摘要:光纤铺设费用高且普及率较低，不利于配网差动保护的大面积推广。5G的高性能和商用化为解决配网差动保护通道问题提供了理想机遇。通过理论分析和计算，提出差动保护对于通信通道的要求，包括通道速率、时延、可靠性以及安全性等方面。介绍并分析了5G差动保护实现的技术基础——网络切片、切片架构以及基于网络切片的电网安全体系。最后，通过分析5G的主要性能指标，得出5G对于配电网差动保护具有良好的适配性，可以取代光纤成为配网差动保护新的数据通道。

摘要:在配网中实现基于5G通信电流差动保护的关键技术之一是区段两端电流数据的同步问题。分析现有数据同步方法应用于5G电流差动保护的适应性；介绍5G协议中时间同步指标及实现架构；在此基础上，提出利用5G通信中的高精度时间信息实现数据同步的实用化路线。在该路线中，设计一种基于5G信号参数的基站授时方案；给出两种适用于配网电流差动保护的对时信号；最后提出基于B码对时信号的电流差动保护数据同步方法并分析其误差。理论上所提方案可实现线路两端时间同步偏差不超过20.8 μs，对应两侧电流相角偏差不足0.5º，完全满足电流差动保护要求。

摘要:为解决分布式电源接入下的多源网络问题，以及传统配电网阶段式过流保护在整定配合上的难题，提出配网保护纵联化、广域化解决方案，实现多种运行方式下配网相间短路故障的全线速动。利用5G uRLLC高可靠低时延网络技术，提出了基于5G通信的配电终端自组网、快速对等通信以及组网方案。基于QoS+DNN+ UPF专享的端到端网络组网方式，有效降低了配网保护业务时延，同时保障了数据传输的安全性。该技术路线已于2019年8月在安徽电网完成了国内首次试点应用，实践证明，所提出的方案能有效实现配网故障的精准定位与隔离，显著提升配网供电可靠性，具有较好的实用性和推广价值。

摘要:广覆盖高可靠低延时通信的5G网络，对打通配网终端设备之间的互联互通“最后一公里”问题有着极高的应用价值。为提升5G独立组网模式下配网保护的实用化水平，首先分析了配网保护的通信资源需求，并根据5G配网保护的总体架构，通过时钟信号和数据信号同源传输的方式提出了可靠性更高的对时方案。同时，在城区配网开展了差动保护和区域保护的应用，对比了两种保护方法在架空和电缆线路应用时的差异，结果表明架空线路宜采用区域保护，电缆线路可兼容差动保护和区域保护。

摘要:为提高新能源高比例接入的综合能源系统能源配置效率，对新能源不确定性建模和综合能源系统协同规划进行了深入研究。首先描述了风电出力和电动汽车充电负荷的不确定模型。然后提出一种基于随机模型的最大熵方法对风电出力和电动汽车充电负荷的边缘概率分布进行建模，并采用主成分分析方法提取典型运行场景集；考虑园区内供冷期、供暖期和过渡期三个场景建立综合能源系统协同规划模型，并使用YALMIP工具求解。仿真算例结果表明，所述方法能够在考虑不确定性因素的基础上得到经济效益更高的协同规划方案，有效提高综合能源系统的经济性和灵活性。

摘要:现有配电网单相接地故障保护技术在高阻接地故障时无法可靠启动，选相与选线结果易受三相不对称的影响。针对这一问题，提出了基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法。在三相不平衡过电压动态抑制的基础上，分析了故障前后注入电流与馈线零序电流特征。根据故障发生后注入电流变化量特点构建了接地故障动态感知判据，利用注入电流变化量的相角与幅值分别进行故障相识别与过渡电阻计算，通过比较各馈线零序电流变化量有效值进行故障选线。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提方法进行验证，结果表明所提方法能够准确识别高阻接地故障，选相与选线结果不受三相不平衡与系统对地电容大小影响。

摘要:电力线载波通信是智能配电网通信技术的重要选择之一。而中压配电网结构复杂，分支众多，存在电缆－架空线混合型线路，使得载波信号在其上的传输特性难以预估。结合中压配电网结构特点，提出一种载波信号在混合型配电网络中的信道建模方法。首先，在中压配电网的实际拓扑结构及线路类型基础上，定义了载波信号的传输线管道。然后，结合多导体传输线理论和行波理论，推导各传输线管道的传播矩阵及各节点的散射矩阵，并根据网络拓扑关系列写整个网络的电压方程。最后，由电压方程可求得在信源节点激励下全网任意节点的电压响应。该建模方法不受网络拓扑结构及线路类型限制，具有很强的适应性及可移植性。计算及电路仿真结果表明了方法的正确性及有效性。

摘要:针对电压源变流器中功率器件的开路故障问题，通过分析变流器三相电流的固有模态分量特征，提出了一种基于瞬时频率的变流器开路故障检测方法。首先采用经验模态分解理论获取三相交流电流中的开关模态分量。然后通过希尔伯特变换得到开关模态分量的瞬时频率，利用开路故障前后开关模态分量瞬时频率特征变化对功率器件的开路故障进行检测。最后在PSCAD/EMTDC中搭建柔性直流互联系统仿真模型进行了验证。仿真结果表明，利用开关模态分量瞬时频率特征能够在几个开关周期内快速地检测出单个或多个故障功率管，而且在功率调整和潮流反转时具有较好的动态检测性能。

摘要:配电网中分布式电源的出力由于波动具有不确定性与相关性，会对配电网的调度方案产生深远影响。为了研究新能源出力的波动对配电网在最大供电能力下调度方案的影响，采用数据驱动技术构建了新能源出力不确定集。随后构建了考虑新能源出力最差情况下的配电网双层鲁棒优化调度模型。下层模型以发电成本最低为目标，使得调度结果具有较好的经济性。上层模型考虑新能源出力不确定性最差情况，使得调度结果具有较强的鲁棒性。通过KKT条件将双层模型简化为单层，并以重复潮流法进行迭代，最终得到计及新能源波动的配电网最大供电能力调度方法。通过仿真验证了该算法的有效性与经济性，并得到了提高配电网最大供电能力的运行策略。

摘要:接地变压器具有系统中性点引出和站用电双重功能，在我国大中型变电站中被普遍采用，其运行可靠性直接影响电网的安全稳定。针对接地变压器低压绕组匝间绝缘短路故障检测方法缺失问题，基于磁场-电路耦合原理，利用ANSYS软件建立接地变压器二维有限元模型。通过对比高、低压侧电流的仿真值与计算值，验证模型的正确性。在此基础上分析其低压绕组单匝匝间短路故障时的电磁特征。研究结果表明：当接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时，短路环内部有很大的短路电流；电压、电流相位角，功率因数角以及高、低压侧三相电流均会发生变化，但电流波动达不到接地变压器保护的动作定值；同时，短路环附近的磁场也会发生畸变。

摘要:微型相量测量单元(μPMU)的同步性与时钟源精度密切相关，目前我国电网中已投运的智能设备多以美国GPS为时钟源。伴随北斗系统(BDS)组网完成，采用北斗作为时钟源的设备将逐渐成为主流。首先，研究北斗系统时钟脉冲精度、互感器误差、基波频率及谐波等误差影响因素，揭示各环节对μPMU测量误差的作用机理。然后，评估基于北斗系统的μPMU测量装置相角误差，分析基于频率跟踪的极大似然估计相量误差。最后，评价时钟源、互感器饱和、频率变化、谐波干扰等因素产生的综合误差。通过研究关键影响因素，给出减小测量误差的主要措施。研究成果将为μPMU在配电网的大规模配置提供理论和实践指导。

摘要:随着综合能源管理技术的成熟，建立含大比例可再生能源和储能装置的多能互补微能源网成为发展趋势。近年来，我国在进行能源结构调整，碳排放控制力度逐步提升。因此在考虑碳排放成本的基础上，以微能源网日运行成本最低为目标建立经济运行模型，对储能的充放电策略进行调整，并采用商业软件CPLEX进行求解。以某一实际微能源网为例验证所提模型的有效性，分析了两种储能容量和功率配置对微能源网运行成本的影响。算例结果表明，所建模型纳入了碳排放成本的影响，在保障可再生能源消纳的前提下，对微能源网内的多种能源和储能装置充放电策略进行了优化，实现微能源网运行成本最低的同时达到多能互补的效果。

摘要:大型电力系统包含众多发电机组，且运行时需要考虑诸多方面的因素，其机组组合优化是一个多目标多约束的非线性大规模优化问题，现有方法存在诸多不足。人工鱼群算法在解决非线性优化问题时性能良好，但存在寻优效率低、可能陷入局部极值等缺点。针对这些不足，提出了改进的人工鱼群算法。该算法引入了可变视野，对人工鱼移动策略做出了调整并与遗传算法中的变异操作相结合。构建了兼顾经济性与环保性的多目标优化模型。为了解决机组规模扩大导致的计算时间过长问题，采用了分阶段的优化方法，将改进后的算法应用于启停安排阶段，确定机组启停状态后采用混合整数规划法进行负荷分配。针对最高包含1 000台机组的大电网机组优化算例进行了模拟实验，实验结果表明：改进后的优化算法的收敛性和全局搜索能力均得到了提高，大规模机组组合的计算时间大大缩短。多目标条件下也取得了理想结果，验证了该方法的有效性。

摘要:针对数据驱动的风电功率预测模型中，高维异质大数据特征信息挖掘问题，提出考虑机组动态特性的轻量梯度上升学习机(LGBM)预测模型和区间估计的不确定性量化方法。首先，设置发电机转速、叶片角度为机组动态特性指标，构建LGBM超短期风电功率预测模型。其次，采用模糊C均值聚类对历史预测出力和预测误差样本进行区间划分；考虑预测出力和预测误差条件相依性，采用非参数估计拟合误差概率分布，并以置信区间对风电功率预测区间进行了离散化表征。最后，选取实际风电场数据进行验证。结果表明：考虑机组动态特性的LGBM预测模型的精度和计算效率显著提升；基于区间估计的不确定性量化方法解耦拟合过程与预测方法，可靠性高，灵活性强。

摘要:电力负荷曲线作为一种非平稳信号，可以看作由宽平稳的低频分量和非平稳的高频分量构成。针对负荷数据的时间多粒度构成特点，提出了一种基于变分模态分解和密度峰值快速搜索的负荷可控聚类模型。原始负荷曲线通过变分模态分解算法被分解为低频，中频和高频三个模态分量。首先，利用负荷曲线的低频模态分量实现簇间的时间粗粒度聚类。然后，在子类中添加中频分量实现簇内的时间细粒度聚类。使用OpenEI数据集对所提模型进行了有效性验证，并与不同聚类算法对原始负荷数据直接聚类进行对比。实验结果表明该模型可以实现不同时间颗粒度的合理聚类。

摘要:为了提升储能系统的虚拟惯量，提高电力系统的稳定性，针对储能变流器，给出了一种基于二次系统优化储能变流器惯性提升方法。通过构建完整的状态空间模型，分析了在不同控制器参数下系统的动态特性，揭示了虚拟同步机的振荡特性。在此基础上，设计了基于状态观测器的线性二次型最优控制器，并对储能电站二次系统进行优化，在保证交直流系统稳定性的前提下，弥补了传统虚拟惯性控制器对稳定性的不利影响。基于DIgSILENT/PowerFactory和Matlab的联合仿真验证了所构建状态空间模型的精确性和控制器的有效性。

摘要:安全约束经济调度在省级电网调度控制中应用较为成熟。为实现大范围内资源优化配置，有必要研究互联电网安全约束经济调度技术。针对在实际生产运行中遇到的困难，提炼了优化目标设计、系统平衡、联络线调整、基础数据整合五个关键问题，并对每个问题给出多种解决策略。建立了基于策略组合的互联电网安全约束经济调度场景构建方法，分析了不同场景的适应性及对应模型特点。最后通过实际电网算例验证了策略组合的合理性和准确性。以实际需求为导向，构建不同的应用场景和经济调度模型，能提升互联电网安全约束经济调度技术的实用性和适应性。

摘要:锂离子电池是电力系统中不可或缺的重要储能元件。针对脉冲大倍率放电下锂离子电池荷电状态(State of Charge, SOC)预测问题，采用改进的长短期记忆循环神经网络(Long Short-term Memory, LSTM)搭建三元锂电池SOC预测模型。所用方法在原有LSTM基础上增加两个门控单元，通过增强LSTM内部输入和输出的交互，提高模型的动态逼近能力。在脉冲大倍率放电工况下，将所用方法与BP神经网络(Back Propagation, BP)、LSTM神经网络相比较，验证了算法在脉冲放电下的预测性能。实验结果表明，改进方法可准确表征三元锂电池工作特性，满足了SOC估计的实际需求。

摘要:针对热电联供(Combined Heat and Power, CHP)“以热定电”导致的弃风及运行成本较高问题，提出基于CHP灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度方法。首先，采用补燃装置对CHP补燃，灵活调整各时段补燃率以使CHP热电比跟随风电出力态势，提高系统风电接纳水平与运行效益。然后，考虑补燃燃油的使用增加了系统排污，综合经济性与环保性建立区域综合能源系统多目标优化模型，通过层次分析法对各目标权重进行决策。最后，依托商业优化软件GAMS对建立的混合整数非线性规划问题进行求解。算例研究表明：对CHP热电比进行灵活调节，能够有效促进风电并网消纳、降低系统运行成本。多目标优化使CHP热电比兼顾系统经济性与环保性，较单目标而言更具优势。

摘要:智能变电站设备监控数据存储分散，主站获取设备缺陷特征的难度大，有必要通过分布式数据挖掘的方法发现设备缺陷和信号之间的关系。分布式并行频繁模式树(FP-growth)算法采用Hadoop框架和Mapreduce算法，能够快速有效地发现信号间的强关联关系。针对二次设备的缺陷特征，建立异常模型，提出遥信历史数据准备和清洗方法，滤除复归、抖动等噪声信号，并将字符串数据转换为以关键字为标识的事务数据项集。在此基础上采用分布式并行FP-growth算法挖掘各变电站历史数据库异常信号的频繁项集和强关联关系。应用结果表明，该方法能够有效地发现二次设备的频发异常，找到诱发异常的缺陷，为家族性缺陷的认定提供数据基础。

摘要:配电物联网中存在维护困难、监测薄弱、设备互操作性差的问题。基于IEC 61850来规范智能电子设备(IED)的信息模型和和信息交换方法，可以实现设备的互联、互通、即插即用和数据的融合。分析了配电物联网云主站与边设备的通信场景及需求，研究了基于轻量级的MQTT(消息队列遥测传输)通信协议的IEC 61850抽象通信服务映射实现方法，建立了云主站与边设备信息交互的IEC 61850通信子集。搭建了测试平台，通过功能实验和性能实验验证了映射方法的可行性。基于MQTT的IEC 61850通信映射可实现配电物联网云边设备的互联互通。

摘要:随着电力体制改革的全面深化，具有清洁性、智能性与竞争性的增量配电网应运而生。增量配电网不仅结构灵活，同时鼓励多种具有间歇性的分布式电源与新型负荷接入配电网侧。传统配电网的规划技术已难以适应源-网-荷均存在不确定性的增量配电网。基于以上现状，在考虑源-网-荷不确定性的前提下对增量配电网规划研究进行综述。分别从增量配电网中新型源-网-荷发展现状，适用于增量配电网规划阶段的不确定性分析方法和常见的规划研究方法等三个方面进行归纳分析。最后给出了考虑源-网-荷不确定性的增量配电网规划总结与未来展望。