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。

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。

热力网络是多能源系统的重要组成部分。电网和热网建模机理和时间尺度存在较大差异，传统电力系统暂态仿真程序难以直接应用于电-热多能源系统动态仿真。根据电-热类比方法，采用基本电气元件构建了热力管道热路和水路等效电路模型。同时，基于查表法构建了计及设备运行特性的空气源热泵等效电路模型。为提高仿真效率，进一步提出了基于电磁-机电暂态建模框架的电-热多能源系统动态仿真方法。电网采用机电暂态建模，热网采用电磁暂态建模，空气源热泵模型作为接口模型，完成电网模型和热网模型之间的数据交互。电网模型与热网模型均采用毫秒级及以上仿真步长，实现了高效的多能源系统动态仿真。最后通过算例分析验证了所提模型和仿真方法的有效性。

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%。

孤岛模式下交直流混合微电网可以通过互联变流器(interlinking converter, IC)实现交流微电网和直流微电网的功率互济。针对孤岛模式下IC采用传统下垂控制和基于比例积分(proportional-integral, PI)的电流控制方案存在惯性小、动态性能差的问题，提出了基于虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)的新型控制策略。首先，在传统下垂控制的基础上，通过引入交流频率和直流电压的微分量，提出了改进的VSG控制方法，以提升系统的电压和频率稳定性。然后，在IC的电流环，提出了固定时间滑模控制(sliding mode control, SMC)方法，提高了系统的动态性能。接着，在交流微电网和直流微电网中引入了功率二次控制，实现了系统电压和频率恢复。最后，基于远宽StarSim硬件在环实时仿真平台搭建的交直流混合微电网模型，验证了所提新型控制策略可以实现交直流微电网子系统间功率互济，提升了系统的惯性和动态控制性能。

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。

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。

离网型新能源发电制氢系统输电线路很可能因故障而造成系统崩溃，故障的快速检测与切除是保证其正常运行的关键。为实现离网型制氢系统线路全范围故障检测，同时实现后备保护与主保护的协调配合，提出一种以故障瞬时功率差分变化率为主保护、本地功率变化率构成后备保护的协同保护方法。首先，确立离网型制氢系统拓扑结构，建立离网制氢电网模型。其次，利用回路分析法推导短路故障电流、电压，计算故障瞬时功率差分变化率。最后，分析不同故障类型下正负极瞬时功率差分变化率特征。当系统通信正常时，利用其故障瞬时功率差分变化率与阈值进行比较以启动主保护，再利用故障后功率差分变化率构造选极坐标系，实现故障选极。当通信故障时，后备保护快速切除故障，避免故障范围进一步扩大。该协同保护方法具有良好的速动性、选择性和可靠性，且能应对通信故障的情况。

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。