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第41卷 第6期 2008年6月 天 津 大 学 学 报 Journal of Tianjin University V ol.41 No.6 Jun. 2008收稿日期：2008-02-22；修回日期：2008-03-25.基金项目：国家自然科学基金重大资助项目（50595413）；国家重点基础研究专项经费资助项目（2004CB217904）． 作者简介：余贻鑫（1936— ），男，教授，中国工程院院士. 通讯作者：余贻鑫，yixinyu@.电力系统安全域方法研究述评余贻鑫（天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室，天津300072）摘 要：简明地综述了天津大学关于电力系统安全域方法学研究的成果．首先给出了电力系统安全域研究的推动力以及各种安全域的定义和概念．进而给出了3种实用的安全域，分别是：事故前系统注入功率空间上保证暂态稳定的实用动态安全域(PDSR)、割集功率空间上保证静态电压稳定的安全域(CVSR)和注入功率空间上保证不出现Hopf 分岔的实用小扰动稳定安全域．它们是基于如下事实提出的：在工程关心的范围内，其稳定边界可用一个或少数几个超平面近似描述．这种形式的数学描述具有如下优点：便于开发计算安全域的快速方法，便于实现安全域的可视化，大大降低了计及节电注入功率不确定性时电力系统概率安全性评估的计算量，同时可使一大类电力系统最优化问题中稳定约束处理难的问题变得十分简易．基于PDSR 和CVSR 的研究成果，天津大学已成功地开发了综合安全域的可视化系统和电力系统概率安全监视系统，并在基于安全域的电力系统优化潮流、安全性综合控制、风险评估与优化、以及安全性定价等方面取得了令人鼓舞的成果．关键词：实用动态安全域；静态电压稳定域；小扰动稳定域；可视化；概率安全性评估；优化潮流；风险评估与优化；安全性定价中图分类号：TM727.2 文献标志码：A 文章编号：0493-2137（2008）06-0635-12Review of Study on Methodology of Security Regions of Power SystemYU Yi-xin（Key Laboratory of Power System Simulation and Control of Ministry of Education ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract ：T he state of the arts on power-system security region methodology studies ，that have been mainly done in TianjinUniversity ，is to be concisely introduced. At first the stimulations on the study ，the concepts and the definitions of security regions are given. Then three kinds of practical security regions of power system found up to now are presented. Among them the first one is practical dynamic security region （PDSR ）in power injection space of pre-fault power system to guarantee transient stabil-ity ，the second one is practical security region to guarantee static voltage stability in cut-set power flow space （CVSR ）and the third one is practical security region to guarantee small disturbance stability related to Hopf bifurcation （PHSR ）in power injec-tion space. They are based on the facts that the critical boundaries of stabilities can be approximately represented by hyper-planes ，in engineering point of view. Such kinds of mathematic descriptions have significant superiorities as follows ：they are able to develop direct methods of computing the boundaries of the security regions ，to realize visualizations of the security re-gions ，to reduce dramatically the computation burden of probabilistic security assessment of power system in case of considering the uncertainty of node power injections ，as well as to overcome easily the difficulties in dealing with stability constraints for a series of optimization problems of power system. Based on the PDSR and CVSR ，a visualization system and a probabilistic security monitoring system have been developed in Tianjin University ，and some promising study results are obtained in various aspects such as optimal power flow ，security synthesis control ，risk assessment and control ，and security pricing.Keywords ：practical dynamic security region ；static voltage stability region ；small disturbance stability region ；visualization ；probabilistic security assessment ；optimal power flow ；risk assessment and optimization ；security pricing·636· 天 津 大 学 学 报 第41卷第6期近年来电力大系统由于安全稳定性破坏而导致的大停电事故不断出现，这表明电力系统迫切需要更强有力的方法来实现其在线实时安全监视、防御与控制．长期以来电力系统安全性和稳定性的分析方法一般都是按指定场景（运行方式，即运行点）在一种或几种故障方式下由仿真计算得出系统安全或不安全、稳定或不稳定的结论的，这类方法称为逐点法. 它仍然在电力系统分析中发挥巨大作用，但难以对电力系统的运行状态提出整体评价，如运行点离稳定边界有多远，稳定储备有多大等等，都不好量度．安全域（security region ，SR ）方法是在逐点法基础上发展起来的新方法，它从域的角度出发考虑问题，描述的是整体可安全稳定运行的区域（如图1所示）．系统运行点与SR 边界的相对关系可提供安全裕度和最优控制信息．能使电力系统在线实时安全监视、防御与控制更科学和更有效．图1 安全域示意Fig.1 Security region illustration笔者所述的综合安全域是在功率（或控制变量）空间上，满足各类安全稳定性约束的运行点集．对于既定的网络结构和一定的事故，在注入空间上它是唯一确定的．鉴于电力系统机电暂态过程的数学描述[1-2]具有特高维和强非线性的性质，致使SR 的几何形状难以想象和把握，研究难度很大．天津大学自20世纪80年代[1-6]开始并长期坚持了SR 方法学的研究，取得了具有工程实用价值的研究成果．研究工作包括：SR 的几何学与动力学性质、快速计算SR 边界的方法以及在实际电力大系统中的应用． 电力系统的综合安全域Ω是潮流安全域（又称静态安全域）SS Ω、保证小扰动稳定的安全域SD Ω和保证暂态稳定的动态安全域d Ω的交集，即SS SD d :ΩΩΩΩ=∩∩（如图2所示）．处于Ω内的运行点才是安全的[4]．SS Ω—潮流安全域（以虚线为边界）；SD Ω—保证小扰动稳定的安全域（以点划线为边界）； d Ω—保证暂态稳定的动态安全域（以实线为边界）.图2 综合安全域Ω（虚线方格区）示意Fig.2 Comprehensive security region Ω（with broken-linesquare area ）illustration1 SR 的数学定义及相关概念1）静态安全域SS Ω对于给定系统图形，它是注入功率空间上可满足潮流方程()=f x y 和约束条件()g x ≤0的全部y 点的集合．形式为SS :{|()()}i Ω==y f x yg x x ≤存在一个满足和的0 （1）式中：x 表示母线电压幅值向量和相角向量；y 表示有功功率向量和无功功率的注入向量．文献[7-8]根据解耦潮流模型分别研究了有功和无功静态SR ，模型中利用了电力系统的有功功率与支路角之间的仿射关系[9]以及无功电流与节点电压幅值之间的仿射关系，证明了有功和无功静态SR 可近似表示为n 维欧氏空间上一对对平行超平面围成的具有2n 个顶点的凸超多面体，其中n 表示网络中除平衡节点外的节点总数． 2）保证小扰动电压稳定的安全域SD Ω对于给定系统图形，它是定义在注入功率空间上满足小扰动稳定性要求的全部点集．电力系统机电暂态是由微分代数方程描述的，当代数方程的代数Jacobi 矩阵非奇异时，该微分代数方程可化简为()()==xf x,y F x （2） 式中：x 代表节点电压幅值和相角向量；y 代表有功和无功注入向量. 则保证小扰动稳定性的安全域SD Ω定义为10SD ():{|[()/]}Ω−==∂∂xgy y F x x 的全部特征值实部非正 （3）关于小扰动稳定域SD Ω边界的研究，除各种分岔2008年6月 余贻鑫：电力系统安全域方法研究述评 ·637·外还涉及到了混沌现象的研究[9-11]．文献[9]首次在电力系统仿真中捕捉到稳定的三周期轨道，从而利用Sarkovskii 和Li-Y orke 定理，证明在电力系统中确实存在混沌现象，进而严格地证明了混沌出现于小扰动稳定域分岔界面之外的性质，鉴于各种分岔在电力系统中都不允许出现，所以不必过多地研究混沌，从而大大缩小了SD Ω的搜索空间．在排除了混沌的考虑之后，SD Ω的边界为[10]SD SD SD SD {SNBs}{HBs}{SIBs}ΩΩΩ∂=∂∩∪∂∩∪∂∩（4）式中：SNB 表示鞍节分岔（即一个实特征值由负变正）；HB 表示Hopf 分岔（即一对复特征值实部由负变正）；SIB 表示奇异诱导分岔．文献[10]研究发现，快速励磁、电力系统稳定器、励磁极限和现实系统中较大比例感应电动机负荷的存在可使HB 不再出现，而SIB 仅在特殊负荷下才出现，这就解释了实际电力系统中电压失稳主要表现为SNB 的原因．为学术界把主要力量放在SNB 界面（即SD {SNBs}Ω∂∩）的研究上，提供了依据．当前电力系统特别关心的（单调失稳模式的）静态电压稳定性的安全域边界包含于SD {SNBs}Ω∂∩中，属于潮流雅克比矩阵的奇异界面[1]，可通过连续潮流法逐点寻找奇异点，然后拟合出此界面．文献[11-12]研究了更精确的电压稳定极限SNB 描述中所需的模型与方法．该域在注入功率空间上定义时是唯一确定的，但对于实际电力系统其维数很高．由于调度员通常关心的是系统的某些关键断面（割集）上的功率传输极限，因此已经研究在临界割集功率（即由临界割集的各条线路上流过的功率分量构成的）空间上保证静态电压稳定的安全域，简称割集电压稳定域（cut-set voltage stabilityregion ，CVSR ）．所谓“临界割集”，是指系统中的一个完整意义上的割集，它将系统分为互不连通的两部分，即电压稳定弱节点集与电压稳定非弱节点集，如图3所示．在大电力系统中，可能存在多个临界割集．因为临界割集仅由若干条线路组成，与注入空间上的电压稳定域相比，割集功率空间上的电压稳定域的维数已大大降低．当前电力系统特别关心的另一小扰动稳定安全域是与低频或超低频振荡相关的，其边界对应于SD {HBs}Ω∂∩．关于Hopf 分岔边界及其所围成的小扰动稳定域的动力学与拓扑学性质研究，虽然已很多，但都还处于不断深入的过程中[13-16]，与此同时也开始注意实用边界面的研究．图3 临界割集示意Fig.3 Critical cut -set illustration3）动态安全域d Ω注入功率空间上电力系统动态安全域（dynamicsecurity region ，DSR ）定义为 d (,,)i j F Ω{}d |()()A ∈y x y y （5）式中：F 为既定的事故；i ，j 分别为故障前、后的网络结构；x d （y ）是事故清除瞬间系统的状态； A （y ）是事故后状态空间上环绕由注入y 所决定的平衡点的稳定域．请注意，d Ω所确定的是事故前注入功率空间上可确保暂态稳定性的全部点集，而在用直接法研究暂态稳定性时一个注入功率向量（运行点）就会对应一个暂态稳定域，图4说明了动态安全域d Ω和暂态稳定域A （y ）的区别与关联．关于稳定域边界的严谨数学描述可见文献[1]．图4 动态安全域和稳定域概念上的区别与关联Fig.4 Difference and relationship between the concept of dynamic security region and theconcept of stability region2 关于实用安全域的３个重要事实及其相关研究众所周知，暂态稳定问题、静态电压稳定问题和低频振荡问题乃是我国电力系统稳定校验中的３个最基本的问题．因此本节将介绍与之相关的３种实用SR ，即注入功率空间上可保证暂态稳定的实用动态安全域（practical dynamic security region ，PDSR ）、割集功率空间上可保证静态电压稳定的CVSR 和与Hopf 分岔相关的（与低频或超低频振荡·638· 天 津 大 学 学 报 第41卷第6期相关的）实用小扰动稳定安全域（practical Hopfbifurcation security region ，PHSR ）．经过大量的仿真研究和初步的理论分析已经发现，在真实的电力系统中存在着３个关于上述SR 临界表面的重要事实[3,6].事实1 在复功率注入空间上，保证暂态稳定性的临界点所形成的DSR 边界d ()Ωi,j,F ∂，可由一个或分别对应于不同失稳模式的少数几个超平面近似描述．将这种描述的安全域称为PDSR ．图5给出了新英格兰电力系统接线图及其PDSR 在3个2维空间上的断面图（MN 是 PDSR 的临界超平面在该2维空间上的截线），该PDSR 对应于：在10机39节点新英格兰系统的线路26—29上母线26侧的三相接地短路事故，事故持续时间τ = 0.1 s ，通过断开线路26—29来清除事故的情况． 注1（1）事实1表明：在事故前系统的复功率注入空间2n R 上的PDSR 是一个简单的超多面体，由描述节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的超平面和描述暂态功角和电压稳定临界点的超平面围成[17]．该临界超平面可表示为1()1ni iiii P Q αβ=+=∑ （6）(a)新英格兰电力系统 （b ）PDSR 在P G8和P G９空间上的断面(c) PDSR 在P G9和P L29空间上的断面 （d ）PDSR 在P G8和P L28空间上的断面图5 新英格兰电力系统及其PDSR 在3个2维空间上的断面Fig.5 New England power system and three 2-dimension sections of its PDSR式中：i α和i β是所求得的超平面方程的常系数；12[,,,]n P P P =P "和12[,,,]n Q Q Q =Q "分别为保证暂态功角和暂态电压稳定的事故前系统注入功率空间上的临界有功和无功注入向量．（2）对于给定的事故前、后系统图形和事故，即对给定的(,,)i j F ，注入功率空间上的DSR 是唯一的，不随运行点（即注入）的变化而变化．（3）在无功功率可就地平衡的情况下，PDSR 临界超平面表达式可简化为[18]11ni i i P α==∑ （7）在超高压电网中，由于网损可忽略，故有2008年6月 余贻鑫：电力系统安全域方法研究述评 ·639·10ni i P =≈∑ （8）更便于使用的PDSR 临界超平面表达式为111n i i i P α−==∑ （9）此时的n -1维有功功率注入空间中，不包含平衡节点，但需要同时计及式（8）的超平面约束．类似地，当式（6）采用式（8）的假设时，PDSR 将变为2n -1维实空间，不包含平衡节点的有功功率注入变量，但在此空间中需要同时计及式（8）的超平面约束．（4）在式（6）中的超平面系数i α和i β可由仿真取得大约4n 个适当分布的临界点后再通过最小二乘拟合得出，此时计算量大，只能离线计算在线使用．为解决此问题，文献[6，18]建立了快速计算超平面系数的方法．要特别强调的是，所发现的SR 边界可用超平面近似描述这一性质，为开发快速算法（或直接法）提供了重要的依据．（5）对应于既定（i ，j ，F ）的PDSR ，在节点注入物理上下限所限定的范围内，通常仅有一个由暂态稳定决定的临界超平面，对应于一种失稳模态．在所关心的临界超平面数多于一个时，需要首先识别所关心的失稳模态的数目，每一失稳模态将有一个临界超平面与之对应．基于可达性Gram 矩阵的相关发电机群识别法为此提供了一种手段[19] ．（6）在交直流联合输电系统的研究中，复功率空间上PDSR 的临界超平面描述仍然具有较好的精度[20]．对应于某一失稳模式的PDSR 临界面方程可表示为d ()()1i ii ijjj j i Gj LP V PQ P αβηλμ∈∈++++=∑∑ （10）式中：G 和L 分别为发电机节点集合（平衡节点除外）和负荷节点集合；i V 为发电机i 端节点的电压；i α、i β、j η、j λ和μ为所求得的PDSR 临界超平面方程系数；μ=l α－k α，下标k 和l 分别为直流线路送端与受端交流换相节点的母线号．因此直流功率P d 可以作为临界面方程的一个有功功率变量．在相同故障、失稳模式、直流控制方式下，分别对应于不同直流功率的临界面间具有近似平行性，并且它们的空间几何距离与直流功率的改变量近似成正比. （7）为PDSR 的使用提供理论基础，文献[21]利用微分拓扑理论证明了电力系统DSR 边界面d Ω∂不会打结（无扭扩性）、能够用几个子表面的并集表示（紧致性），且用梯度系统描述的（即基于直接法所确定的）电力系统的d Ω内部无洞（稠密性）等性质．这些研究仅是初步的，有待深入，其数学方面的难度较大．（8）由于注入功率空间上的SR 的各维变量是可控的，所以该域会为电力系统优化带来极大的方便（如后所述），但从电力系统监视的角度看，电力系统调度部门，尤其是互联系统的调度部门，更倾向于监视系统中若干断面上的传输功率．文献[22]对此所进行的研究表明，对于既定的事故前、后系统图形和事故，即对给定的(,,)i j F ，断面或割集功率空间上的SR 不是唯一的，而是随运行点（即注入）的变化而变化的，所以这样的SR 边界需要实时确定或修正． （9）当负荷中感应电动机所占比例改变时，事故前注入功率空间中DSR 边界d Ω∂间具有近似平移的性质，从而可以利用插值法确定稳定域边界[17,20]．事实2 对于既定的网络结构，在一个临界割集功率空间上， CVSR 的临界面可在大范围内用一个超平面近似描述（如图6所示）.(a) 局部电路(b) 临界割集上的CVSR 临界面图6 某电网的一个局部电路及用虚线所标出的临界割集上的CVSR 临界面Fig.6 A local circuit of a power system and CVSR boundaryon the critical cut -set shown by broken line注2（1）事实2表明：CVSR 的临界面可以用如下的超·640· 天 津 大 学 学 报 第41卷第6期平面表达式近似描述[4-5]：()1i iiii CP Q αβ∈+=∑ （11）式中：C 表示临界割集；P i 是临界割集上线路i 的有功潮流；Q i 是临界割集上线路i 送端的无功潮流．文献[23] 建立了快速计算超平面的解析法．鉴于临界割集上的线路条数十分有限，超平面系数i α和i β可以通过仿真取得大约4n c 个（其中n c 为临界割集上线路总条数）适当分布的临界点后再通过最小二乘拟合得出，基于这一方法已开发了CVSR 的计算软件，实用表明可满足在线实时的需要[24-25]． （2）在割集功率空间上的CVSR ，在理论上不是唯一的，但由于电压稳定的局部性很强，致使事实2通常成立，在误差较大时，式（11）中可在割集支路功率之外再通过增加少数受端系统电压稳定弱节点的注入功率作为附加变量的方法加以改进． （3）在一些系统或情况下，系统的弱节点可能分布在不同的区域，这时就需要多个临界割集[24]，于是，系统的全部可保证静态电压稳定的运行点均处于如下定义的区域内：1SD [()1][()1]mi i i i i C i i i i i C ΩP Q P Q αβαβ∈∈=+∩∩+∑∑≤≤ (12)式中：1,,m C C "为需要考虑的m 个临界割集；m 通常是一个很小的整数．事实3对于既定的网络结构，在注入功率空间上，由Hopf 分岔组成的临界面（简记为SD ()H Ω）可在大范围内用一个或少数几个超平面近似描述（如图7所示）．将这样描述的SR 称为实用小扰动安全域（简记为PHSR 或SD ()H Ω）．注3（1）事实3表明：当假设无功功率就地平衡时，有功功率注入空间中SD ()H Ω的边界SD ()H Ω∂可用如下超平面方程定义[26]：11ni i i P α==∑ （13）式中：i P 表示各发电机节点的有功功率注入；i α是超平面方程的系数；n 是网络中节点的总数．在超高压电网中，由于网损可忽略，式（8）成立，此时更合理的SD ()H Ω∂的超平面近似表达式为111n i i i P α−==∑ （14）此时的n -1维有功功率注入空间中，不包含平衡节点，但需要此空间中同时计及式（8）的超平面约束．（2）基于稳定域边界形状发生突变的原因是边界上存在两种不同的主导振荡模式这一认识[13]，已建议采用如下分类拟合策略来获取PHSR 的边界 面[14]：首先，对获取的临界点进行特征分析，得到各个拟合点的主导振荡模式，根据主导振荡模式对所有拟合点进行划分，将相同主导模式对应的拟合点归为同一集合；最后，分别对各个集合中的临界点以超平面形式进行拟合，得到各自对应边界的超平面近似表达式，则各个主导振荡模式对应拟合边界的交集就构成了整个注入空间中PHSR 的边界（如图7所示）．需要指出的是，关于系统中主导振荡模式和相应临界面快速确定方法的问题，仍有待开展深入的研究．图7 多个主导模式对应稳定域边界的分类拟合Fig.7 Classifying fitting of SSSR ’s boundaries withmulti critical modes（3）当负荷中感应电动机所占比例改变时，功率注入空间中小扰动稳定域边界间也具有近似平移的性质，从而为插值求取稳定域边界提供了依据．3 安全域的应用示例3.1 安全域的可视化以北美8.14大停电为代表的一系列大停电事故向人们提出的重要启示之一是：人是紧急情况下系统控制的决策者，为帮助运行人员及时对系统安全性的状态做出正确评估，并协助他们对应采取的安全控制做出正确决断，需要加强电力系统监控．在解决该问题时，SR 的可视化将在其中扮演重要角色[26]． 譬如通过SR 可视化的方法提供关于安全性约束的关键性信息，使运行人员可立即做出反应．这样做可增加运行人员对所处境遇（如对电压不稳定、暂态不稳定或连锁停运危险即将来临的处境）的知晓，可防止运行人员面对巨大压力茫然不知所措，从而增强电网的安全性，预防大停电的发生．基于注入功率空间上PDSR 和割集功率空间上2008年6月余贻鑫：电力系统安全域方法研究述评·641·的CVSR的上述成果，已成功开发了综合安全域的可视化系统[25]．该系统利用SR在3维或2维功率子空间上的断面显示暂态稳定和电压稳定边界来提高电力系统的可观测性，可以帮助调度人员或运行规划人员识别：关键断面、重要预想事故、由电压和功角稳定约束所限定的功率传输水平以及系统安全裕度．该系统以定时获取SCADA实时量测数据为基础，采用OpenGL 3D图形开发技术实现了电力系统SR在EMS上的可视化．其可视化图形示于图8．(a)既定网络的CVSR(b)两个预想事故下系统PDSR的交集图8安全域在3维子空间上可视化Fig.8Visualization of security region on a 3-dimension subspace注4（1）可视化只能在3维或2维空间上实现．这对临界割集所含线路条数接近或不大于3的CVSR 的可视化困难不大或没有困难[26]．而对于PDSR，如上所述，它的注入功率空间维数太高，如式（3）所示为2n维，即使动态等值以后的简化系统其节点总数n也会很大，难以直接可视化．要在3维或2维空间上实现可视化，一种容易想到的简单方法是指定2n−3 或2n−2个注入功率为常量，此时的可视化SR 乃是2n维全域在3维或2维子空间上的断面．这样的断面可依运行监视的需要及时更换．文献[22]研究了割集DSR，其维数可以大大下降，也符合运行人员的习惯，但对于既定的事故前、后系统图形和既定的事故，即对给定的(,,)i j F，它已不是唯一确定的，形状随注入的变化而变化，可视化时需要随时修正．文献[27]提出了将高维PDSR降成3维的方法，并保持降维后的PDSR对于既定的事故前、后系统图形和既定的事故，仍是近似唯一确定的，不因注入的变化而改变，并称降维后的PDSR为类PDSR（L-PDSR）．这只对一些特例系统适用．这里要强调的是，严格地说将高维降成3维或2维之后的任何DSR（对于既定的事故前、后系统图形和既定的事故）都已不再是唯一确定的，而是与运行状态有关．（2）在3维或2维可视化图形上，是可以识别出目前运行点距SR边界的各个方向上的安全裕度的，但是无法识别出在2n维空间上目前运行点距SR 边界的各个方向上的安全裕度．然而知道临界面的超平面系数和目前运行点的注入功率或割集功率之后，给定空间方向上安全裕度的计算是很容易的．3.2 基于安全域的概率安全性监视和风险控制优化以北美8.14大停电为代表的一系列大停电事故向人们提出的另一重要启示是，电力市场环境下出现了新的不确定性因素，传统的确定性安全评估（N−1准则）不能充分满足新环境下对电力系统安全的要求．人们应当改进规划与运行标准，向概率准则（更精确的电力系统安全性指标）方向发展．在线概率安全性评估的目的是给出系统近期（如未来24h内的每半小时）的系统概率意义上的安全水平．设想中的输电系统概率安全性监视与能量管理系统关系如图9所示．输电系统概率安全性指标的计算一般有模拟法和解析法，但在计及负荷和发电的不确定性时只能用蒙特卡罗法．蒙特卡罗法的计算误差与试验次数的平方根成反比，为降低误差必须显著增加计算时间．另外蒙特卡罗法模拟效率取决于故障状态发生的概率，而在概率安全评估中元件故障发生的概率非常小，因此在概率安全评估中应用蒙特卡罗法时的计算负担是相当大的．解析法，如文献[1]所述的基于马尔可夫链模型的方法在理论上很完整，可以计及各种可能的状态，但对于大电力系统，除有维数灾难问题外，在计算由于负荷和发电的不确定性而引起的安全转移概率时也遇到了严重困难．在文献[1]的模型中，要求知道n 维实空间上的静态与动态安全域，也需要识别具有已知概率密度函数的各节点有功功率注入向量P＝。
文章编号：0165-0084(2006)06-0014-03 中图分类号：TM72 文献标识码：A 面向21世纪的智能配电网余贻鑫（天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072）Intelli-D-Grid for the 21st centuryYU Yi-xin(School of Electrical and Automation Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072,China)编者按：余贻鑫院士在“中国南方电网公司第三届南方电网技术论坛”上作了一个主旨报告——《面向21世纪的智能配电网》。
本文是编者根据该报告的PowerPoint 文本编辑整理而成的，经作者审阅后发表于此。
作者在文中指出，智能配电网IntelliGrid /SHG是客观发展的必然结果，不是可选择或可不选择的。
我国城市电网正在快速发展中，开展未来配电网的研究对我国社会经济发展尤其具有重大意义。
其中包含众多研发课题，宜尽早计划和组织这一领域的工作。
世界对电力的需要正处在一个关键的转折点，未来的配电系统基础设施应当具备以下几个特点：——很大的灵活性；——多种功能性；——安全、可靠、有效地向用户提供高质量的电能，以增强用户的满意度；——用户可以方便选择不同的供电商；——给经济和社会带来发展机会。
未来的配电系统必须能应对越来越大的挑战：（1）由于更多的分布式能源（分布式发电，分布式储能，需求侧管理）渗透在配电系统基础设施中，要求未来的配电系统具有新的灵活的可重构的网络拓扑、新的保护方案、新的电压控制和新的仪表；（2）为了提高电网的利用系数（现时很低，据美国统计，约55%），需要电力公司与用户友好合作，达到双赢。
因此，需要开发高级的配电市场，实现更具弹性的负荷需求特性。
随着更高级的用户界面的应用，使用户可根据价格、可靠性等来进行实时交易，这将需要高透明度的用客界面，而且配电网的运行将更加复杂化、更难于预计，还必须考虑反应延迟的问题；（3）由于技术与经济的发展对配电网各种约束的日益提高，即要求提高供电可靠性、提高电能质量和节能降损，配电网的运行人员需要有新的实时工具辅助他们决策，也需要有新的网络拓扑和智能电力电子装置。
基于多智能体(Multi-Agent)的DMS软件设计的探讨摘要：当前各种新的信息技术的发展为设计配电管理系统（DMS）软件注入了新的思路。
本文探讨了如何基于Agent技术来设计新一代DMS系统软件。
将构件技术/面向对象技术的封装、继承、多态性、灵活接口定义等优点，同Agent技术的高度抽象、自治、自主、动态推理与响应等特性相结合，有效地实现DMS软件系统的智能化、重构、重用，提高了系统的可互操作性和可靠性。
关键词：配电管理系统（DMS）；构件；面向“智能体”（Agent）；多智能体系统0 引言当前，可靠、高效、灵活、开放的方向是现代供电网的发展趋势，这样才能满足现代社会更高的供电可靠性和电能质量的要求。
DMS系统是继变电站综合自动化系统和调度自动化系统出现后的一个蓬勃发展的新领域，是电力系统综合自动化的一个必不可少的有机组成部分。
DMS系统的开发是同新技术、新理论的发展密切相关的。
它所面临的首先是将计算机技术、电力电子技术、自控技术、地理信息系统等现代科学技术应用于配电网；其次是将神经网络、模糊理论、遗传理论、灵活输电、自适应控制等理论和技术应用于电力系统网络分析以及经济调度和运行中。
这对于改造传统的配电网、提高电力系统生产技术水平、发展电力系统理论、提高电力系统经济效益等具有极其重要的实践意义。
来源:另外，DMS建设是一个大型的自动化工程项目，首先要在总体上把握整个项目，这称之为总体规划，它的核心内容是将整个工程项目从内容上逐级分解成若干个分系统，分系统又分解成若干个子系统，并建立各个分系统之间与子系统之间的相互关系；从时间上，将整个工程分解为实施项目的各个阶段，规定各个阶段的任务与衔接；从支撑环境上，提出为满足项目开发与运行等不同阶段所要求的各项技术，如各种工具和信息集成平台等。
在90年代初期的大型自动化项目开发中，一般都采用了自上而下的结构化分析、设计方法，最典型的是采用IDEF0（Integrated Computer-Aided Manufacturing, ICAM DEFinition 0）方法，它是一种基于功能分解的单元建模技术，自顶向下，逐级细化，描述了系统的功能活动及其联系，而与之相应的系统结构也采用多级递阶结构，并已形成了国际标准。
中外专家研讨我国智能电网建设和发展第1页[日期：2009-07-21] 来源：中国电机工程学会作者：[字体：大中小]6月27～28日，第一届智能电网研究论坛在天津大学召开。
程时杰、韩英铎、杨奇逊、黄其励、余贻鑫等5位中国科学院、工程院院士出席会议。
论坛共安排了十四个学术报告，从智能电网的基本理念、技术组成、设备需求等多个角度对我国智能电网的建设和发展进行了探讨。
天津大学校长龚克、天津电力公司总经理李晶生、中国电机工程学会秘书长李若梅、东北电力大学校长穆钢、天津科委副主任陈养发等出席会议并致辞。
此次论坛由中国电机工程学会发起，天津市科委、天津大学共同举办。
来自国内科研院所、高校、电力公司、电力设备企业等代表近300人参会。
天津大学余贻鑫院士的报告为“智能电网的原动力、技术组成和实施路线”。
报告中提出，系统安全稳定运行、需求侧管理、分布式电源等是推进智能电网建设的原动力。
智能电网是综合应用通讯、高级传感器、分布式计算等技术，提高输配电网络的安全性、可靠性和效率。
论坛邀请了美国能源部中国办公室的MaitinSchoenbauer先生出席，并介绍了美国智能电网的有关情况。
MartinSchoenbauer介绍了“美国能源部智能电网业务”，美国能源部正在发起建立智能电网信息共享交流平台和信息库，资助智能电网技术研发项目，并指出清洁能源和智能电网将是中美能源领域合作的重要内容。
华中科技大学程时杰院士在“储能技术及其在智能电网中的应用”的报告中指出，在可再生能源发电所占比例较大的电力系统中，储能技术的应用是解决如何保证系统正常运行这个难题的一条可行的途径。
并提出了智能电网对储能系统的基本要求，即足够大的储能容量、足够快的功率响应速度、足够大的交换功率、足够高的储能效率、足够小的放电周期、足够长的使用寿命、足够小的运行费用。
香港大学吴复立教授作了“智能电网发展综述”的报告，华东电网有限公司战略研究与法律事务部主任李瑞庆作了“创新发展建设中国特色的坚强智能电网”的报告，天津大学电气与自动化工程学院院长王成山教授作了“分布式电源、微网、智能配电系统”的报告，分别对分布式电源、微网和智能配电系统的关键技术、应用以及存在的问题进行了介绍，并分析了三者之间的关系。
电力系统及其自动化对电网的作用以及未来发展趋势关键字：自动化分布式发电微电网电力系统是由发电机，变压器，输电线路以及用电设备连接而成的整体。
该系统起着电能的生产、输送、分配和消费的作用。
保证对用户不间断的供给充足、可靠、优质而廉价的电能是电力系统的基本任务。
电力系统是电网的核心组成部分，因此，电力系统的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全是完善电网的必要条件。
电力系统自动化管理，分布式发电以及微电网技术等是实现电网自动化以致构建智能电网的基础也是未来发展趋势。
一、电力系统自动化管理配电网是电力系统发电、输电和配电三大系统之一。
电力公司通过配电网实现产品销售——向广大电力用户提供电能。
随着经济的发展，观念的变化，电力公司正经历着一场深刻的变革：电力市场自由化。
本节以配电自动化为主。
1 .1配电自动化配电自动化管理系统运用了现代化电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。
它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为—体的系统。
改进供电质量，与用户建立更密切更负责的关系，以合理的价格满足用户要求的多样性，力求供电经济性最好，企业管理更为有效。
1.2馈线自动化馈线自动化能够完成馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构等一系列工作。
其主要功能有：运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。
1.3变电站自动化变电站自动化指应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、梗幔和运行操作的一种自动化系统。
变电站自动化以信号数字化和计算机通信技术为标志，进人传统的变电站二次设备领域，使变电站运行和监控发生了巨大的变化，取得显著的效益。
小结：配电自动化及管理系统是一项系统的综合性工程，成功的配电自动化是设备的可靠性和方案的有机结合，针对配电自动化及管理系统发展的过程及其特点，根据配电网规模、地理分布及电网结构，提出了配电自动化及管理系统的结构及其主要功能，要因地制宜。
智能配电网通信业务需求分析及通信技术方案摘要：配电通信网是发展智能配电网的基础条件，随着智能配电网、分布式新能源站和智能用户的接入，配电通信网的业务需求发生了很大变化。
本文分析了智能配电网各部分（高级量测体系、高级配电运行、高级输电运行、高级资产管理）通信业务需求，并初步给出了主要采用配网光纤、宽带无线接入方式实现智能配电网通信技术方案，为进一步智能配电网通信规划设计提供参考。
关键词：智能电网、智能配电网、高级配电运行（ADO）、高级量测体系（AMI）、智能配电通信网Smart distribution network communication communications services requirements analysis and communication technology programHuangsheng (Guangdong Electric Power Design Institute Guangzhou GuangDong 510663) Abstract：Distribution communication network is the base of the Smart distribution network. With the smart distribution network, distributed new energy stations and smart user access, distribution communications network services requirements great changes have taken place. This paper analyzes the various parts of the Smart distribution Grid (AMI,ADO,ATO,AAM) communications business requirements, and a preliminary paper mainly uses distribution Grid optical fiber, broadband wireless access Smart distribution Grid Communications Technology Program, in order to further Smart distribution Grid communications planning and design for reference.Keywords: Smart Grid, Smart distribution Grid, ADO, AMI, Smart Grid distribution communication network1.前言1.1 智能电网与智能配电网近来国外和国内的“智能电网”的研究很热[1-3]。
浅谈智能电网作者：刘卫薇来源：《华中电力》2014年第04期摘要：本文介绍了智能电网的概念，分析了智能电网的特点，指出了发展智能电网的重大意义。
关键词：智能电网smart grid 自愈self healing 储能 energy storage1、智能电网的概念：智能电网是电力工业关注的热点，引领了电网的未来发展方向，涉及从发电到用户的整个能源转换和输送链。
智能电网就是电网的智能化，又称为“电网2.0”，“智能”主要体现在它是电力生产、运输、使用的灵活管理；大规模消纳不稳定的可再生能源；网络化、信息化、智能化。
智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、交互、坚强抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
2、智能电网的特点：2.1自愈，不论发生什么事故，智能电网都能自身解决以保证电力系统的安全性。
具有实时、在线连续的安全评估和分析能力，强大的预警控制系统和预防控制能力。
有自愈才能的现代化电网可以发明并对电网的故障做出反映，快速解决，削减停电时间和经济丧失。
能够自动检测、分析故障，实现故障隔离和系统自我恢复。
2.2交互，激励和包括末端电力用户，使之与电网自适应交互；成为电力系统的完整组成部分之一。
2.3坚强。
防范网络攻击和防御自然灾害；在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下有效抵御自然灾害或人为的外力破坏，保证电网的安全运行，具有确保电力信息安全的能力。
2.4优质。
提供2l世纪所需要的优质电能，用户的电能质量将得到有效保证。
2.5协调发电和储能选择，现代化的电网顺应所有的电源种类和电能储存方法，可以即插即用地衔接任何电源，包含可再生能源和电能储存装备。
中低压混合配网一体化状态估计及其应用Medium-voltage and Low-voltage Integrated Distribution Network State Estimation and Application学科专业：电气工程研究生：王冠指导教师：余贻鑫教授栾文鹏教授天津大学电气与自动化工程学院二零一四年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要高级配电运行（Advanced Distribution Operation，ADO）是智能电网的重要组成部分。
ADO要求电网具备实时的监视分析、网络重构等功能，这些功能的实现都需要利用状态估计技术来提供基础数据支持。
随着电力系统网络的日益复杂，电力市场多元化的深入发展，人们对配电网的状态估计精度和处理实时量测信息的能力有了更高的要求。
促使针对于配电网的状态估计理论研究得到进一步的开展，为更准确的估计网络运行状态提供了可能。
高级量测体系（Advanced Metering Infrastructure，AMI）是智能电网的重要基础设施。
通过AMI的核心设备智能电表，电力公司可以获得配电网终端用户历史的或准实时的多种量测信息。
国网北京市电力公司多专业深层次应用大数据取得初步成效佚名
【期刊名称】《电力信息与通信技术》
【年(卷),期】2015(013)011
【摘要】2015年11月9日,国网北京市电力公司全面总结营配调数据深化应用的工作成效,部署下阶段完善提升工作,推动电网运行决策更加科学、生产经营更加高效、客户服务更加优质。
国网北京市电力公司瞄准＂国际一流智能配电网＂建设目标,启动营配调数据深化应用工作。
【总页数】1页(P30-30)
【正文语种】中文
【中图分类】TM73
【相关文献】
1.国网北京市电力公司云终端系统设计与应用 [J], 李新;李祉岐;
2.国网新疆电力公司首次应用大数据智库选750站址 [J], ;
3.国网北京市电力公司云终端系统设计与应用 [J], 李新;李祉岐
4.国网福建省电力公司全面深化大数据平台应用 [J], 曾宇星;
5.国网上海电力智能配用电大数据应用研究取得重大进展 [J],
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共话智能新时代云开幕、云发布、云推介、云赛事、云平行论坛、云智能体验、云双边会谈、云智能科技展……以“智能新时代：创新、赋能、生态”为主题的第四届世界智能大会日前开幕。
全国政协副主席、中国科协主席 万钢数字经济发展为社会治理能力提升提供了必要基础面对当前全产业链复工复产中的供应中断和库存积压并存的难题，我们要进一步推动全产业的智能化和数字化，利用好5G 技术，构建强大的工业互联网，把量大面广的中小企业融合其中，使各产业链在国内外、各环节中都能够及时地了解市场需求，全面提高产业链和供应链的反应能力和供销效率。
中国工程院院士、阿里巴巴集团技术委员会主席 王坚智能技术和城市发展紧密结合、相辅相成第一，城市作为最重要的一个容器，它对未来智能技术的发展怎么重视都不为过。
第二，城市是让各种技术能够更快成熟和发展的一个容器。
过去如果人工智能在各行各业的作用被大家关注，智能技术和城市发展在今天这个时刻更加紧密地联系在了一起。
第三，今后20年城市本身的发展也会因为智能技术而被重新定义。
杭州城市大脑这几年的探索说明了一件事，城市会思考，服务就更加智慧，百姓就更方便，同样的技术对社会的贡献也会更大。
中国工程院院士、天津大学教授 余贻鑫智能设备将实现城市电力行业未来数字化变革随着智能电网的实施和智能传感设备的大量安装使用，电力公司将获得史无前例的超大规模数据。
有效整合这些数据将改变电力公司运行模式，为城市管理带来重大效益。
未来，能源技术有望与IT 技术通过能源大数据深度融合，在智慧城市建设中打通数据连通瓶颈，实现城市的数字化变革。
/本刊记者 鲁瑾56 | 创新世界周刊 | 2020.8Copyright©博看网 . All Rights Reserved.360集团董事长兼CEO 周鸿祎新基建需要同步建设安全基建网络安全已从数字化的附庸产业转为新基建的基石产业。
在新基建浪潮之下，针对关键基础设施的网络攻击必然只增不减，过去“头疼医头、脚疼医脚”的传统安全体系局限性进一步凸显。
高比例分布式光伏接入下低压配电台区最大可开放容量多阶段评估方法刘子俊;张华赢;梁晓锐;金怡芳;苏子傲;游奕弘;周斌【期刊名称】《南方电网技术》【年(卷),期】2024(18)5【摘要】针对高渗透率分布式光伏接入低压配电网导致台区反向重过载、电压越限、三相不平衡等问题,提出了一种考虑高比例分布式资源接入的配电台区可开放容量多阶段评估方法。
首先,分析了分布式光伏与负荷的逆调峰时序特性,考虑光伏超发引起台区反向重过载和电压越限约束以及三相不平衡对台区变压器负载能力的影响,提出了提升配电变压器负载能力的台区需求响应鲁棒优化模型。
其次,考虑分布式光伏选相配置、电动汽车有序充电和柔性负荷需求响应,构建了高比例分布式光伏与电动汽车接入下配电台区最大可开放容量的选相配置-虚拟增容-校验修正多阶段协同评估模型。
最后,基于嵌套列与约束生成算法(nested column and constraint generation algorithm,N-C&CG)将该模型转化为光伏选相配置优化、灵活性资源需求响应和上级变电站容量校验3个子问题进行交互式求解。
通过典型配电台区仿真对比分析可知,所提方法能提升配电台区可开放容量9.84%以上,为配电网业扩报装配套接入方案优化和可靠运行提供了技术支撑。
【总页数】10页(P135-144)【作者】刘子俊;张华赢;梁晓锐;金怡芳;苏子傲;游奕弘;周斌【作者单位】南方电网公司新型智慧城市高品质供电联合实验室(深圳供电局有限责任公司);湖南大学电气与信息工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM726.2;TM615【相关文献】1.含高比例分布式光伏的中低压配电网继电保护方法研究2.计及合理弃光的含储能配电网分布式光伏最大接入容量评估方法3.配电网分布式光伏接入台区及容量的测算方法4.基于分布式光伏接入的台区可开放容量测算方法研究5.含分布式光伏的居民台区可开放容量评估方法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
智能电网快速仿真与模拟任务调度优化方法
余贻鑫;徐臣;贾宏杰
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2009(045)019
【摘要】基于MAS建立的分布并行计算环境,其任务调度问题具有新的特点.对于基于MAS的配电快速仿真与模拟系统,以配电网三相状态估计为例,建立了新的调度问题模型,提出了基于FCM的启发式任务调度优化方法.该方法利用模糊C均值聚类分析算法对独立任务进行聚类分析,避免了在超大解空间中用基于搜索的方法去寻求最优解的做法.该方法具有线性时间复杂度,而且通过大量算例表明它总是能够在合理的时间内获得次优解或最优解,使masDSE的性能有明显改善.
【总页数】5页(P26-30)
【作者】余贻鑫;徐臣;贾宏杰
【作者单位】天津大学,电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津,300072;天津大学,电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津,300072;天津大学,电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9;TM74
【相关文献】
1.智能电网中电动汽车快速有序充电实时电价优化方法 [J], 唐小波;赵彩虹;吴薛红;张娟
2.城市快速路图形标志驾驶模拟辅助式优化方法研究 [J], 孙驰
3.移动网络中异常节点快速定位优化方法的仿真 [J], 仇丹丹
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5.城市快速路图形标志驾驶模拟辅助式优化方法研究 [J], 孙驰;
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城市高中压电网无功功率优化规划
王成山;唐晓莉;余贻鑫
【期刊名称】《电网技术》
【年(卷),期】1998(22)8
【摘要】文章介绍了所开发的城市高中压配电网无功优化规划系统的基本构成及功能，提出了基于启发式算法和Ｂｅｎｄｅｒ＇ｓ分解的目标年无功优化规划新算法，同时对多负荷水平和多阶段的无功优化规划问题进行了分析，提出了相应的解决方法。
【总页数】4页(P23-26)
【关键词】优化规划;城市电网;电网;无功功率;高中压电网
【作者】王成山;唐晓莉;余贻鑫
【作者单位】天津大学电气自动化与能源工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM714.3;TM727.2
【相关文献】
1.探索城市中压配电网络优化规划方向 [J], 罗琼
2.城市中压配电网工程规划设计及优化 [J], 刘斌
3.城市中压配电网工程规划设计及优化 [J], 蒋泳
4.城市电网中压配电网络优化规划探讨 [J], 杨刚
5.智慧城市高、中压配电网规划优化模型和方法 [J], 吴兆彬;黄洛;王慧娟;朱陈锦;赵辉
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