关键词： Electrical engineering   Energy   Optimzation   Power Flow   Power Systems   Statistical Distributions   Synthetic Test Cases   Transmission and Distribution  

摘要： Synthetic power system test cases offer a wealth of new data for research and development purposes, as well as an avenue through which new kinds of analyses and questions can be examined. This work provides both a methodology for creating and validating synthetic test cases, as well as a few use-cases for how access to synthetic data enables otherwise impossible analysis. First, the question of how synthetic cases may be generated in an automatic manner, and how synthetic samples should be validated to assess whether they are sufficiently ``real'' is considered. Transmission and distribution levels are treated separately, due to the different nature of the two systems. Distribution systems are constructed by sampling distributions observed in a dataset from the Netherlands. For transmission systems, only first-order statistics, such as generator limits or line ratings are sampled statistically. The task of constructing an optimal power flow case from the sample sets is left to an optimization problem built on top of the optimal power flow formulation. Secondly, attention is turned to some examples where synthetic models are used to inform analysis and modeling tasks. Co-simulation of transmission and multiple distribution systems is considered, where distribution feeders are allowed to couple transmission substations. Next, a distribution power flow method is parametrized to better account for losses. Numerical values for the parametrization can be statistically supported thanks to the ability to generate thousands of feeders on command.

关键词： 大数据   智能型   电力系统  

摘要： 随着科学技术的不断进步,大数据时代开始到来,这给电力系统的发展带来了积极的影响,电力系统可以利用大数据处理技术把工程问题数字化,利用计算机网络技术对电网内的情况进行实时的监控,保证电网的正常运行。智能型电力系统开始逐渐取代传统电力系统,为电力行业的发展做出了贡献。本文主要阐述大数据时代下智能型电力系统的相关概述,分析大数据技术对电力系统的影响,阐述大数据时代下电力系统的发展。

关键词： Electrical engineering  

摘要： The Equivalent Circuit Formulation (ECF) was found to enable robust Power System analysis by formulating Power System problems in terms of their true state variables and further applying circuit simulation methods for their robust solution. This thesis describes the theoretical background to formulate equivalent circuit problems for three different Power System analyses: AC Power Flow analysis, an optimization algorithm to identify Power Flow feasibility, and an optimization-based linear State Estimation (SE) algorithm. We further discuss the design and implementation of a prototype ECF based Power System simulator SUGAR (Simulation with Unified Grid Analyses and Renewables) in C++ that is able to solve the aforementioned analyses effectively. Furthermore, we utilize this implementation to build a framework for probabilistic Power System analyses using a Monte Carlo-based algorithm. We propose a continuation method that effectively and robustly solves Monte Carlo samples given a reference solution, which enables probabilistic Power Flow analysis on models up to continental interconnection-sized systems. In addition, we implement variable correlations within and between models, and propose a probabilistic generation control algorithm. After comparing our linear State Estimation algorithm that incorporates linear models for PMU and RTU measurements to a traditional WLS estimator, we propose a probabilistic approach to State Estimation utilizing this algorithm. We further demonstrate the feasibility of such an approach and present probabilistic SE studies including network uncertainties. Finally, we propose an approach to identify “true”-grid states by a Monte Carlo-based stochastic optimization.

关键词： 可再生能源   场景生成   场景缩减   场景特性分析   工程应用  

摘要： 相比于常规能源,风电、光伏等可再生能源出力具有明显的随机性、波动性以及间歇性的特征,随着风电、光伏渗透率的不断增加,电力系统中长期规划运行与短期调度中都必须考虑风电、光伏出力的不确定性问题。电力系统场景分析由于可以概率性的描述风电、光伏出力的不确定因素因而被广泛使用,但精准刻画风电、光伏出力的随机性与波动性特征,以及如何解决大规模场景对电力系统规划造成时间复杂度较高的问题仍是目前场景分析亟需解决的方面。针对以上问题,本文提出了一种风电、光伏典型场景集生成方法,该方法分为场景生成与场景缩减两个方面:首先研究了基于预测出力的风电、光伏日前出力场景生成技术,以准确描述风电、光伏日前出力的不确定性特征;其次研究了一种面向时间序列分析的电力时序场景缩减方法,以对大量的风电、光伏以及负荷场景进行聚合缩减并达到可以精简数据、减少计算量的目的。本文首先详细的研究了含风电、光伏的电力系统场景分析理论,并对经典场景分析方法进行了归纳总结。其次在场景生成方面,本文重点研究了一种基于不等分预测箱技术与结合多元标准正态分布随机数与逆变换采样的风电、光伏场景生成方法,该方法首先建立符合风电、光伏历史统计数据分布特征的预测误差功率预测箱,并选用合适的分布函数拟合预测箱中的误差数据,其次利用多元标准正态分布随机数对预测箱中的误差数据进行逆变换采样,并最终叠加至预测出力上以生成日前风电、光伏出力场景,本文对生成的场景分别采用形态分析与相关评价指标验证了所提生成方法的合理性。在场景缩减方面,本文研究了一种基于改进谱聚类与遗传算法相结合的电力时序场景聚合方法,该方法首先针对风电、光伏负荷不同数据的结构特点,采用优化谱聚类算法构建原始数据的特征向量矩阵,并采用遗传聚类优化算法对优选后的特征向量进行聚类划分,并将最终划分结果映射回原始数据。本文分别采用标准时间序列、风电、光伏以及负荷实测数据对所提场景算法的分类效果进行评价,并验证了所提缩减方法的有效性。最后,本文分别将所提场景缩减与生成算法分别应用于考虑大规模风电接入的电网中长期确定性规划运行与短期随机调度的优化计算中,并通过对比分析不同算法间的相关评价指标,验证了所提场景生成与缩减算法在实际工程中的应用价值。

关键词： 电力系统   分析   并行处理   应用  

摘要： 我国的电力系统具有复杂性和庞大性,而且电力在我国的生产生活都具有重要的作用,因此在对电力系统进行数据的处理时,有必要关注处理技术的时效性和高效性。在庞大的电力系统中如何提高时效性和高效性成了一个难题,在计算机信息技术飞速发展的同时,我国的电力系统和计算机系统进行有机的结合,那么将会使电力系统的分析更加高效和专业。基于此,本文主要针对电力系统的分析难题提出了并行处理的应用技术,希望能够给众多的研究者提供借鉴。

关键词： 直流配电网   母线电压控制   线路功率控制   灵活潮流控制   灵活系统运行方式   电力系统分析  

摘要： 面对能源危机的巨大挑战,大力发展可再生能源已经成为人类社会的必由之路。电力系统中的配电网是消纳可再生能源的主要场所。而当前的配电网在供电能力、电能质量、新能源消纳能力、新型负荷接入等多方面均有大量的亟待改进提升之处。在电力电子技术的快速发展和支撑下,直流配电网成为系统解决以上技术问题的有效途径。但是直流配电技术的的研究与实际应用之间还有很大的距离。本论文将针对直流配电网所面临的关键技术难题展开研究,在电力电子建模与控制、系统级灵活潮流控制、直流配网运行方式和直流系统中的非线性问题分析等多个方面开展系统深入的研究工作,为直流配电系统构建起全面而坚实的技术架构。本文所开展的关键技术问题的研究工作主要包括:1.针对直流配电技术的特点,提出了典型的直流配网结构。为实现对直流配网中母线电压的有效控制,针对双极直流配网,开展了用于连接交流网和直流网的VSC的拓扑结构和控制方法的研究,同时考虑了不同元件的协同控制、能量管理等问题。所提出的方法能够适应双极直流配电网场景,并有效提升了电能质量。2.研究了直流配网中的线路功率控制问题,提出了在直流配网的线路当中串联DC/DC变换器,从而主动控制线路功率的方式。着重分析了适用于线路功率控制的DC/DC变换器的拓扑结构、运行模式和控制方法,还对单条线路功率控制对全网潮流分布的影响进行了定量评估。3.针对系统级的直流配网分析,提出了母线电压控制技术和线路功率控制技术的元件模型。在此基础上提出了通过协调组织多个母线电压控制节点和多条功率被控的线路来共同实现系统级的灵活主动潮流控制。4.针对能够同时满足系统潮流控制和友好接入分布式电源与新型负荷的要求,提出了直流电网的扩展节点类型。在扩展节点类型的支撑下,一些原本不得不被舍弃的系统要求变得能够被满足,进而提升了系统运行的灵活性。同时,还提出了一种扩展节点类型的选择方法,该方法能够在保证系统可行性的前提下,最大程度上满足系统优先级较高的节点类型要求。5.研究了一种新型高性能直流电力系统分析方法。分析了电力系统电路结构当中具备线性特征的分量并定义了LRBNP(Linear Relationship Based Nonlinear Problem)。对所提出的理论进行了全面、详细、深入、严格的数学推导。从推导的结果当中,可以提炼出传统电力系统分析方法中难以被显性描述的变量关系。电力系统的拓扑分析结果和节点类型分析结果也被成功地从非线性方程组当中分离,并以常矩阵表征的线性关系表达。一些电力系统当中的抽象问题的数学和物理本质也能够被所提出的理论简洁深入地解释。从而直流配网中的非线性问题分析打下了坚实的基础。6.基于高性能直流电力系统分析方法,提出了用来解决电力系统中的LRBNP的通用迭代校正方法。基于基础理论和潮流计算的校正方法,提出了一种新型电力系统潮流计算方法。之后,在理论基础的支撑下,针对电力系统电压崩溃的数学和物理本质意义进行了讨论。最后,针对直流电力系统的静态电压稳定性分析问题,又提出了校正法和基于数学物理特征的直接法。新的潮流算法和静态电压稳定分析算法均在不影响精度的前提下大幅提升了整体运算速度。

关键词： 电力系统分析   不对称短路计算   教学方法   仿真计算  

摘要： "以"电力系统分析"中的不对称短路计算这一重难点内容为例,进行教学方法的设计与探索。首先分析了不对称短路计算的理论基础及难点内容,然后结合仿真计算的方法,分析了故障后各种故障量的特征,加深了学生的直观印象,有助于加强对该内容的理解。

关键词： 泛雅网络教学平台   电力系统分析   教学改革  

摘要： 随着电力系统行业的数字化以及综合自动化水平的不断提高,对电力系统分析课程的教学提出更高的要求。探讨以泛雅网络教学平台作为依托,结合传统教学方式,对电力系统分析课程的教学内容、方法及手段等方面的改进。采用线上线下相结合的模式,使学生能够提前了解课程主要内容,有针对性地学习,提高学生积极性以及师生之间的互动性。

关键词： Matlab   电力系统   仿真分析  

摘要： 随着部分高校向应用型高校转型,提高电气类学生理论联系的分析能力迫在眉睫。作为电气类专业主干课程,电力系统分析具有较强的理论性,概念抽象难懂。为了方便学生理解学习在课程中引入Matlab仿真软件教学是很有必要的,本文以电力系统中经典的三相短路故障为例,对其进行仿真分析,让学生可以更直观看到电压波形图的变化,加深对理论知识的印象。

关键词： 微课   电力系统分析   教学模式   应用优势  

摘要： 本文阐述了微课概念,分析了微课具有知识点微化、讲授针对化、课程精品化和资源多样化等特点。针对《电力系统分析》课程理论性和实践性强,课程难度较高的特点,提出了将微课应用于"电力系统分析"课程教学中。对于微课在"电力系统分析"课程教学中的应用,设计了围绕微课开展教学的教学模式,并分析了微课应用的教学优势。