阮文駿，王蓓蓓，李揚(yáng)，等

電氣工程

峰谷分時(shí)電價(jià)下的用戶響應(yīng)行為研究

阮文駿，王蓓蓓，李揚(yáng)，等

目的：對(duì)峰谷分時(shí)電價(jià)實(shí)施效果的量化分析不應(yīng)僅局限于量化分析不同定價(jià)結(jié)構(gòu)帶來的影響，還應(yīng)反映在用戶響應(yīng)模型參數(shù)的辨識(shí)上。已有文獻(xiàn)基于消費(fèi)者心理學(xué)原理，建立了分段線性的峰谷分時(shí)電價(jià)的用戶響應(yīng)模型，并基于最小二乘法求取了表征用戶響應(yīng)特性的各時(shí)段間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率。但文獻(xiàn)中并未解決分段線性模型中死區(qū)閾值及飽和區(qū)閾值的處理方法，并且把求取的轉(zhuǎn)移率值當(dāng)成是常量，類似于固定的彈性矩陣，未能反映出一段時(shí)間內(nèi)峰谷電價(jià)多次變化后用戶歷史響應(yīng)規(guī)律和特征，也未能充分體現(xiàn)基于消費(fèi)者心理學(xué)原理方法的優(yōu)越性。峰谷分時(shí)電價(jià)下的用戶響應(yīng)行為研究的實(shí)質(zhì)是運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，辨識(shí)用戶響應(yīng)行為模型參數(shù)。本文對(duì)峰谷分時(shí)電價(jià)下的用戶響應(yīng)行為進(jìn)行全面探討。首先，基于消費(fèi)者心理學(xué)原理，建立峰谷分時(shí)電價(jià)的用戶響應(yīng)模型；然后基于最小二乘法建立負(fù)荷轉(zhuǎn)移率曲線參數(shù)的辨識(shí)模型，提出基于加權(quán)最小二乘法的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率曲線的校正方法，并解決用戶響應(yīng)死區(qū)閾值與飽和區(qū)閾值的判斷及求取；在此基礎(chǔ)上，考慮不同地區(qū)峰谷分時(shí)電價(jià)實(shí)施情況不同，制定可通用的峰谷分時(shí)電價(jià)下的用戶響應(yīng)行為的實(shí)時(shí)仿真流程。方法：首先，假設(shè)負(fù)荷轉(zhuǎn)移率與峰平、峰谷、平谷之間的電價(jià)差成比例，將基于負(fù)荷轉(zhuǎn)移率的用戶響應(yīng)模型近似擬合成分段線性函數(shù)，此函數(shù)包含死區(qū)閾值、線性段斜率和飽和區(qū)閾值3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。然后以峰谷分時(shí)電價(jià)實(shí)施后各時(shí)段的用戶負(fù)荷估計(jì)值與實(shí)測(cè)值之差的平方和最小為目標(biāo)函數(shù)，以擬合負(fù)荷在對(duì)應(yīng)時(shí)段的最低與最高負(fù)荷范圍之內(nèi)為約束條件，致力獲得在某一電價(jià)差Δh下對(duì)應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移率值λ；為了解決點(diǎn)集（電價(jià)差Δh，負(fù)荷轉(zhuǎn)移率λ）規(guī)模較大時(shí)，用戶用電特性的變化導(dǎo)致模型的誤差項(xiàng)存在異方差的問題，采用加權(quán)最小二乘法進(jìn)行響應(yīng)度曲線參數(shù)擬合，通過不斷的動(dòng)態(tài)修正，得到受飽和區(qū)拐點(diǎn)、死區(qū)拐點(diǎn)限制的響應(yīng)度曲線。結(jié)果：在基于消費(fèi)者心理學(xué)原理建立的峰谷分時(shí)電價(jià)下用戶響應(yīng)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)峰谷分時(shí)電價(jià)制定過程需要，準(zhǔn)確把握用戶響應(yīng)特性的需求，基于加權(quán)最小二乘法建立了用戶響應(yīng)度曲線的參數(shù)辨識(shí)模型。以某地區(qū)某工業(yè)用戶經(jīng)歷3次峰谷分時(shí)電價(jià)調(diào)價(jià)前后的實(shí)際負(fù)荷為基礎(chǔ)，進(jìn)行用戶響應(yīng)參數(shù)辨識(shí)，結(jié)合最新的用戶響應(yīng)結(jié)果對(duì)響應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修正，以反映真實(shí)的用戶響應(yīng)行為，并解決了分段線性的響應(yīng)度曲線的拐點(diǎn)處理問題。以標(biāo)準(zhǔn)差為衡量依據(jù)，說明采用本文模型預(yù)估的用戶響應(yīng)曲線與實(shí)際響應(yīng)曲線吻合度較高，并且明顯比未對(duì)響應(yīng)度曲線作校正擬合出的響應(yīng)曲線更加接近實(shí)測(cè)負(fù)荷曲線，說明了動(dòng)態(tài)修正的必要性和正確性。最后，將修正的響應(yīng)度曲線、負(fù)荷轉(zhuǎn)移率λ恒定時(shí)的擬合負(fù)荷曲線與實(shí)測(cè)負(fù)荷曲線對(duì)比，體現(xiàn)了本文提出的對(duì)響應(yīng)度曲線修正、動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)荷轉(zhuǎn)移率λ來評(píng)估用戶響應(yīng)的優(yōu)越性。結(jié)論：本文基于消費(fèi)者心理學(xué)理論及加權(quán)最小二乘法建立了峰谷分時(shí)電價(jià)下的用戶響應(yīng)模型及響應(yīng)參數(shù)識(shí)別、校正模型。對(duì)基于負(fù)荷轉(zhuǎn)移率的用戶響應(yīng)度曲線參數(shù)的獲取進(jìn)行全面分析，解決了響應(yīng)度曲線的斜率、死區(qū)拐點(diǎn)及飽和區(qū)拐點(diǎn)的獲取問題，并基于用戶的用電行為具有隨機(jī)性、意愿性與時(shí)變性的特點(diǎn)，提出并驗(yàn)證了用戶響應(yīng)度曲線特征參數(shù)的獲取是一個(gè)不斷修正的過程，并給出了修正方法。針對(duì)峰谷電價(jià)實(shí)施情況不同的地區(qū)制定了統(tǒng)一的、通用的峰谷電價(jià)下的用戶響應(yīng)行為的實(shí)時(shí)仿真流程，并通過實(shí)例仿真研究。仿真結(jié)果表明，考慮用戶響應(yīng)度曲線的死區(qū)拐點(diǎn)及飽和區(qū)拐點(diǎn)的判斷處理，對(duì)用戶響應(yīng)度曲線進(jìn)行不斷修正，擬合出的負(fù)荷曲線更加接近實(shí)測(cè)負(fù)荷曲線，因而在驗(yàn)證該模型及方法有效性的同時(shí)，能夠?yàn)榉骞确謺r(shí)電價(jià)的實(shí)施機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確掌握用戶響應(yīng)行為、制定合理的定價(jià)結(jié)構(gòu)提供科學(xué)的依據(jù)。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(7): 86-93

入選年份：2015

粒子群優(yōu)化算法在光伏陣列多峰最大功率點(diǎn)跟蹤中的應(yīng)用

朱艷偉，石新春，但揚(yáng)清，等

摘要：目的：如何提高效率一直是光伏系統(tǒng)面臨的重大問題。提高光伏系統(tǒng)效率措施之一是最大功率點(diǎn)跟蹤（maximumpower point tracking，MPPT）控制，然而在局部陰影情況下，光伏陣列的P-U曲線呈現(xiàn)多個(gè)功率峰值點(diǎn)，導(dǎo)致常規(guī)的MPPT算法容易陷入局部極值點(diǎn)，而非真正的最大功率點(diǎn)。局部陰影情況多發(fā)生在多云、光伏陣列周圍的建筑物和樹木等形成陰影等情況，會(huì)大大降低系統(tǒng)效率。本文提出一種有效的方法，確保陰影情況下保證光伏陣列輸出效率，而且跟蹤時(shí)間滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。方法：采用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行光伏陣列多峰MPPT控制，提出了將粒子初始位置分散定位在可能的峰值點(diǎn)電壓處這一新思路。粒子群優(yōu)化算法目標(biāo)函數(shù)的值為實(shí)時(shí)采集的陣列輸出功率，根據(jù)迭代過程中陣列電壓信息有針對(duì)性地設(shè)置了粒子群算法的參數(shù)，當(dāng)粒子之間的最大電壓之差小于5‰U(xiǎn)OC_array時(shí)，停止迭代同時(shí)提出了有效的迭代終止策略，能夠避免系統(tǒng)趨于穩(wěn)定時(shí)的功率振蕩。結(jié)果：提出了將粒子初始位置分散定位在可能的峰值點(diǎn)電壓處這一新思路，保證了粒子群算法不會(huì)陷入局部極值點(diǎn)且不會(huì)錯(cuò)過任何極值點(diǎn)。最后通過仿真驗(yàn)證了本文算法在有、無陰影情況下能夠快速且準(zhǔn)確地跟蹤最大功率點(diǎn)，有效提高了光伏陣列輸出效率，具有較好的實(shí)用價(jià)值。結(jié)論：本文分析了局部陰影條件下光伏陣列的輸出功率特性，結(jié)果表明光伏陣列的輸出功率峰值點(diǎn)個(gè)數(shù)最多為陣列并聯(lián)數(shù)＋1，峰值點(diǎn)處的電壓具有一定的規(guī)律。第n個(gè)粒子位置選為0.7×UOC_module＋（n－1）×0.8×UOC_module，第n＋1個(gè)粒子位置選為0.8×UOC_array。根據(jù)此規(guī)律提出的粒子群優(yōu)化算法能夠避免算法陷入局部最優(yōu)，而且不會(huì)丟失任何極值點(diǎn)，同時(shí)提高了收斂速度。通過仿真分析可得以下結(jié)論：（1）本文提出的算法在無陰影和有陰影下均能有效追蹤到最大功率點(diǎn)；（2）仿真結(jié)果表明，提出的算法與傳統(tǒng)算法對(duì)比分析表明，在多峰最大功率點(diǎn)跟蹤情況下本文提出的算法更具優(yōu)勢(shì)。

來源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2012, 32(4): 42-48

入選年份：2015

一種微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)運(yùn)行控制策略

張慶海，彭楚武，陳燕東，等

摘要：目的：微電網(wǎng)中大多數(shù)分布式電源需通過逆變器并入微電網(wǎng)，因此，逆變器的穩(wěn)定并聯(lián)運(yùn)行將極大提高微電網(wǎng)系統(tǒng)的整體容量和可靠性。下垂控制法是一種無聯(lián)絡(luò)信號(hào)線獨(dú)立控制技術(shù)，通過借鑒同步發(fā)電機(jī)的自同步和電壓下垂特性，實(shí)現(xiàn)單元間無信號(hào)線的并聯(lián)技術(shù)。然而，在微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中，由于逆變器的輸出阻抗以及與公共連接點(diǎn)的線路阻抗存在差異，應(yīng)用傳統(tǒng)下垂控制法會(huì)導(dǎo)致逆變器間的環(huán)流較大及功率均分精度較低。故而應(yīng)用傳統(tǒng)下垂控制法于微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)運(yùn)行控制時(shí)，需要對(duì)其做進(jìn)一步改進(jìn)。方法：通過引入感性虛擬阻抗，提出了一種適合微網(wǎng)多逆變器并聯(lián)的電壓電流雙環(huán)控制策略，工頻條件下逆變器輸出阻抗僅由濾波電感值決定；考慮到線路阻抗的影響，對(duì)傳統(tǒng)下垂控制法進(jìn)行改進(jìn)，確定下垂系數(shù)與線路電阻的關(guān)系，提出了一種新型改進(jìn)下垂控制算法，通過修正下垂系數(shù)，減小線路阻抗差異對(duì)并聯(lián)均流的影響。結(jié)果：本文提出的一種適合微網(wǎng)多逆變器并聯(lián)的電壓電流雙環(huán)下垂控制策略，在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)搭建的兩逆變器并聯(lián)仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證。將利用傳統(tǒng)下垂控制法時(shí)的仿真波形圖與利用提出的改進(jìn)型下垂控制法仿真波形圖進(jìn)行對(duì)比可見：提出的改進(jìn)型下垂控制法環(huán)流較小，兩逆變器穩(wěn)態(tài)輸出電流的幅值、相位基本一致。另外，本文還給出了以負(fù)載兩端電壓作參考、感性虛擬阻抗分別取不同值時(shí)，逆變器輸出電壓幅值及相位變化仿真結(jié)果：負(fù)載電壓保持不變，感性虛擬阻抗取值逐漸增大時(shí)，逆變器輸出電壓幅值也逐漸增大；又因引入的虛擬阻抗呈感性，所以逆變器輸出電壓相位超前偏差隨之增大。在實(shí)驗(yàn)室搭建的兩臺(tái)額定功率為2 kW的光伏逆變器并聯(lián)系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提出的控制方法在各逆變器的線路電阻相對(duì)線路感抗較大且線路電氣參數(shù)存在較大的差異時(shí)，相對(duì)傳統(tǒng)控制方法提高了逆變器并聯(lián)性能，減小了系統(tǒng)環(huán)流，可實(shí)現(xiàn)高精度的微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)均流控制。結(jié)論：仿真分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提控制方法改善了多逆變器并聯(lián)性能，提高了微電網(wǎng)中并聯(lián)運(yùn)行各逆變器在線路參數(shù)不同、線路電阻相對(duì)線路感抗較大條件下的可靠性，可實(shí)現(xiàn)高精度的微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)均流控制。

來源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2012, 32(25): 126-132

入選年份：2015

獨(dú)立風(fēng)光柴儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置

丁明，王波，趙波，等

摘要：目的：由于脫離大電網(wǎng)的支撐，獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)僅能依靠?jī)?nèi)部各個(gè)電源對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電，如何根據(jù)其氣候、資源條件以及負(fù)荷需求進(jìn)行各個(gè)電源容量的優(yōu)化配置，從而最大限度地維持系統(tǒng)功率的平衡，不僅關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的供電可靠性，而且在很大程度上決定了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。系統(tǒng)容量配置足夠大時(shí)，能夠充分地保證負(fù)荷的功率需求，但由于各分布式發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)格成本較高，這樣會(huì)增大系統(tǒng)的初始投資和其他相關(guān)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)容量配置的冗余也會(huì)造成能量的浪費(fèi)。如果容量配置過小，在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電功率難以滿足負(fù)荷要求，從而會(huì)因?yàn)殡娏Σ蛔銓?dǎo)致停電現(xiàn)象的發(fā)生，降低系統(tǒng)的可靠性。因此，在進(jìn)行獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)容量規(guī)劃時(shí)，需要綜合考慮建設(shè)成本投入和供電可靠性要求，尋求最佳的容量配置組合，從而提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性?；诖?，本文重點(diǎn)研究了獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)電源容量的優(yōu)化配置算法，在滿足相應(yīng)負(fù)荷需求的情況下，最大限度地降低投入成本。方法：基于理論分析，本文研究的獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)主要包括四個(gè)組成部分：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能光伏電池、柴油發(fā)電機(jī)以及蓄電池儲(chǔ)能單元。風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池的輸出功率具有隨機(jī)性、不可調(diào)度性；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)既可以充電也可以放電，它在整個(gè)系統(tǒng)中起著能量緩沖的作用；而柴油發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)出現(xiàn)功率缺額而電池不能完全提供時(shí)，作為儲(chǔ)能電池的能量補(bǔ)充和系統(tǒng)備用。本文首先建立起個(gè)發(fā)電單元的數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)考慮其發(fā)電功率輸出的影響因素和約束條件；其次，建立了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析模型，主要包括初始投資成本和運(yùn)行管理費(fèi)用，懲罰和治污費(fèi)用，以及發(fā)電補(bǔ)貼；最后，通過給定調(diào)度策略，利用遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得出相應(yīng)的最佳容量配置，結(jié)合實(shí)例分析驗(yàn)證了優(yōu)化算法的有效性。結(jié)果：通過對(duì)典型獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)最佳容量組合的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)容量明顯高于光伏電池容量，這主要是因?yàn)槲⒕W(wǎng)所在地區(qū)風(fēng)力資源較為豐富，風(fēng)電出力曲線與負(fù)荷需求變化的匹配性強(qiáng)。光伏電池由于出力的間歇性且只能在輻射強(qiáng)度達(dá)到一定閾值才能發(fā)電，不能全天與負(fù)荷需求匹配，為保持微網(wǎng)能量平衡，增大了儲(chǔ)能電池和柴油發(fā)電機(jī)的配置容量。相比于可再生能源發(fā)電，柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電在綜合發(fā)電成本上存在優(yōu)勢(shì)，并且柴油發(fā)電機(jī)可控性和靈活性強(qiáng)；但是柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中釋放了對(duì)環(huán)境有害的氣體，治污費(fèi)用較高；由于污染物排放總量的約束，其配置容量也得到了一定限制。獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性與其經(jīng)濟(jì)性有密切的關(guān)系：分布式電源總裝機(jī)容量越大，可靠性越高，但一次投資和運(yùn)維成本越大；系統(tǒng)可靠性的提高是以增大投資為代價(jià)的，在微網(wǎng)規(guī)劃是應(yīng)該綜合權(quán)衡系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。結(jié)論：獨(dú)立風(fēng)光柴儲(chǔ)微網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)于解決許多可再生能源豐富但是傳統(tǒng)電網(wǎng)供電困難地區(qū)的用電問題起著非常重要的作用。未來在能源可持續(xù)利用領(lǐng)域，隨著新能源技術(shù)的日益成熟和發(fā)電成本的逐步降低，通過對(duì)合理的容量規(guī)劃，獨(dú)立微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益，利用規(guī)模和范圍也將不斷擴(kuò)大。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2013, 37(3): 575-581

入選年份：2015

智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

宋亞奇，周國(guó)亮，朱永利

摘要：目的：智能電網(wǎng)的最終目標(biāo)是建設(shè)成為覆蓋電力系統(tǒng)整個(gè)生產(chǎn)過程，包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電及調(diào)度等多個(gè)環(huán)節(jié)的全景實(shí)時(shí)系統(tǒng)。而支撐智能電網(wǎng)安全、自愈、綠色、堅(jiān)強(qiáng)及可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)是電網(wǎng)全景實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲(chǔ)，以及累積的海量多源數(shù)據(jù)快速分析。因而隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入和推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)備檢/監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，逐漸構(gòu)成了當(dāng)今信息學(xué)界所關(guān)注的大數(shù)據(jù)，這需要相應(yīng)的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)作為支撐。針對(duì)此問題，本文分析了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、綜述了現(xiàn)有各類大數(shù)據(jù)技術(shù)的特點(diǎn)以及智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。方法：文章首先分析了發(fā)電、輸變電以及用電各個(gè)環(huán)節(jié)中大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生來源和特點(diǎn)；其后，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸、批量計(jì)算、實(shí)時(shí)計(jì)算、異構(gòu)數(shù)據(jù)整合等多種數(shù)據(jù)計(jì)算場(chǎng)景角度，綜述了目前在商業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已有的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，并詳細(xì)分析這些技術(shù)在應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)和大數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢(shì)和不足，提出了智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)構(gòu)建多級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)。最后，從大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、異構(gòu)多數(shù)據(jù)源融合以及大數(shù)據(jù)可視化4個(gè)方面論述了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。結(jié)果：（1）在智能電網(wǎng)中，大數(shù)據(jù)產(chǎn)生于發(fā)電側(cè)、輸變電側(cè)、用電側(cè)等電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)；智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)具備即規(guī)模大（volume）、類型多（variety）、價(jià)值密度低（value）和變化快（velocity）的“4V”特征。（2）智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理能力已遠(yuǎn)落后于數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)幅度。目前流行的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理問題時(shí)，既有優(yōu)勢(shì)，又存在各自的局限性。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫無法滿足存儲(chǔ)容量和擴(kuò)展性方面的要求；現(xiàn)有云計(jì)算平臺(tái)可以滿足智能電網(wǎng)監(jiān)控軟件運(yùn)行的可靠性和可擴(kuò)展性，但實(shí)時(shí)性、一致性、數(shù)據(jù)隱私和安全等方面的要求尚不能滿足，有待進(jìn)一步研究?？梢跃C合運(yùn)用各類大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理系統(tǒng)。（3）處理智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)所面臨的挑戰(zhàn)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)處理、異構(gòu)多數(shù)據(jù)源融合以及大數(shù)據(jù)等方面。結(jié)論：未來的智能電網(wǎng)將是依托大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)的全景實(shí)時(shí)電網(wǎng)。云計(jì)算為這種異構(gòu)且多樣化的數(shù)據(jù)提供了存儲(chǔ)和分析的平臺(tái)。平臺(tái)運(yùn)行一段后必然產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)分析將會(huì)為電力設(shè)備的狀態(tài)檢修、電網(wǎng)自愈、孤立信息系統(tǒng)的互通提供支持，并成為重要的候選方案，具有低成本、好的系統(tǒng)擴(kuò)展性（存儲(chǔ)容量無限）、高可靠性、并行分析等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際上已有幾例系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行，但在實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)一致性、隱私性和安全性方面仍有不少的挑戰(zhàn)，需要找出相應(yīng)的解決方法。大數(shù)據(jù)的處理技術(shù)還很欠缺，有待人們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2013, 37(4): 927-935

入選年份：2015

基于儲(chǔ)能的微網(wǎng)并網(wǎng)和孤島運(yùn)行模式平滑切換綜合控制策略

趙冬梅，張楠，劉燕華，等

摘要：目的：微網(wǎng)技術(shù)是解決分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)問題的有效途徑之一，基于風(fēng)光儲(chǔ)互補(bǔ)的微網(wǎng)系統(tǒng)具有充分利用清潔能源和運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。微網(wǎng)的并網(wǎng)和孤島運(yùn)行模式之間的平滑切換是安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。為此，本文采用新型的主從和對(duì)等控制相結(jié)合的綜合控制策略，對(duì)微網(wǎng)的并網(wǎng)/孤島運(yùn)行模式的過渡進(jìn)行控制。在DigSILENT/PowerFactory平臺(tái)上搭建風(fēng)光儲(chǔ)互補(bǔ)的微網(wǎng)模型，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的可行性。方法：首先介紹了微網(wǎng)并網(wǎng)/孤島運(yùn)行模式的定義，指出微網(wǎng)的并網(wǎng)/孤島2種運(yùn)行模式平滑切換的重要意義，以及實(shí)現(xiàn)平滑切換控制的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，介紹了目前含多種分布式電源的微網(wǎng)系統(tǒng)接入電網(wǎng)普遍采用的幾種控制策略，并深入分析了各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的綜合控制策略，可以減少儲(chǔ)能裝置控制方式切換的次數(shù)，降低了切換失敗的可能性，從而提高了微網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。提出改進(jìn)的綜合控制策略后，在DigSILENT/PowerFactory平臺(tái)上搭建風(fēng)光儲(chǔ)互補(bǔ)微網(wǎng)模型，通過仿真對(duì)比分析綜合控制策略的有效性。結(jié)果：仿真結(jié)果表明，本文提出的綜合控制策略能夠保證運(yùn)行模式切換前后，微網(wǎng)的功率平衡、電壓和頻率保持在允許范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)運(yùn)行模式的平滑切換。結(jié)論：微網(wǎng)的并網(wǎng)和孤島運(yùn)行模式之間的平滑切換是安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。鑒于傳統(tǒng)的主從、對(duì)等控制存在一定的缺陷，本文采用綜合控制策略對(duì)微網(wǎng)的并網(wǎng)/孤島運(yùn)行模式的過渡進(jìn)行控制。在Dig SILENT/Power Factory平臺(tái)上搭建風(fēng)光儲(chǔ)互補(bǔ)的微網(wǎng)模型，實(shí)現(xiàn)本文控制策略。仿真結(jié)果表明，本文提出的綜合控制策略能夠保證運(yùn)行模式切換前后，微網(wǎng)的功率平衡、電壓和頻率保持在允許范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)運(yùn)行模式的平滑切換。但本文沒有研究采用該控制策略的風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)由孤網(wǎng)再并網(wǎng)以及負(fù)荷投切時(shí)的響應(yīng)特性，下一步將展開該方面的研究。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2013, 37(2): 301-306

入選年份：2015

國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程介紹及其典型運(yùn)行模式分析

高明杰，惠東，高宗和，等

摘要：目的：依托國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程，通過理論分析與實(shí)際工程運(yùn)行來來驗(yàn)證風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電模式的可行性，并積極研究解決新能源大規(guī)模集中并網(wǎng)的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出、計(jì)劃跟蹤、削峰填谷和調(diào)頻等控制目標(biāo)，提高中國(guó)電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模新能源的接納能力。方法：首先介紹了風(fēng)光儲(chǔ)示范工程的總架構(gòu)：98.5 MW風(fēng)電系統(tǒng)、40 MW光伏系統(tǒng)以及20 MW儲(chǔ)能系統(tǒng)分別經(jīng)過升壓變壓器接到35 kV母線，再經(jīng)過220 kV智能變電站接入智能電網(wǎng)；然后對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)多組態(tài)運(yùn)行模式進(jìn)行分類，分別包括：風(fēng)電系統(tǒng)單獨(dú)出力，光伏系統(tǒng)單獨(dú)出力，風(fēng)電、光伏系統(tǒng)聯(lián)合出力，風(fēng)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合出力，光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合出力以及風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合出力6種運(yùn)行模式，并設(shè)定了各運(yùn)行模式與光伏、風(fēng)電以及儲(chǔ)能運(yùn)行狀態(tài)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)6種組態(tài)運(yùn)行模式的無縫切換；其次，針對(duì)可再生能源并網(wǎng)問題，提出了平滑風(fēng)光功率輸出、削峰填谷、跟蹤計(jì)劃發(fā)電和參與系統(tǒng)調(diào)頻這4種風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行控制策略，詳細(xì)畫出了各控制策略的控制框圖并對(duì)其控制流程進(jìn)行了說明；最后在上述4種控制策略條件下，分別對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程的實(shí)際運(yùn)行效果進(jìn)行定量的分析。結(jié)果：通過工程實(shí)際運(yùn)行結(jié)果可以看出，在平滑新能源發(fā)電波動(dòng)控制策略條件下，15 min尺度內(nèi)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電功率波動(dòng)率為3.79%，滿足15 min發(fā)電波動(dòng)率小于17%的控制目標(biāo)；在跟蹤調(diào)度計(jì)劃出力控制策略條件下，可有效彌補(bǔ)風(fēng)光發(fā)電出力與發(fā)電計(jì)劃值的偏差，滿足跟蹤發(fā)電計(jì)劃誤差小于3%的應(yīng)用需求；在削峰填谷控制策略條件下，儲(chǔ)能電站可在0 ：00～06 ：00電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)滿功率充電，并于晚間用電高峰時(shí)根據(jù)實(shí)際需要將儲(chǔ)存的電能放出，從而緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力；在參與系統(tǒng)調(diào)頻控制策略條件下，儲(chǔ)能電站總功率可實(shí)時(shí)跟隨上層調(diào)度下發(fā)的目標(biāo)指令，并保證功率值偏差小于0.5%，滿足儲(chǔ)能調(diào)頻應(yīng)用需求。結(jié)論：國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程通過風(fēng)、光、儲(chǔ)的6種組合發(fā)電方式與平滑出力、跟蹤計(jì)劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷4種功能的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多組態(tài)、多功能、可調(diào)節(jié)、可調(diào)度的聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行方式。為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)在新能源并網(wǎng)領(lǐng)域的深入推廣提供了一定借鑒。示范工程運(yùn)行平穩(wěn)，通過幾個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐，初步認(rèn)為風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電模式是可行的，其符合新能源并網(wǎng)的實(shí)際要求，是新能源未來發(fā)展方向之一，對(duì)新能源大規(guī)模并網(wǎng)起到一定的示范作用。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2013, 37(1): 59-64

入選年份：2015

智能電網(wǎng)下計(jì)及用戶側(cè)互動(dòng)的發(fā)電日前調(diào)度計(jì)劃模型

劉小聰，王蓓蓓，李揚(yáng)，等

摘要：目的：在生態(tài)文明發(fā)展需求不斷提升、電力系統(tǒng)規(guī)模日趨擴(kuò)大、電力市場(chǎng)改革逐步深化的背景下，傳統(tǒng)的僅通過優(yōu)化調(diào)度發(fā)電側(cè)資源實(shí)現(xiàn)電力平衡的模式已不能滿足發(fā)展要求，亟需積極尋求不同于傳統(tǒng)的方式滿足電力供需平衡。需求響應(yīng)（demand response，DR）作為智能電網(wǎng)框架下的重要互動(dòng)資源，推動(dòng)了供需兩側(cè)的互動(dòng)，研究需求側(cè)資源作為虛擬資源參與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行對(duì)提升電網(wǎng)運(yùn)行效率具有重要意義。方法：本文建立了一種智能電網(wǎng)框架下計(jì)及用戶側(cè)互動(dòng)的發(fā)電調(diào)度計(jì)劃模型，綜合考慮供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)的作用機(jī)理，將分時(shí)電價(jià)對(duì)負(fù)荷曲線的優(yōu)化作用和可中斷負(fù)荷參與備用對(duì)系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的提高融入同一模型，體現(xiàn)二者的互補(bǔ)性。以基于消費(fèi)者心理學(xué)的峰谷電價(jià)用戶響應(yīng)原理為基礎(chǔ)確定用戶響應(yīng)曲線，根據(jù)用戶申報(bào)的可中斷容量和價(jià)格，協(xié)調(diào)優(yōu)化可中斷備用與發(fā)電側(cè)備用。模型基于設(shè)定的計(jì)及用戶側(cè)互動(dòng)的運(yùn)營(yíng)規(guī)則，通過兩種類型需求響應(yīng)實(shí)現(xiàn)與用戶的互動(dòng)。在綜合衡量各方利益的基礎(chǔ)上選取最優(yōu)分時(shí)電價(jià)和最優(yōu)可中斷備用容量，并以此制定發(fā)電成本最低的發(fā)電調(diào)度計(jì)劃方案，進(jìn)而分析考慮用戶側(cè)互動(dòng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。結(jié)果：本文選取IEEE 24節(jié)點(diǎn)26機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算了計(jì)及用戶側(cè)互動(dòng)模式下融入分時(shí)電價(jià)和可中斷負(fù)荷備用的日前和日內(nèi)運(yùn)行調(diào)度方案，具體包括：（1）對(duì)比討論了四種模式下日前調(diào)度結(jié)果，包括系統(tǒng)成本、不同時(shí)段的在運(yùn)機(jī)組臺(tái)數(shù)、機(jī)組出力計(jì)劃。四種模式為只考慮發(fā)電側(cè)的傳統(tǒng)模式、融入分時(shí)電價(jià)的調(diào)度模式、融入可中斷負(fù)荷的調(diào)度模式和同時(shí)考慮兩種需求響應(yīng)的調(diào)度模式（本文模式），側(cè)重分析用戶對(duì)電價(jià)的響應(yīng)和申報(bào)可中斷方案對(duì)系統(tǒng)調(diào)度方案和經(jīng)濟(jì)性的影響。（2）為說明可中斷負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)備用成本的影響，模擬日內(nèi)運(yùn)行故障時(shí)調(diào)用備用的情況，計(jì)算有無可中斷負(fù)荷備用兩種情況下，發(fā)電機(jī)事故停運(yùn)產(chǎn)生備用需求時(shí)的備用成本。兩種情況下機(jī)組備用功率分配，根據(jù)備用成本的不同，按照等微增率原則計(jì)算。結(jié)論：本文在綜合考慮供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立智能電網(wǎng)下計(jì)及用戶側(cè)互動(dòng)的發(fā)電調(diào)度計(jì)劃模型，模型同時(shí)融入了分時(shí)電價(jià)對(duì)負(fù)荷的優(yōu)化和可中斷負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)備用的影響。所得結(jié)論如下：（1）分時(shí)電價(jià)有利于降低電網(wǎng)峰荷時(shí)段的重載水平，改變負(fù)荷曲線形狀，減少了發(fā)電機(jī)的頻繁啟停，從而可以減少發(fā)電成本和啟停成本；（2）根據(jù)用戶申報(bào)的可中斷負(fù)荷容量和補(bǔ)償價(jià)格確定取代發(fā)電機(jī)備用的可中斷負(fù)荷容量，可以減少因滿足備用要求而開啟的發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)，有利于功率在發(fā)電機(jī)組間的經(jīng)濟(jì)分配；（3）本文模型綜合了兩類需求響應(yīng)的效用，通過算例分析驗(yàn)證了該模型的有效性，證明了考慮用戶側(cè)互動(dòng)下將發(fā)電側(cè)和需求側(cè)的資源進(jìn)行綜合規(guī)劃有利于電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

來源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(1): 30-38

入選年份：2015

國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展模式研究

劉振亞，張啟平

摘要：目的：我國(guó)一次能源資源主要分布在西部、北部邊遠(yuǎn)地區(qū)，當(dāng)?shù)厝丝诿芏鹊?、用能需求小；用電?fù)荷主要集中在中東部地區(qū)，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展程度高，但環(huán)境污染嚴(yán)重，主要的送電地區(qū)與受電地區(qū)相距1000～3000 km。研究并提出未來國(guó)家電網(wǎng)的發(fā)展模式，是為更好滿足遠(yuǎn)距離、大規(guī)模電力輸送需求，解決受端電網(wǎng)接受大量區(qū)外來電的安全性和經(jīng)濟(jì)性問題，實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)和清潔發(fā)展要求，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展提供安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的能源電力供應(yīng)。方法：本文對(duì)多饋入直流電網(wǎng)電壓失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了分析，應(yīng)用多饋入直流短路比等計(jì)算方法，對(duì)受端電網(wǎng)電壓支撐能力進(jìn)行了研究。從短路電流長(zhǎng)效控制、預(yù)防大面積停電、防止因交直流相互作用引發(fā)電壓不穩(wěn)定問題等方面，綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)安全性、經(jīng)濟(jì)性的全面評(píng)估。結(jié)果：經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，本文提出未來國(guó)家電網(wǎng)構(gòu)建推薦方案。（1）根據(jù)我國(guó)大型能源基地電力外送容量和距離要求，綜合考慮運(yùn)行可靠性、工程造價(jià)和輸電效益，對(duì)直流輸電各電壓等級(jí)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。（2）在吸取國(guó)外研究成果基礎(chǔ)上，對(duì)交流特高壓與超高壓輸電的經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用范圍進(jìn)行深化研究。（3）按照不同電壓等級(jí)和不同的聯(lián)網(wǎng)方式，篩選提出未來國(guó)家電網(wǎng)構(gòu)建方案，從短路電流超標(biāo)情況、“N-1”暫態(tài)安全計(jì)算、直流系統(tǒng)故障及同一輸電走廊兩個(gè)特高壓直流同時(shí)發(fā)生故障情況等，對(duì)方案安全穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比研究。（4）從投資規(guī)模、運(yùn)行費(fèi)用和輸電價(jià)格等方面，對(duì)不同電網(wǎng)構(gòu)建方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較研究。結(jié)論：本文優(yōu)選提出能夠滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康可持續(xù)發(fā)展要求的國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展模式。（1）±800 kV和±1100 kV特高壓直流用于大型能源基地遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域端對(duì)端輸電，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷分布，送端和受端采用分層接入或直接接入交流電網(wǎng)。1000 kV交流用于構(gòu)建電網(wǎng)主網(wǎng)架和大型能源基地發(fā)電廠直接接入1000 kV主網(wǎng)架，實(shí)現(xiàn)電力大范圍優(yōu)化配置和消納。（2）僅補(bǔ)充拓展華北、華中和華東電網(wǎng)500kV主網(wǎng)架，華北與華中電網(wǎng)維持同步弱聯(lián)方式，華東與華中和華北電網(wǎng)保持異步聯(lián)網(wǎng)方式，所需區(qū)外來電全部通過特高壓直流輸入，電網(wǎng)抵御事故的能力低下，發(fā)生大面積停電風(fēng)險(xiǎn)極高，安全水平達(dá)不到可靠供電要求。（3）分別構(gòu)建華北—華中和華東兩個(gè)1000 kV交流主網(wǎng)架，之間通過直流異步相聯(lián)，華北—華中電網(wǎng)區(qū)外來電通過特高壓直流和交流輸入，華東電網(wǎng)區(qū)外來電全部通過特高壓直流輸入，可以解決500千伏電網(wǎng)短路電流大面積超標(biāo)問題和直流單、雙極故障后交流系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)移能力不足問題，但饋入華東電網(wǎng)的直流規(guī)模超過交流電網(wǎng)承受能力，電網(wǎng)抵御事故能力不強(qiáng)，發(fā)生大面積停電風(fēng)險(xiǎn)仍然較高。（4）構(gòu)建華北—華東—華中1000 kV交流主網(wǎng)架，所需的區(qū)外來電分別通過特高壓直流和特高壓交流輸入，可以從根本上解決制約電網(wǎng)自身發(fā)展的短路電流增長(zhǎng)問題，電網(wǎng)安全穩(wěn)定性、運(yùn)行可靠性和抵御各種事故的能力大幅提高，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和更好的社會(huì)綜合效益。

來源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(7): 1-10

入選年份：2015

基于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸電線路覆冰數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

王敩青，戴棟，郝艷捧，等

摘要：目的：覆冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)架空輸電線路覆冰狀況。本文基于在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征統(tǒng)計(jì)分析，研究環(huán)境參數(shù)對(duì)導(dǎo)線覆冰的影響，探索實(shí)際氣象條件下輸電線路覆冰發(fā)展規(guī)律。方法：通過對(duì)數(shù)據(jù)的觀察分析，總結(jié)覆冰監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征、有效數(shù)據(jù)聚集類型及原因。針對(duì)完整覆冰過程，在風(fēng)速和風(fēng)向等氣象參量缺失的情況下，劃分覆冰發(fā)展的不同階段，并依次分析覆冰及氣溫濕度的發(fā)展趨勢(shì)；研究整個(gè)過程單位時(shí)間覆冰增長(zhǎng)質(zhì)量的數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)及統(tǒng)計(jì)特征；對(duì)初期覆冰穩(wěn)定增長(zhǎng)階段的覆冰發(fā)展及溫濕度變化進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，并采用不同函數(shù)模型擬合分析覆冰增長(zhǎng)趨勢(shì)。結(jié)果：（1）通過覆冰數(shù)據(jù)特征分析，發(fā)現(xiàn)覆冰期間無法測(cè)得風(fēng)速及風(fēng)向，即風(fēng)速記錄為零的時(shí)間與覆冰出現(xiàn)時(shí)間以及覆冰強(qiáng)度具有很強(qiáng)的相關(guān)性。（2）通過數(shù)據(jù)聚集類型分析，發(fā)現(xiàn)有效覆冰數(shù)據(jù)主要以短期振蕩、中短期（＜24 h）維持、較長(zhǎng)期（24～48 h）維持以及完整覆冰過程（＞48 h）4種方式聚集；其中具有明顯增長(zhǎng)和消融階段的完整覆冰過程出現(xiàn)較少，但因該過程在長(zhǎng)期低溫高濕天氣下形成，可導(dǎo)致重度覆冰，給線路正常運(yùn)行帶來極大威脅，而其他情況雖然出現(xiàn)較頻繁，但無法形成明顯覆冰，通常不會(huì)對(duì)線路安全運(yùn)行造成影響。（3）通過對(duì)完整覆冰過程中覆冰及氣象發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行整體分析，發(fā)現(xiàn)完整覆冰周期至少有一個(gè)覆冰穩(wěn)定增加及快速減少階段，中間可能還有多個(gè)不穩(wěn)定的增長(zhǎng)或減少過程以及動(dòng)態(tài)平衡過程；統(tǒng)計(jì)特征方面，整個(gè)覆冰過程的單位時(shí)間覆冰增長(zhǎng)質(zhì)量基本滿足均值為0、過峰度、正偏離的類正態(tài)分布。（4）完整覆冰過程中，初始階段的覆冰穩(wěn)定增長(zhǎng)過程基本決定了本次覆冰可能達(dá)到的覆冰最大值；對(duì)穩(wěn)定增長(zhǎng)階段進(jìn)行局部分析，發(fā)現(xiàn)覆冰質(zhì)量發(fā)展與相對(duì)濕度發(fā)展趨勢(shì)無明顯關(guān)聯(lián)，單位時(shí)間覆冰增長(zhǎng)質(zhì)量既可能隨溫度下降而增加，也可能在某中間溫度下達(dá)到最大值；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在滿足覆冰的氣象條件下，覆冰發(fā)展與時(shí)間有很強(qiáng)的相關(guān)性，且覆冰的增長(zhǎng)與時(shí)間的相關(guān)性要強(qiáng)于與各氣象參量的相關(guān)性，覆冰質(zhì)量呈近似的線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，且一次函數(shù)模型擬合效果較指數(shù)函數(shù)模型更好。結(jié)論：（1）傳統(tǒng)測(cè)風(fēng)儀器因冰層覆蓋導(dǎo)致覆冰期間無法測(cè)得風(fēng)力數(shù)據(jù)，建議采用超聲波測(cè)風(fēng)儀等新型測(cè)風(fēng)儀。（2）強(qiáng)度較弱的冷空氣不能形成持續(xù)增長(zhǎng)的覆冰，只有持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的低溫雨雪冰凍天氣環(huán)境下形成的覆冰才可能對(duì)線路安全運(yùn)行造成威脅。（3）完整覆冰過程中，單位時(shí)間覆冰增長(zhǎng)質(zhì)量近似服從正態(tài)分布。（4）穩(wěn)定增長(zhǎng)時(shí)期，覆冰質(zhì)量與時(shí)間序列呈相關(guān)度很高的一次線性函數(shù)關(guān)系，可考慮建立簡(jiǎn)單的線性增長(zhǎng)模型應(yīng)用于線路覆冰預(yù)警。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2012, 38(11): 3000-3007

入選年份：2015

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真研究

顧卓遠(yuǎn)，湯涌，劉文焯，等

摘要：目的：隨著全球化石能源逐漸枯竭，可再生能源在各國(guó)能源戰(zhàn)略中占據(jù)著越來越重要的地位。在眾多新能源中，風(fēng)能以其清潔、蘊(yùn)藏量大、技術(shù)相對(duì)成熟等優(yōu)勢(shì)成為世界各國(guó)開發(fā)綠色能源的首選，其中雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（doubly-fed induction generator，DFIG）得到了廣泛應(yīng)用。風(fēng)能具有間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，大規(guī)模雙饋機(jī)組接入系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有諸多影響。因此有必要開發(fā)風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)模型，研究其與電力系統(tǒng)之間的相互影響。本文從雙饋風(fēng)機(jī)建模仿真的現(xiàn)狀和實(shí)際需求出發(fā)，借助PSD-PS Model電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真平臺(tái)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開展電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真研究，為今后深化研究風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)影響提供有力的技術(shù)支持。方法：本文基于雙饋風(fēng)機(jī)的運(yùn)行原理，建立了雙饋風(fēng)機(jī)的電磁暫態(tài)模型，并進(jìn)行了電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真研究。在自主開發(fā)的大型電力系統(tǒng)分析軟件包混合仿真平臺(tái)（Power System Department-Power System Model，PSD-PS Model）中實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)的混合仿真功能，建立了雙饋風(fēng)機(jī)的基本模型框架，采用單臺(tái)機(jī)等值模擬風(fēng)電場(chǎng)，最后利用IEEE14節(jié)點(diǎn)算例進(jìn)行詳細(xì)的仿真研究，分析其控制策略和暫態(tài)過程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。方便今后與風(fēng)機(jī)制造廠家合作建立實(shí)際風(fēng)機(jī)的詳細(xì)電磁暫態(tài)模型。結(jié)果：雙饋風(fēng)機(jī)的電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真，首先對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)進(jìn)行電磁暫態(tài)建模、控制系統(tǒng)通過自定義的方式實(shí)現(xiàn)，根據(jù)研究目的對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)部分和機(jī)械部分的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行不同程度的簡(jiǎn)化，能夠完全滿足大電網(wǎng)機(jī)電暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)精確仿真研究的需求。由于DFIG屬于交流勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)，對(duì)于電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響直接取決于其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，響應(yīng)速度和內(nèi)部的限幅環(huán)節(jié)。隨著風(fēng)電接入系統(tǒng)比例的逐漸擴(kuò)大，其對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來的影響值得深入分析。在此平臺(tái)上，可以清楚的得到風(fēng)機(jī)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，深入開展風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不同程度的簡(jiǎn)化對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的研究，對(duì)于開展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真的深化研究具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。結(jié)論：本文主要研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)模型，并利用自主研發(fā)程序PSD-PS Model進(jìn)行了雙饋風(fēng)機(jī)的電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真研究。利用外網(wǎng)的戴維南等值電路進(jìn)行DFIG的電磁暫態(tài)計(jì)算，并得到對(duì)系統(tǒng)的注入電流，同時(shí)外網(wǎng)利用DFIG的注入電流進(jìn)行全網(wǎng)的機(jī)電暫態(tài)計(jì)算。采用單臺(tái)機(jī)等值模擬風(fēng)電場(chǎng)的方法實(shí)現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)群的電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)混合仿真，最后利用IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了混合仿真研究。雙饋風(fēng)機(jī)的機(jī)電暫態(tài)簡(jiǎn)化模型與電磁暫態(tài)模型有不同的響應(yīng)，目前還沒有量化研究來分析兩種模型對(duì)電力系統(tǒng)影響的差異性，將是下一步研究工作的重點(diǎn)。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2015, 39(3): 615-620

入選年份：2015

國(guó)際防雷研究進(jìn)展及前沿述評(píng)

曾嶸，周旋，王澤眾，等

摘要：目的：作為聯(lián)合國(guó)公布的十大自然災(zāi)害之一，雷電及其電磁效應(yīng)對(duì)人類生產(chǎn)生活諸多方面影響顯著。雷電時(shí)空分布范圍廣、隨機(jī)性強(qiáng)，放電物理過程機(jī)制復(fù)雜，研究難度大。本文通過全面總結(jié)國(guó)際雷電觀測(cè)、雷電物理、雷電電磁暫態(tài)效應(yīng)、雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防護(hù)等領(lǐng)域的最新研究熱點(diǎn)與進(jìn)展，指出了下一步重點(diǎn)研究方向。方法：結(jié)合第32屆國(guó)際雷電防護(hù)會(huì)議與近年雷電物理領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)，從雷電觀測(cè)、雷電物理、雷電電磁暫態(tài)效應(yīng)、雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防護(hù)4個(gè)方面，對(duì)前沿進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)與分析。結(jié)果：（1）雷電定位系統(tǒng)、高速攝像、光電陣列觀測(cè)、人工引雷試驗(yàn)是研究雷電活動(dòng)的最主要手段。雷電定位系統(tǒng)在雷電參數(shù)與特性分析、雷電物理研究、雷電預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與雷電防護(hù)等諸多領(lǐng)域有重要應(yīng)用。當(dāng)前，雷電定位技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)、雷電定位系統(tǒng)的評(píng)估、基于雷電定位系統(tǒng)的雷電活動(dòng)與特性觀測(cè)是研究熱點(diǎn)。（2）ALPS和LAPOS是光電陣列觀測(cè)技術(shù)的典型系統(tǒng)，觀測(cè)時(shí)間分辨率最高可達(dá)幾十ns，遠(yuǎn)高于高速攝像技術(shù)，可對(duì)雷電過程特別是雷電連接過程進(jìn)行精細(xì)觀測(cè)。憑借日益進(jìn)步的雷電定位系統(tǒng)、光電陣列觀測(cè)等先進(jìn)手段，科學(xué)家對(duì)雷電起始、發(fā)展、連接與回?fù)暨^程進(jìn)行了持續(xù)觀測(cè)，獲取了雷云場(chǎng)強(qiáng)、先導(dǎo)長(zhǎng)度與發(fā)展速度、雷電流等特征參數(shù)，并對(duì)物理模型進(jìn)行了廣泛深入的探索。雷電先導(dǎo)發(fā)展過程，尤其是負(fù)極性雷電梯級(jí)先導(dǎo)的發(fā)展過程，仍是雷電物理領(lǐng)域觀測(cè)和理論研究的熱點(diǎn)問題。雷云電化、雷云預(yù)擊穿、高能射線與逃逸電子等課題仍懸而未決，成為當(dāng)前雷電物理研究的前沿。（3）除雷電物理本身外，雷電的電磁暫態(tài)效應(yīng)和雷害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防護(hù)亦備受關(guān)注。考慮電磁全波過程的計(jì)算方法是當(dāng)前分析雷電電磁暫態(tài)效應(yīng)的主流方法；電力行業(yè)研究者努力綜合考慮土壤的非線性時(shí)變和頻變特性，建立合理的雷電電磁暫態(tài)計(jì)算模型。除電力系統(tǒng)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型及傳統(tǒng)雷電保護(hù)措施的應(yīng)用研究外，對(duì)風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電等新能源系統(tǒng)的雷電防護(hù)試驗(yàn)與仿真研究蓬勃發(fā)展，成為防雷領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。相關(guān)雷害防護(hù)研究亦拓展至了建筑物、電子通信、交通運(yùn)輸系統(tǒng)等領(lǐng)域。結(jié)論：未來，雷電觀測(cè)技術(shù)將進(jìn)一步提高對(duì)弱信號(hào)的檢測(cè)能力、定位精度和時(shí)空分辨率，為揭示雷電機(jī)理和雷電預(yù)警等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；雷電起始、發(fā)展與連接過程的參數(shù)觀測(cè)、機(jī)理分析和理論建模仍有大量工作需要開展，上行雷研究逐步升溫并得到持續(xù)關(guān)注；新能源、智能電網(wǎng)等新領(lǐng)域的雷電防護(hù)問題正成為國(guó)際防雷領(lǐng)域新熱點(diǎn)。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2015, 41(1): 42748

入選年份：2015

高電壓環(huán)境工程應(yīng)用研究關(guān)鍵技術(shù)問題分析及展望

閆克平，李樹然，馮衛(wèi)強(qiáng)，等

摘要：目的：高壓放電技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱高壓放電）能夠通過施加高壓電場(chǎng)產(chǎn)生大量自由電子和活性物質(zhì)，進(jìn)而控制和去除環(huán)境污染物。但其工程應(yīng)用多為設(shè)備簡(jiǎn)單放大和功率盲目增加，缺乏高效率低能耗的設(shè)計(jì)依據(jù)。本文通過分別歸納高壓放電在脫硫、除塵等環(huán)境保護(hù)方面的工程應(yīng)用，提煉其在各領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題。方法：通過爬梳高壓放電應(yīng)用的發(fā)展過程、應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，說明其在各環(huán)境工程應(yīng)用領(lǐng)域的具體研究方向。將環(huán)境工程的應(yīng)用分解為脫硫脫硝、除塵、有機(jī)污染物去除、臭氧發(fā)生、水處理和微生物滅活收集等6個(gè)領(lǐng)域。基于該技術(shù)在各領(lǐng)域的發(fā)展和現(xiàn)狀，分別說明其在高壓電源、裝備結(jié)構(gòu)或工藝流程等方面的瓶頸。結(jié)果：從利用靜默放電產(chǎn)生臭氧到靜電除塵、空氣污染物氧化控制，高壓放電的環(huán)境工程應(yīng)用由來已久。目前高壓放電脫硫脫硝已有處理煙氣流量大于50000 m3/h、能耗低于3 W·h/m3的工業(yè)實(shí)例；美國(guó)和西歐則分別有80%和85%的燃煤電廠采用電除塵捕集顆粒物。高壓放電處理廢氣廢水和微生物研究也比比皆是。盡管工程體量不斷提高，應(yīng)用方向持續(xù)增加，高壓放電在環(huán)境工程領(lǐng)域應(yīng)用仍存在諸多瓶頸亟待解決：（1）高壓放電脫硫脫硝氧化能耗逐年降低，但近年來單位極線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的能量密度卻反而下降至0.01 W·h/m3以下。放電能量有效注入負(fù)載的能力并未隨工程煙氣量的增長(zhǎng)而提高，研發(fā)脈沖和交流疊加直流（AC/DC）電源以提高能量密度是進(jìn)一步提高脫除能力的關(guān)鍵。此外，氧化二氧化硫和氮氧化物存在同相和異相氧化2條反應(yīng)路線，利用流光電暈放電在液相中氧化硫和氮的氧化物已經(jīng)被證明效率高于氣相氧化，且能耗僅為后者的1/7，因此氣相放電結(jié)合吸收劑添加和異相氧化將成為該工藝發(fā)展的趨勢(shì)。（2）經(jīng)歷長(zhǎng)期發(fā)展的電除塵面臨的主要問題是本體設(shè)計(jì)依據(jù)多依奇及其修正公式，難以進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)；多數(shù)高壓電源與電除塵器不匹配，運(yùn)行電壓低、波紋系數(shù)大；除塵區(qū)電暈放電難以控制，無法應(yīng)對(duì)煤種變化；細(xì)顆粒物的收塵機(jī)理也同樣缺乏研究。本文提出采用電除塵指數(shù)作為計(jì)算分級(jí)除塵效率的依據(jù)，用比收塵面積、峰值和平均二次電壓的乘積來預(yù)測(cè)收塵能力、指導(dǎo)電除塵器本體、電源的選型、設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制。此外，通過電除塵器內(nèi)氣流分布優(yōu)化和離子風(fēng)研究可以有效控制二次飛揚(yáng)進(jìn)而提高細(xì)顆粒物捕集能力。（3）臭氧發(fā)生器是高壓放電最早的應(yīng)用之一，大功率臭氧的產(chǎn)生經(jīng)歷了工頻、中頻和高頻3個(gè)發(fā)展階段，高頻供電臭氧合成可在不改變臭氧產(chǎn)率情況下減小裝備尺寸、降低工作電壓和提高可靠性。脈沖電源能夠在無需冷卻的條件下為裝備提供較強(qiáng)電場(chǎng)，從而提高處理效率和產(chǎn)率。在此基礎(chǔ)上，雙極性脈沖電源進(jìn)一步為解決單極性電源電荷積累導(dǎo)致的放電不均和能量注入問題提供了方向。（4）電暈和介質(zhì)阻擋兩種放電形式都能夠降解揮發(fā)性有機(jī)氣體（VOCs），各放電形式能效較為接近，臭氧產(chǎn)生量都在40～250 g/kWh范圍內(nèi)。但單獨(dú)放電存在著能耗高、反應(yīng)器壓降大、產(chǎn)物復(fù)雜和脈沖電源火花開關(guān)壽命短等缺點(diǎn)。因此為適應(yīng)大流量的含VOCs工業(yè)氣體，需將能夠產(chǎn)生大面積均勻放電的流光電暈與催化劑聯(lián)合進(jìn)行一段或兩段式降解。（5）高壓放電廢水處理主要針對(duì)難降解有機(jī)和含菌廢水，通過在水體內(nèi)的水下高壓放電、在水體表層的沿面放電或脈沖電場(chǎng)都能夠?qū)崿F(xiàn)滅活菌落2～4個(gè)對(duì)數(shù)、染料脫色80%以上的效果。但各放電形式都無法同時(shí)滿足高活性物質(zhì)產(chǎn)生效率和高傳質(zhì)效率，高壓放電在連續(xù)水處理能效更差，目前高壓放電水處理仍缺乏高效的反應(yīng)結(jié)構(gòu)。（6）高壓放電滅活速度快、所需裝置簡(jiǎn)單，可在0.06 s內(nèi)滅活室外空氣中87%的真菌，但處理大流量對(duì)象時(shí)無法保持高效。此外還能利用靜電捕集微生物以保持樣品形態(tài)和活性，目前尚無法完全保持微生物活性。結(jié)論：由于高電壓、電流和大量高能活性粒子的存在，高壓放電技術(shù)可以用與污染物氧化、荷電和收集。其在環(huán)境工程領(lǐng)域的關(guān)鍵問題分別是：（1）脫硫脫硝過程中如何提高注入功率密度和優(yōu)化聯(lián)合工藝流程。（2）電除塵中如何擺脫傳統(tǒng)單純?cè)黾邮諌m面積的設(shè)計(jì)方法和改善電源控制方法。（3）臭氧發(fā)生過程中如何提高穩(wěn)定性和產(chǎn)率并降低發(fā)熱量。（4）VOCs和水處理中如何降低能耗，提高效率。（5）微生物滅活中如何提高處理量以及靜電采樣如何消除放電帶來的不利影響。與之相對(duì)應(yīng)的是高壓放電在環(huán)境工程領(lǐng)域的發(fā)展方向：（1）脫硫脫硝以脈沖或AC/DC電源產(chǎn)生穩(wěn)定流光放電，并采取氣相放電聯(lián)合異相氧化的工藝流程。（2）以電除塵指數(shù)代替多依奇公式，配合離子風(fēng)研究指導(dǎo)電除塵器選型設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制。（3）臭氧發(fā)生則在雙極性短脈沖電源基礎(chǔ)上利用深冷技術(shù)來提高產(chǎn)率，降低損耗。（4）VOCs和水處理技術(shù)方向各異，前者應(yīng)采用等離子體結(jié)合催化劑形式，后者則除需要提高反應(yīng)接觸面積外，還應(yīng)與生化法等技術(shù)聯(lián)用。（5）微生物滅活可通過高效濾網(wǎng)進(jìn)一步提高處理量，而靜電收集則應(yīng)改善收集結(jié)構(gòu)，提高其中微生物存活率。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2015, 41(8): 2528-2544

入選年份：2015

智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展研究

張東霞，苗新，劉麗平，等

摘要：目的：智能電網(wǎng)被看作是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要技術(shù)領(lǐng)域之一。2012年以來，電力界對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用給予了高度關(guān)注，做了一些嘗試，但總的來看，這些工作尚處于探索起步階段。為了推進(jìn)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究走向深入，開展戰(zhàn)略研究和頂層設(shè)計(jì)非常重要。本文的主要目的是闡述智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的理論基礎(chǔ)，總結(jié)智能電網(wǎng)的技術(shù)體系，提出智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研究框架和技術(shù)發(fā)展路線建議。方法：通過查閱文獻(xiàn)，總結(jié)國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和面臨挑戰(zhàn)；對(duì)各主要技術(shù)領(lǐng)域開展了大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的需求分析和場(chǎng)景設(shè)計(jì)；分析戰(zhàn)略目標(biāo)和現(xiàn)狀間差距，提出研究框架和技術(shù)發(fā)展路線圖。結(jié)果：隨著電網(wǎng)智能化水平的提高，電網(wǎng)部署了眾多的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，每時(shí)每刻都在產(chǎn)生著數(shù)據(jù)量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、異構(gòu)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與影響電網(wǎng)發(fā)展和運(yùn)行的外部數(shù)據(jù)如天氣、用戶特征、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)相結(jié)合，構(gòu)成了智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)。智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)有潛在的應(yīng)用價(jià)值，在新能源發(fā)電預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、用戶行為分析、大電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析、設(shè)備監(jiān)測(cè)、停電管理等眾多領(lǐng)域都能形成有效的技術(shù)解決方案。當(dāng)前，智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)，如：缺乏共識(shí)，技術(shù)儲(chǔ)備不足，數(shù)據(jù)獲取和融合困難，技術(shù)復(fù)雜度高技術(shù)實(shí)施難度大等。智能電網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)的獲取、集成和融合、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、存儲(chǔ)、處理和分析等，數(shù)據(jù)的集成和融合是智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的最大難點(diǎn)。在數(shù)據(jù)融合基礎(chǔ)上，需要結(jié)合不同的應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理、處理，并選擇適宜的數(shù)據(jù)分析方法。在應(yīng)用層面，需要針對(duì)智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，深入開展大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用需求分析、場(chǎng)景設(shè)計(jì)、分析模型、專業(yè)方法的研究。結(jié)論：建議我國(guó)智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的發(fā)展路線如下：第一階段，完成需求分析、場(chǎng)景設(shè)計(jì)、應(yīng)用價(jià)值分析和智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)研發(fā)；第二階段，重點(diǎn)開展智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接入和融合相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究，在配用電數(shù)據(jù)融合基礎(chǔ)上開展以用戶用電信息采集數(shù)據(jù)為核心的大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究；第三階段，在在智能電網(wǎng)其他技術(shù)領(lǐng)域全面開展大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究。

來源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2015, 35(1): 42778

入選年份：2015

基于大數(shù)據(jù)分析的輸變電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法

嚴(yán)英杰，盛戈皞，陳玉峰，等

摘要：目的：輸變電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)受到過負(fù)荷、過電壓、內(nèi)部絕緣老化、自然環(huán)境等異常事件影響，這些異常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備缺陷、故障的發(fā)生，因此對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行異常檢測(cè)具有很強(qiáng)的必要性。在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)維中，大都是基于單一系統(tǒng)的部分設(shè)備信息，采用簡(jiǎn)單閾值判定方法來檢測(cè)異常，這種傳統(tǒng)的閾值判定具有局限性，一方面設(shè)備信息利用率和狀態(tài)評(píng)價(jià)正確率都偏低，另一方面難以檢測(cè)出設(shè)備的潛伏性故障及故障類別。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)通過尋找設(shè)備信息間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為提供設(shè)備異常檢測(cè)準(zhǔn)確性提供了全新的解決方法和思路。方法：針對(duì)設(shè)備單狀態(tài)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用了時(shí)間序列自回歸模型擬合，與設(shè)備運(yùn)行過程中的低動(dòng)態(tài)性相符，通過SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將時(shí)間序列量化，量化后的時(shí)間序列可看作在拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)中一個(gè)神經(jīng)元到另一個(gè)神經(jīng)元的轉(zhuǎn)移，從而計(jì)算出設(shè)備單狀態(tài)量數(shù)據(jù)基于時(shí)間軸的轉(zhuǎn)移概率序列，挖掘出數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化規(guī)律。針對(duì)多維狀態(tài)量數(shù)據(jù)，通過基于密度的聚類算法對(duì)多維的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，既能充分利用在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，又能將各參量間的復(fù)雜相關(guān)關(guān)系簡(jiǎn)化。在單維和多維時(shí)間序列分析的基礎(chǔ)上，建立異?？焖贆z測(cè)模型，對(duì)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測(cè)，以識(shí)別出設(shè)備的異常狀態(tài)和發(fā)生時(shí)間。本文提出一種基于大數(shù)據(jù)分析的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的異常快速檢測(cè)方法，具體如下：（1）分析了輸變電設(shè)備在正常運(yùn)行過程中狀態(tài)量低動(dòng)態(tài)性和日周期性的特點(diǎn)，從而建立了狀態(tài)量數(shù)據(jù)的時(shí)間序列的AR模型；（2）利用SOM算法計(jì)算出設(shè)備單狀態(tài)量數(shù)據(jù)基于時(shí)間軸的轉(zhuǎn)移概率序列，通過轉(zhuǎn)移概率識(shí)別時(shí)間序列的異常變化規(guī)律，以解決傳統(tǒng)的閾值法難以檢測(cè)出設(shè)備的潛伏性故障的問題。（3）建立了異?？焖贆z測(cè)模型，運(yùn)用無監(jiān)督聚類方法簡(jiǎn)化各參量之間的相關(guān)關(guān)系，從而避免了參量間相關(guān)性難以確定的問題。最終結(jié)合運(yùn)行實(shí)例驗(yàn)證了本方法的有效性，表明該方法適用于輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流中異常的快速檢出。結(jié)論：通過時(shí)間序列模型和自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)潛在的特征進(jìn)行挖掘，將數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律用轉(zhuǎn)移概率序列表示，建立異常檢測(cè)體系，并使之適用于輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流中異常的快速檢出。（1）優(yōu)點(diǎn)在于能結(jié)合多元狀態(tài)量的歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)演化過程、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的全新角度實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的異常檢測(cè)，相對(duì)于傳統(tǒng)的閾值判定方法準(zhǔn)確率較高。（2）針對(duì)多維的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用無監(jiān)督聚類方法簡(jiǎn)化各參量之間的相關(guān)關(guān)系，從而避免了參量間相關(guān)性難以確定的問題。（3）檢測(cè)出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的異常的同時(shí)，本文方法也存在不足之處，當(dāng)設(shè)備受外界環(huán)境異常的影響較大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)異常狀態(tài)的誤報(bào)，算法還有改進(jìn)空間以消除外界環(huán)境異常帶來的影響。

來源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2015, 35(1): 52-59

入選年份：2015