电网模型

IEC TS 61970-555 CIM based efficient model exchange format（CIM/E）和IEC TS 61970-556 CIM based graphic exchange format（CIM/G）是中国首次主导制定的电网调度控制领域国际标准，解决了电网模型、图形的实时交换与共享这一世界性技术难题，完善了IEC TC57标准体系。标准成果创新性地提出了电网调控机构间以及与各类变电站和发电厂之间的模型和图形实时交换与共享技术，推动了中国标准走向世界，并带动了我国电网调度控制产品走向国际市场；首次提出了电网模型实时交换技术规范，实现了模型描述的规范性和高效性的统一；首次提出了高效电网图形实时交换技术规范，实现了电网图形描述的规范性和互补性的统一。 作为IECTC57标准体系中的核心标准，标准成果已被其它国际标准所引用：两项标准已成为相关国际市场招投标的技术标准；相关产品已应用到巴西、菲律宾、老挝、新加坡、印度尼西亚等多个国家。标准成果已在全国43个省级及以上电网调控机构和403个（占比78%）地级调控机构部署应用，并逐步推广到县调、配调、变电站和发电厂。同时，在轨道交通、石化石油、水利框纽、新能源控制等工业控制领域得到广泛应用。

针对混合微电网集中控制对中央控制器依赖严重、通信需求量大、扰动调节能力差的问题，提出一种微电网中央控制器（microgrid central control，MGCC）参与的分层事件触发控制策略，有效降低分布式集群的冗余通信并减少中央控制器计算负担，改进策略可靠性。该策略将控制系统分为2层，其中，设备层为本地控制层，采用分布式协同控制，所设计的本地控制器可就地控制更新输出状态，实现混合微电网的分散自治运行；另外，在控制层建立微电网控制层，引入事件触发策略，协调MGCC获取混合微电网的全局信息，从而向本地控制器发出预定义的调控指令，实现“源网荷储”灵活调度，尤其是应对突发事件而引发的电网振荡。最后，采用Matlab搭建混合微电网模型并进行仿真，利用Stateflow模块实现了事件触发算法，验证控制策略在满足并网/孤岛模式可靠性、稳定性的前提下，系统通信量可降低56.4%。

IEC TS 61970-555 CIM based efficient model exchange format（CIM/E）和 IEC TS 61970-556 CIMbased graphic exchange format（CIM/G）是中国首次主导制定的电网调度控制领域国际标准，解决了电网模型、图形的实时交换与共享这一世界性技术难题，完善了 IEC TC57 标准体系。标准成果创新性地提出了电网调控机构间以及与各类变电站和发电厂之间的模型和图形实时交换与共享技术，推动了中国标准走向世界，并带动了我国电网调度控制产品走向国际市场；首次提出了电网模型实时交换技术规范，实现了模型描述的规范性和高效性的统一；首次提出了高效电网图形实时交换技术规范，实现了电网图形描述的规范性和互补性的统一。 在国家质检总局质检公益性行业科研专项、核高基和国家 863 等项目的支持下，联合 20 多家单位开展攻关，项目取得了一系列具有自主知识产权的创新成果：获授权欧亚专利 1 项、国家发明专利 10 项；软件著作权 4 项；发表论文 18 篇；相关成果经中国电机工程学会鉴定为整体国际领先水平。标准成果与国际同类标准相比，CIM/E 模型处理效率提高近百倍，CIM/G 图形解析效率提高约 20 倍，为欧洲和北美等世界各地调度机构之间实现大电网实时在线协调控制提供了新的技术路径。标准成果与国际同类标准相比，适用范围更广、应用规模更大、实时性更好。 作为 IEC TC57 标准体系中的核心标准，标准成果已被其它国际标准所引用；两项标准已成为相关国际市场招投标的技术标准；相关产品已应用到巴西、菲律宾、老挝、新加坡、印度尼西亚等多个国家。标准成果已在全国 43 个省级及以上电网调控机构和 403 个（占比 78%）地级调控机构部署应用，并逐步推广到县调、配调、变电站和发电厂。同时，在轨道交通、石化石油、水利枢纽、新能源控制等工业控制领域得到广泛应用。

共享储能作为一种新兴的储能方案，有助于微电网内部新能源的消纳并降低运行成本，释放微网作为独立的利益相关者的资源共享潜力。而传统的共享储能和微网间的互联忽略了各主体交易的信息隐私问题，且合作策略往往不能实现合理的利益分配。为此，提出了一种含有共享储能的微电网群分布鲁棒博弈优化调度方法。首先，建立了具有多种能量形式的微电网模型以及共享储能模型。其次，为降低风光出力不确定性对系统经济性的影响，采用分布鲁棒优化理论对其进行处理，求解最恶劣概率分布下的运行策略。最后，基于纳什谈判理论，建立了共享储能与微电网系统的联合运行模型，并利用具有良好收敛性与私密性的交替方向乘子法将模型分解为联合系统运行成本最小化问题和系统内部电能交易谈判问题进行求解。通过合作前后对比分析，所提方法使得微电网运行成本分别降低了2.99%、4.90%和4.27%，说明所提方法能够在有效应对风光出力不确定性的同时降低各主体的运行成本，使系统兼具灵活性与经济性。

发展高比例可再生能源接入的微电网是构建新型电力系统，实现中国能源安全和低碳发展的重要手段。在分析微电网所接入系统的动态特征时，现有等值模型存在鲁棒性不强的问题，即等值模型虽然可以很好地复现真实系统在训练故障下的动态特征，但却无法准确反映系统在未知故障（非训练故障）下的真实响应。为此，首先采用k-means++对微电网的典型运行方式进行有效区分，以表征系统的随机性和时变性特征；其次，采用基于关键参数筛选的参数辨识方法，避免了参数辨识过程中的多解问题；然后，针对系统不同典型运行方式，利用卷积神经网络对等值模型参数进行泛化；最后，基于Fisher判别准则实现了等值模型参数的在线匹配，并在某实际微电网模型中验证了所提方法的有效性。

多端柔性直流配电网因在供电可靠性方面极具优势而受到广泛的关注，然而对于直流线路保护中故障的快速、可靠识别成为其急速发展所需解决的关键问题之一。因此，设计了一种利用电流模分量特性的直流线路纵联保护方法。该方法利用故障时正极电流线模分量方向来判别区内外故障，以不同故障条件下故障点正极电流零模分量平均值的差异来构造保护判据，从而判别故障类型，形成保护策略。最后，在PSCAD/EMTDC4.5上搭建了多端柔性直流配电网模型，对保护判据及关键影响要素进行了仿真分析。结果表明，该保护方法能够有选择性地快速、可靠识别区内外故障及故障类型，且具有较好的耐过渡电阻与抗噪声能力。

项目聚焦特高压直流故障快速恢复、供电能力优化以及调控系统处理能力提升，坚持理论研究、技术创新与工程应用相结合，致力于突破：降低大功率缺失停电风险的特高压故障恢复决策与控制技术、挖掘供电潜力的分区负荷优化和输电线路动态增容技术，提升系统支撑能力的实时数据并行处理和模型中心技术（图 1）。研究中面临 4 大技术难题：① ① 特高压直流故障恢复。大功率失去后频率跌落、断面过载问题相互交织，控制措施存在冲突、受控对象面广量多、控制时间紧迫，多目标策略协调和快速精准控制极其复杂； ② 供电潜力挖掘。高负荷下供电能力接近饱和，分区间负荷供电路径动态优化存在“组合爆炸”、线路输送容量提升受限于温度、风速以及电网安全等多种约束，在线挖掘难度很大。 ③ 大规模实时数据处理。高负荷、大规模电网运行分析需要更详细的电网模型，实时采集信息量是传统建模方式的十几倍，现有实时数据处理技术已不能满足电网实时监控要求，大规模并行处理对象建模与任务分解协同难度极大。 ④ 省地协同共享。特高压直流故障处置需省地之间协同运作，运行优化需站在全局角度统筹，对电网模型和实时数据的高效共享提出了更高的要求，目前尚缺乏区域间模型实时同步与广域协同共享技术手段，兼顾低耦合度、高灵活性和高可靠性难度很大。

为建立完整的输电线路三维通道三维数据库，以便于进一步的开展信息化数字孪生应用，本案例首先通过搭载激光雷达、倾斜摄影、高清数码相机设备进行航空联合运维巡检，并结合地面多型移动测量、三维激光扫描设备对深圳地区线路进行多维数据采集，构建基于输电线路通道的激光点云、倾斜摄影及原始影像二三维数据底层数据。其次，通过三维点云、倾斜摄影模型及无人机可见光图片对输电线路杆塔进行三维数据获取，基于输电线路杆塔的塔型特征、挂点位置等进行提取，获取输电线路的几何外形，空间位置等信息，并结合绝缘子金具等高清图片，逆向构建GIM三维数字化电网模型。最终构建的基于GIS+GIM的输电线路走廊三维台账及信息化数据库及系统平台可有效提高输电线路走廊内树障排查、工况模拟、三维可视化培训、设计及运维分析、通道信息化展示及物联网监控等相关应用。

松山湖能源互联共享平台（以下简称：平台）作为广东电网有限责任公司承接国家《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》（发改能源〔2016〕392号）相关要求，开展的第一批“互联网”+智慧能源项目，其建设内容在国内处于试点探索阶段，因此对于项目组来讲极具挑战。 平台以信息化和智能化为基础，推动能源互联网新技术、新模式和新业态发展，推动能源领域供给侧改革，支撑和推进能源革命。平台“大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能”等技术，结合电网电力供应，分布式能源电源布局、企业用户的供用能需求以及电动汽车运营要求，建立一个集网络化、信息化、智能化一体的能源信息共享平台。 平台建立了全国首个全景数字电网模型，基于时空GIS构建主配用、源网荷储和物联监控一体的实现电网“站线变户”模型全贯通和新能源“源网荷储”模型全衔接，并通过物联网平台将物模型与电网模型挂接，实现了从500kV电压等级到380/220V电压等级的全域能量网络中的全面实时感知，并基于大数据平台实现对全域能量网的调度和优化； 平台基于物联网技术和移动技术实现了设备的纵向物联，服务的横向互联，利用5G、Lora等通信技术实现通信“最后一公里”的搭建，利用云计算、大数据和移动应用为能源生产、运营、监管、服务、消费各方提供“五位一体”的能源应用服务。实现了全域能量网络的全面状态感知和优化调控。平台注册用户可以通过手机APP快速查询被授权的相关能源设施运行信息，使能源消费上下游实现信息即时贯通。 平台还以松山湖区局大楼三联供燃气机组为试点，分层研究了楼宇级、园区级和区域级多能互补综合能源系统能效评估模型和方法，并在平台进行了固化，实现了综合能源与电力网络的优化互补和电能的削峰填谷的需求响应，为区域能源的优化、节能提供了基础支撑。 在平台建设和研究期间，除完成平台建设外，还申请了发明专利20项、已发表和录用论文共14篇（其中SCI检索论文1篇、中文核心期刊4篇、EI检索论文9篇）。 通过平台与物理层的协同，预计到2025年，松山湖高新产业园区清洁能源发电量将占园区总用电量的15%以上，园区单位GDP能耗将降至0.142吨标准煤/万元以内。不仅能为区域节约能源，降低能源使用成本，还能优化区域商业环境，实现区域环境的绿色低碳，支撑粤港澳大湾区的建设和发展。

近年来，随着信息化建设的不断深入，公司产生了大量的数据，且数据存在数据量大、种类多样、实时性强等特点。且数据量以每年 30%以上的速度在增长，如何在海量信息中挖掘出对管理决策有用的知识，为决策提供支持和依据的数据，是面临的一大挑战。业务系统各自独立，信息共享和横向协同较低，数据分散、数据异构等特点。如何运用先的信息技术对结构化、非结构化进行存储和运用，对企业的数据进行进多层次、多角度、全方位的分析和抽取挖掘，通过各种统计分析图表揭示内在的规律，帮助管理人员科学地、快速地发现存在的问题、隐患及相关数据变化趋势，形成极具决策价值的战略信息。 数字电网平台立足于建设统一的数字电网模型，搭建管控体系总体框架，整合企业信息资源，改变了过去以部门或专业为单位的构建模式，创造性地提出以电网架构展开，数据组织以电网核心数据为主的思路，为信息化的建设搭建了一个集成的框架。应用分层整合思想，建立了金字塔式的企业信息框架。从管理的角度, 数字电网运营管控体系遵循企业内决策层、监控层、业务层对系统的不同需要，实现企业信息的分层整合。数字电网运营管控体系立足于建设统一的数字电网模型，改变了过去以部门或专业为单位的构建模式，创造性地提出以电网架构(即发供电、输变电、配电、用电)展开，数据组织以电网核心数据为主的思路，整合企业信息资源，为信息化的建设搭建了一个集成的框架。 该项目在 2015 年 10 月在中山供电局全面应用（包括各供电分局），该项目的成功实施，在数字电网建模、数据挖掘、数据分析等方面积累了很多经验。该平台实现对企业战略、核心指标、运营管理决策的支持，促进业务部门协同，为公司精益化管理提供信息化保障。此次研究成果在全网乃至全国范围内的供电企业数字电网运营管控工作方面具有广阔的推广应用前景。通过建设数字电网平台，可以填补原业务系统中决策层和监控层的空白，挖掘原业务系统中积累的数据信息，对于跨部门、跨系统的信息重点监控，理顺和规范了业务流程，改进不合理的业务环节和堵塞管理漏洞，减少人为的随意性，从而重现这些原始数据的价值，不断提高企业管理的效率和水平，提高企业效益。