供电公司国网江苏省电力公司电力科学研究院

大规模分布式新能源接入导致新型配电系统面临“节点-网络”双重灵活性不足风险，使得规划配置智能混合储能软开关(HESS-SOP)，实现节点型与网络型异质灵活资源协同控制，成为提升节点灵活调节支撑和网络传输安全裕度的重要技术手段。... 详细信息

大规模分布式新能源接入导致新型配电系统面临“节点-网络”双重灵活性不足风险，使得规划配置智能混合储能软开关(HESS-SOP)，实现节点型与网络型异质灵活资源协同控制，成为提升节点灵活调节支撑和网络传输安全裕度的重要技术手段。对此，建立面向HESS-SOP融入支撑“节点-网络”双重灵活性的新型配电系统协同规划-运行模型。首先，研究SOP引入HESS 组成HESS-SOP的拓扑结构和联合调节特性；然后，引入转移分布因子以线路为视角建立含HESS-SOP的新型配电系统灵活性供需平衡模型，解析“节点-网络”灵活性供需平衡机理，并建立“节点-网络”双维度灵活性指标；其次，采用有功潮流灵敏度法与希尔伯特-黄变换法对HESS-SOP分别进行选址与初始参数配置，并建立考虑HESS-SOP“节点-网络”双重灵活性调控潜力的规划-运行联合优化模型，并采用混合算法进行求解；最后，基于改进的IEEE33节点系统开展算例分析。结果表明：所提出的灵活性指标能准确量化评估系统“节点-网络”双维度灵活性，所建立的考虑HESS-SOP灵活性调控潜力的规划-运行联合优化模型能有效提高配电系统运行的经济性与灵活性。

关键词：新型配电系统智能软开关混合储能系统灵活性转移分布因子有功潮流灵敏度希尔伯特-黄变换规划-运行