计算系统

针对“双碳”目标将推动电力系统清洁能源接入与智能化配电网设备发展的情况，提出在多场景下考虑配电网自动化设备故障的主动配电网可靠性评估方法。首先，采用拉丁超立方抽样法与时间序列分割聚类算法生成场景。再基于设备健康指数理论建立多场景下的自动化设备故障模型，以及综合考虑多场景下的源-荷模型，计算孤岛的实时形成概率与该时段下自动化设备运行情况，进而对配电网可靠性进行评估，计算系统可靠性指标。最后，通过IEEE-RBTS BUS6 F4算例证明该方法与模型的有效性。

分布式电源规模化并网引入了下垂控制等非光滑本地控制约束，易导致传统基于前推回代法的潮流计算方法收敛失败，且由于分布式电源并网改变系统潮流方向，导致传统等值电阻法、压降法等理论线损计算方法不再适用。为解决上述问题，提出计及有载调压变压器调压、分布式光伏下垂控制的光滑化模型，构建了基于数据物理融合驱动的三相配电网线性化理论线损快速计算模型。在传统基于稳态运行特性线性化、一阶泰勒展开线性化的基础上，利用偏最小二乘法补偿线性化误差。相比纯物理驱动线性化，在负荷重载条件下仍具有较高精度；相比于纯数据驱动线性化，能够保留支路拓扑信息，适用于开关状态变化场景。所提模型仅对线性化误差进行拟合补偿，在保证线性化精度的前提下，极大地提高了潮流模型的收敛性与计算效率，且能够适应不同负荷水平实现精确误差补偿。基于实际42节点三相配电网系统仿真，验证了所提模型具有较高精度，且能够实现配电网理论线损鲁棒、快速计算。

在风电高渗透发电系统中，准确评估储能的虚拟惯量支撑潜力，充分释放储能的能量储备，使其主动参与电网调频，对保障系统频率安全稳定具有重要作用。为此，首先建立风储发电系统的频率动态响应模型，计算系统的频率安全升降时间和频率偏差极值。其次，考虑储能荷电状态的安全运行条件限制，在频率安全升降时间内量化评估储能的虚拟惯量。在此基础上，基于定频控制提出储能的频率主动支撑技术，充分利用储能在系统频率跌落及恢复期中的频率支撑能力。最后，搭建风电高渗透系统仿真模型进行验证。在所提控制策略下，储能可以提供有效惯量支撑和持续性频率响应，显著改善系统的频率稳定性。

本交直流混联大电网继电保护整定计算系列标准属于电力系统及其二次系统领域。项目针对交直流混联电网运行中面临的故障极限切除时间短、交直流保护配合难度大、机网协调要求高、新型设备缺乏配套规则、整定计算平台智能化程度不足等技术难点，系统研究了各电压等级电力设备特性，将电网稳定需求和一次设备承受能力融入相应继电保护装置整定计算工作，在满足设备安全的前提下，充分挖掘潜力满足系统安全需求。项目构建了覆盖10～500kV全电压等级的交流、直流各类设备继电保护整定计算及其系统设计原则，规范了集成系列整定规程的大电网图形化整定计算系统，显著提高了整定计算工作的规范化、信息化。项目成果显著提升了南方电网第一道防线的安全水平，有力保障了西电东送，项目所提出的失灵保护定值优化、牵引变整定等31条整定原则，获得了行业专家认可，已纳入行标及国标。 本系列标准自2010年开始实施，各项研究成果经测试验证、现场试运行等，完成企标9项，参与完成国标2项、行标3项，并在全网开展15项反措实施、技术改造，组织厂家研发新设备新版本，在新建和现有已投运工程，有序推广应用。项目研究成果的应用极大提高了保电网安全稳定的能力和可靠性，截至2019年，南方电网220kV及以上系统故障快速切除率已连续6年保持100%，保护动作正确率一直维持在较高水平，为南方电网的稳定运行构筑了坚强的第一道防线。 本系列标准目前广泛应用于交直流混联各级电网、各电压等级的继电保护整定计算工作，取得了巨大经济效益，应用前景广泛，有助于整体提升交直流混联大电网安全稳定运行水平。

依据《建筑结构荷载规范》，基于MATLAB编程软件，实现风电机组塔简结构和海上风电机组基础结构顺风向风荷载自动化数值计算软件的开发，具有很强的实用性。对于指导海上和陆上风电机组的结构设计具有重大的工程应用价值。为今后海上和陆上风电结构风荷载的自动化数值计算奠定基础。在风电结构分析与设计方面，风荷载是重要的组成部分。该项技术具有很强的实用性，国内外处于领先水平。目前，在本公司的所有海上风电场项目基础工程结构设计方面普遍适用。并可将此款实用型软件普遍推广于全行业海上风电场基础工程使用。部分推广于全行业海上和陆上风电场风机塔筒结构使用。为了使海上风电机组产业达到国内及世界领先水平，需要不断的技术创新，建立完整的产业体系，形成成熟的工业链。今后，可进一步开发本软件，包括：高耸结构横风向风荷载的自动化计算，高耸结构扭转向风荷载的自动化计算等，形成一整套的风电机组塔筒结构和海上风电场基础结构风荷载的自动化计算系统。之后可以在全行业内推广使用，取代Bladed软件在风电场项目工程风荷载设计计算方面的应用。

项目采用“互联网+”理念，积极推动大数据、云计算等新技术在电网规划业务中的应用，横向集成融合公司系统内PMS、GIS、EMS、智能配网监控、用电信息采集等业务系统数据，纵向梳理贯通规划专业的电网诊断分析、规划编制、规划评审、可研管理、后评估等业务流程，建成“数据一个源、电网一张图、项目一个库、业务一条线、应用一平台”的电网规划与智能决策平台，包含四大基础业务系统（电网规划综合数据库、综合信息管理系统、三级项目库管理系统和电网规划图形管理系统），涵盖八个高级应用系统（多层次协调互补的负荷分析预测系统、多维信息融合的规划GIS支撑系统、基于大数据融合与智能感知的电网诊断分析系统、电网薄弱环节评估与预警系统、电网规划辅助仿真云计算系统、“掌上数据”辅助决策系统、规划可研智能评审系统、电网投入产出效益评价系统），构建了电网发展全过程闭环管理体系，实现了电网发展数据资产化、流程规范化、业务自动化、管理精益化、决策智能化。

系统不安全的根源是由于计算环境结构的简化，对系统中的进程、程序没有校验，导致可执行程序、进程在非授权情况下任意执行，实施恶意行为，而传统的防火墙、防病毒、IDS 等措施，都是以外围封堵、事后升级病毒代码库为主，不能主动防御、积极防御。面对未知定制化的恶意代码，以封堵查杀为主的传统防护手段立足于对已知外部威胁能力的削减，无法应对数量规模数万级且快速增长的病毒木马，不能抵御新出现的未知恶意代码，而且效率低下、系统资源消耗大、对业务功能制约大。可信计算技术 3.0 立足于提高计算系统本体安全性，通过建立“计算+保护”的计算节点双体系结构形成类似于人体免疫系统认同排异的安全免疫机制，高效率、高强度实现对未知病毒木马的主动免疫。通过在硬件上引入可信平台控制模块，解决了计算机体系结构简化带来的脆弱性问题，基于可信平台控制模块和软件基，从平台加电开始，到应用程序的执行，构建完整的信任链，未获认证的程序不能执行，从而使计算环境实现自身免疫，构建高安全等级的计算系统。 因此，本项目以可信计算技术 3.0 为基础，以建立计算系统安全免疫机制、完善现有安全防护体系为目标，研究电力监控系统可信计算技术体系，形成电力监控系统可信计算平台核心装备，实现电力监控系统及其智能终端的安全可信，在智能电网调度控制系统、配电自动化终端等领域开展示范应用，形成可复制的解决方案，在电力行业推广应用，并为重要行业的关键信息基础设施提供参考借鉴。

云南电网异步运行后，转动惯量下降，本地负荷阻尼水平下降，水电比例大、火电比例小，频率变化对负荷扰动非常敏感。此外，直流输送容量大，直流闭锁等大扰动下频率稳定问题突出。为避免 AGC 控制引起的频率振荡，频率偏差系数 B 需大幅减小以满足 AGC 的小干扰稳定性要求，由此导致现有 AGC 控制策略在大扰动情况下调节指令偏保守，甚至 TBC 控制区出现反调等情况，大扰动下系统频率恢复缓慢。研究制定适用于云南电网的紧急 AGC 协调控制策略，在保持频率稳定性的基础上实现大扰动后频率快速恢复的调节需求，具有重大现实意义。 本专利基于最短恢复时间合理安排 AGC 机组参与调频，解决大扰动下系统频率快速恢复的难题。主要创新点：1）通过测量扰动瞬间系统频率变化率以及总惯性时间常数计算系统的功率缺额。2）提出最短恢复时间的 AGC 优化调用模型，以系统中 AGC 机组达到指定出力的指令时间最小为目标函数，并综合考虑线路过载、机组发电机出力上限和下限的约束。本专利提出的方法既有严格的理论基础，又结合实际系统情况，对我国大电网的大扰动下频率快速恢复有重要意义。

基于物联网技术的电能质量分布式监管云平台是针对企业群电能质量安全管理开发的企业级电能质量数据采集终端，可安装于企业用户用电设备上，通过云计算系统对企业用电电力传输中电能质量数据进行监测分析，打造企业群的电能质量监管物联网云平台；实现能源数据采集终端、计量终端、质量检测终端等各类终端设备数据的接入，加快企业数字化能源管理建设步伐。电能质量实时监测分布式系统主要通过结合地图、企业指标、监测点指标、监测点事件查询、指标概览、指标详情、监测点台账、指标分析、电压暂降专项分析、谐波源专项分析、运行维护、运行报告、系统管理等系统功能，对分布于不同企业的终端数据,通过物联网平台数据分析与计算，形成基于企业群应用的电能质量大数据，并综合运用大数据分析、云计算、NB-IOT物联网等技术，提升电力需求侧用能数据分析，优化企业用能策略。

本系统基于国际先进的数值模拟技术，主要具有三个方面的功能，分别是对风场海域进行浪流信息历史反演、浪流极值推算和潮汐潮流信息预报。系统开发过程中，首先通过对风场潮汐潮流流的全潮观测和连续观测，得到大量的一手数据。根据实地观测数据及风电场海域要素条件进行数值模拟，通过对相关参数的调整与确立，最终得到适合的模式，进行确切的参数反演、极值推算以及潮汐潮流信息预报。