量化评估

海量异构终端广泛互联、网络架构复杂化、主站云化部署以及业务应用快速迭代等特点的配电二次系统，在更灵活、开放、高效的同时，也面临着更加严峻的安全形势。通过构建配电二次系统安全监测体系，全面监测覆盖平台层与应用层、通信网络、感知终端各层级的安全信息，实现安全状态集中监测、态势量化评估、隐患及时发现、告警快速处置、事件追踪溯源的闭环管控机制。从系统组成、部署架构、功能要求等方面，介绍配电二次系统安全监测系统建设思路，为各单位开展配电二次系统安全监测系统建设提供解决方案。

传统配网中台架式配变台区的标准配置是由变压器、配电箱、计量箱等诸多设备组成，配电箱中安装变压器监测终端以实现对变压器的在线监测及无功补偿的控制，计量箱中安装用电信息采集终端以实现对计量电表远程数据的采集。这种多种信息的多路采集、分散控制的缺点是显而易见的，突出表现在台架设备众多、占地面积大、现场施工复杂、智能监测设备重复投资、运行维护成本高等问题。 同时，配变台区无功补偿作为配网节能降损的主要技术措施，随着近年来国网公司配网节能改造项目的大力实施，配网台架就地安装了大量无功补偿装置。这些设备位置分散，造成配网无功补偿维护和管理困难，设备健康状态无法及时准确掌握，设备的无功投入及带来的节电效果不能进行量化评估。相对配网节能降损和生产运营不断增大的压力，配网无功监控管理相对带后，管理手段仍然粗放。 因此追切需要研发集多种数据采集应用功能于一体的新型智能配变终端，依托其搭建无功节能及运维支撑平台，变被动响应为主动运维，提升配网设备运维管理水平，提高无功补偿设备利用效率，有效降低配电网的损耗，解决配电网无功管理基础薄羽问题，推动节能降耗工作在配电网领域的深入开展。

新能源并网将不断挤占常规机组开机容量，降低系统转动惯量和调频能力，导致频率变化加快、波动幅度增大，因此需要新能源机组提供主动惯性支撑。但是新能源机组动态特性完全不同于同步发电机，传统摇摆方程已难以全面刻画新型电力系统频率受扰后的动态过程。为此，建立新型电力系统的惯量模型，可以准确刻画同步发电机、跟网型和构网型逆变器的惯量响应过程。提出惯量的实时测量方法，采用改进多项式曲线拟合法和系统辨识法，实现了对系统转动惯量和区域内惯量的准确感知。最后通过仿真，对新型电力系统等效惯量进行了量化评估，验证了所提的测量方法和数学模型的有效性。 Integration of new energy sources will continuously encroach upon the startup capacity of conventional units, reducing system's rotational inertia and frequency regulation capabilities. This leads to accelerated frequency changes and increased fluctuation amplitudes. Therefore, it is imperative for new energy units to provide active inertia support. However, the dynamic characteristics of new energy units differ significantly from synchronous generators, making traditional swing equations inadequate to fully reflect the dynamic process of frequency response in new-type power systems after disturbances. Therefore, an inertia model for new-type power systems is established to accurately characterize the inertia response process of synchronous generators, grid-following inverters, and gridforming inverters. A real-time inertia measurement method is proposed, which employs an improved polynomial curve fitting method(PCFM) and system identification method to accurately identify the system's rotational inertia and regional inertia. Finally, through simulation, a quantitative assessment of the equivalent inertia of new-type power systems is conducted, and the effectiveness of the proposed measurement method and mathematic

油浸式电力变压器作为电网的重要组成部分，其可靠运行至关重要。针对变压器长期运行后无法定量评估其绝缘状态的问题，文中开展了油纸绝缘模型的加速老化及受潮试验，探究了油纸绝缘老化及受潮程度对其回复电压曲线的影响规律，并提出采用粒子群优化-极限学习机(particle swarm optimization-extreme learning machine，PSO-ELM)算法的参数预测方法，实现了基于回复电压曲线特征参量的油纸绝缘老化与受潮状态量化评估。由油纸绝缘模型理化性能分析的对比结果可知，基于PSO-ELM方法的预测值精度远高于传统ELM方法，油纸绝缘内含水率及纸板聚合度预测的绝对误差范围分别小于±0.4%、±30。

随着风电、光伏等新能源接入比例的不断提高，源荷不确定性增强扩大了电力系统的运行灵活性需求。为准确量化电力系统的灵活性需求，制定兼顾灵活性与经济性的优化方案，提出了一种基于多面体不确定集合的电力系统灵活性量化评估方法。首先，采用多面体不确定集合量化多个光伏电站出力的波动性、不确定性及相关性特征，进而分析净负荷波动区间，构建电力系统灵活性需求量化模型。其次，基于仿射策略建立考虑灵活性需求的仿射可调鲁棒优化模型，并将所建立的鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。最后，基于6节点系统与IEEE 57系统，在不同不确定性场景下对比所提模型的优化结果，验证了该方法在系统的灵活性需求量化评估的有效性。

随着新型配电系统建设的不断推进，新型配电系统的信息化和智能化程度越来越高，配电网信息物理系统面临网络攻击的安全风险增加。文章针对新型配电系统信息侧安全风险及安全漏洞无法定量评估的问题，提出一种跨空间的风险量化评估方法。首先建立新型配电系统网络风险评估模型，采用改进的基于穆迪图的层次分析法(Moody's diagram based analytic hierarchy process，MSDM-AHP)构建权重矩阵解决传统层次分析法指标权重不准确的问题，采用逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS)对节点的脆弱性因子进行量化并计算攻击目标的攻击概率。最后，依据IEC61850标准建立了新型配电系统子站信息模型，并基于此模型验证了所提方法的有效性与准确性。

为解决并网变换器有限控制集模型预测控制输出电流纹波较大的问题，提出一种并网变换器低复杂度多步递进优化虚拟矢量模型预测控制策略。首先，该方法通过构建各扇区的电压误差方程，对各扇区电压矢量误差进行量化评估。其次，在各扇区电压误差最大的位置上设计虚拟矢量，以减小电流控制误差。然后，通过所提的多步递进优化方法进一步量化分析含有虚拟矢量的各扇区电压矢量误差，并在电压误差最大的位置设计虚拟矢量，进一步减小控制误差。使用该方法进行多次优化，并确定最终优化虚拟矢量，有效减小了输出电流纹波。最后，为降低计算负担设计了扇区判断简化搜索方案，将每个大扇区分为6个小扇区，从而减少候选电压矢量个数，提高了系统的动态响应速度。通过对比实验验证了所提方法的有效性。

我国是世界上台风灾害影响最严重的国家。台风灾害影响范围大，破坏力强，据统计 2013年-2015 年期间，台风灾害就导致广东电网输配电线路损失超 7.2 万基，影响用户达 776 万户以上，是沿海输配电线路损失的最主要原因，严重影响电网安全与社会供电。长期以来，电网风灾防控面临着设备风速缺乏有效监测分析、杆塔风灾破坏过程不明确、风灾损失难以量化评估、风灾防控措施不完备和辅助决策缺乏系统级信息集成等问题。台风灾害的精准预警与防控是提高电网应对能力的必要手段。 通过多学科协同创新，系统性解决了电网台风灾害广域监测、精准评估及高效防治等关键技术难题，取得了突破性创新成果，提出了微尺度台风风场精细化分析技术，揭示了复杂微地形区域的风场变化规律，构建了电网台风监测及灾害告警网络，首次将设备风场监测预警精度提升到 10m 量级，解决了有限监测站点无法对输配电线路全覆盖监测的难题，实现了具体到设备的台风灾害风险告警。提出了塔线体系风雨荷载耦合计算模型，建立了架空线路抗风承载能力及结构参数不确定性倒塌分析方法，有效定位输电杆塔薄弱部位和失效概率，发明了输电线路杆塔不停电加固技术，提升了杆塔抗风承载力。建立了配网台风灾害多因子损失预测模型，突破了强台风区域内配网杆塔定量损失评估的难题。发明了配网防风不停电快速打拉线装置及适用于多方向荷载的弃线保杆装置，拉线抢装时间缩短 90%，弃线保杆动作误差小于 5%，大幅减少配网因台风倒断杆事故； 构建了主配网设备台风监测与灾害防治体系，研发了电网台风灾害决策支持系统，实现了台风监测、灾害损失评估和防治辅助决策，有效支撑电网台风应急指挥。 项目获授权专利 31 项（包括美国专利 1 项，发明 16 项，实用新型 14 项），发表论文 60 篇（其中 SCI 24 篇、EI 21 篇、中文核心 11 篇），主编企标 1 项，参编行标 1 项；授权软件著作权 11 项。经专家组鉴定，成果达国际领先水平。

可再生能源发电具有波动性和随机性，高比例可再生能源的接入给电力系统的灵活性带来挑战。为此，提出一种基于概率最优潮流的电力系统灵活性量化评估方法。首先，构建电力系统灵活性资源模型。采用k-means聚类方法处理历史数据以生成场景，基于马尔可夫链模型和Copula函数构建考虑时间相关性的风电、光伏出力及负荷波动概率模型。其次，将经济成本与系统灵活性关联，在考虑系统灵活性裕度期望、缺额期望和不足概率的基础上，建立计及运行经济性的量化评估指标。第三，构建含灵活性资源的概率最优潮流模型，采用蒙特卡罗模拟方法和基于跟踪中心轨迹内点法估计系统状态和评估指标。以IEEE RTS-24系统为算例进行分析，结果表明合理配置可再生能源和储能装置有助于提升系统灵活性和运行经济性。

负荷聚合商充分发掘负荷的需求响应潜力，对于节能减排具有重要意义。为研究居民行为对聚合商决策的影响，提出考虑居民用户动态行为的负荷聚合商决策分析方法。首先，考虑居民参与需求响应的多重影响因素，基于马尔可夫生成有限理性决策行为模型，从而预测用户参与度；其次，采用信息间隙决策理论来处理用户参与度不确定性问题，将聚合商分成风险投机型和风险规避型；最后，量化评估机会利润和风险损失，具有不同风险偏好的聚合商据此选取适宜的负荷削减策略，以确保期望收益的最大化。算例结果表明：居民用户信息不完整时，该方法能够有效处理居民用户参与需求响应的不确定性问题，负荷聚合商能够更合理地进行决策以保证期望收益。