新型电力系统电力扰动及其数据分析应用

而而2025年7月25日23.负荷弹性资源化利用●4.设备状态识别的应用rr基本前提清洁低碳核心目标基础保障文件文件星连能政12024187号国家发展改革委国家能源局关于新形势下配电网高质量发展的指导意见邮电河作力重要的公费基始设施，古业拿电力世后，主缘格系脱电设的推进，配电网王进乡油华规些量、分黑电能给用严脚两路。森领进分市式电原北此酒地，未业青尊方面你功能【2024.02国家能源局发布配电网高质量发展的指导意见】【2023.06国家能源局发布蓝皮书】能源供给侧新能源装机占比增高能源消费侧高端制造业占比增高※绿色能源的消纳需求高端制造的用电需求01新型电力系统技术特点2024年3月1日，发改委、能源局《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》:2030年基本完成配电网柔性化、智能化、数字化转型。 系学楼数据中心分彩式光伏电站敏感氏荷敏负苔风力发电计算中心消民任帘快这竞电雄构成要素严能软开关严能软开关MG燃疗事心数据和心SOP住宅位中心洪式性率快透充吨桩分布式完伙形态运行“输配用”垂区住空_中国交缴01新型电力系统电力扰动新型电力系统使电力扰动发生频率高、传播范围广、演变形态多、影响危害大，对电力扰动分析、应用和应对提出了新要求、新挑战。演变形态多动时变形态多样。发生频率高备交互影响，原生、次生扰动源增加。扰动系14700统14500总扰动看13500_00:2400次_00:2400次次在在自程庭庭最妆治点相好叶畅障扰动okV380V⑨⑨扰动动动……光伏新严235新严235e划e划学=动居民住宅数据中心@@影响危害大杂，扰动影响向网、源侧延伸并不断加剧。十公里，横跨多个电压等级。01新型电力系统电力扰动及其数据价值传统PQ认知遵循“还原论”,形成了从“是什么”到“怎么办”的认知体系。新型配用电系统需遵循“还原论+整体论”,突破既有认知和技术瓶颈。 表不断涌现的复杂扰动模式难以征监测数据中蕴含的系统级、设备级感知信息未充分利用。术语定义响应拓扑诊断多尺度耦合的动态响应过程解测量特征评估故障诊断故障诊断特性推演析和建模困难。诊断治理预测控制预测控制调控治理“打补丁式”单点治理模式的技术经济性不佳。关注电能质量本身的诊断与抑制挖掘与扰动相关联的设备级-系统级信息■■电能是运动型二次能源，仅在动的过程中才有能量属性。——本质!■决定了扰动数据中蕴含着重大价值，挖掘利用扰动价值前景不可限量!505甚哺甚哺(1)电谎设备故障坟动波展空7用3040506070tmsee299858码案(4)雷醒故障枕助渡影采标率0.001ms-采标率0.01ms-0.Ins-—IMHz—10kHz—IKH—0.1kHz-0.01kHzDFR最障出示器DFR最障出示器DR:故障录設仪PQV:电能质母监测装置PVU:同步相量单元SCADA:数据采集与监视校制系统0.00Ims0.00Ims-0.Ims-1kHz10ns-—0.1kHzOPMU100ns-—0.01kHzOSCADA1-Gsec十—0.001kHzO计量装置15mn—上报率上报率罐n事件触发记录设备连续记录装置出地8CONTENTS系统级应用其他领域设备级应用Colleeofcnn2.电能质量领域的应用3.负荷弹性资源化利用光伏光伏传统电压暂降分析模型传统电压暂降分析模型EZE中Ree证证eu传统模型面临的挑战传统模型面临的挑战UQ影响节点电压偏差阶段特性缺失922电能质量领域的应用：电压暂降反演利用监测所得电压暂降波形数据，辨识源网荷关键影响因素，通过暂降动态反演揭示演变规律；根据电压暂降事件时、空特性和演变规律，系统掌握系统电压暂降等短时电压扰动特性。数据层模型层算法层规则挖掘成代评估同源暂降监测是系统电压暂降分析面临的关键技术难题之一。通过暂降波形特征编码和关联规则，识别同源暂降，以规则匹配、相似度等为判据实现电压暂降同源检测。0To(m0To(mTin(eMonitoredsite03550150206ThosilnMonitored编号类型编号类型Db(CGCDb(CGCC8De77Dc77A84CanTree规则挖抛DA:1规则挖抛DA:1事Db:1Db:1新事件新事件真实同源事件82,DG377.C□[82,真实同源事件82,DG377.C□源事件源事件[53.Db7.Ca基于关联规则挖掘的同源事件匹配流程R,x(20R21220402040106SeriesnuberofTPOEahs以t适用于拓扑重构的检测阈值自适应变化Wen-xiHu,Xin-yueSong,Ruo-tianYao,HaoBai.IdentifyingHomologousTransientPower胡文曦，汪颖.基于分布式电源关键控制参数辨识的配电网电压暂降评估方法[J],电网技术，2025,49(02):727-737.12/L/LUm.I>0.9K1决定斜率Um.<0.2关键控制参数对波形特征的影Upv.9.600.20.4Uavg(p.u.)0.4Qavg(p.n.)0.2参数参数2客数3参数48显-隐式特征融合的参数辨识Umin(a)-R7)4.-heanat,)-2))显式特征提取特征融合(过渡段检测隐式特径时变轨迹输入二维提取C2C3C4控制参数类别0.309个显式特征128维隐式特征相关性分析分类器轨迹JournalofElectricalPower&EnergySystems,2025,165:110486.13配电网最优分区算法(1)基于谱聚类算法的初始划分(2)撕裂节点选取相似度矩阵A度矩阵DD(G)=diag(d,L,d)节点撕裂转换拉普拉斯矩阵LL=D³(D–A)D以每个子网规模均衡为优化目标：选取切割边的一个端点移边选取切割边的一个端点撕裂节点集合撕裂节点集合分区并行迭代计算分区并行迭代计算最终分区方案初始网络分区DG2协调网络…….-1)π-1)子网1子网2Un-[U6,U2,U3W,U₄"U22=[U;,U7",Ua“.U.Y₁U₁¹+Y₁Ua=Un-[U6,U2,U3W,U₄"U22=[U;,U7",Ua“.U.有源配网暂降与DG脱网存在时序关联，结合LVRT特性研究时序特征和规律，实现多阶段电压暂降等短时电压扰动反演。完伏出力空问相关性建模报完伏出力空问相关性建模报合务光伏在不同时段出力的边缘分布多元止态分布函数2建立多维变量R藤结构指教型协方差函数R-VineCorula襟型指教型协方差函数光光伏出力时间相关性场景基于多冗正态分布建立光伏出力时间相关性模型分解联合概率分布“-)基于道变换拍样法将随机数样木转换为出力场景Xian-yongXiao,Wen-xiHu.VoltagesagasessmentmethodDGDG脱网时序估计与暂降多阶段反演不同的低电压穿越 不同的低电压穿越 网点电压幅值的差异导致不同DG脱网时间存在差异2Lfu场量场蒙2一场兵UninL2场量场蒙2一场兵影格程单020.304.0506(708kau/Lm7zmm)影格程单020.304.0506(708一所册5一肠。场骼407一所册5一肠。场骼407故六轻值939001620.304_05060.70.8故六轻值939001620.304_05060.70.8consideringow-voltageride-throughofinverter-interfaceddistributedgenerators[J].InternationalJournalofElectricalPower&EnergySystems,2025,165:110486.肖先勇，考虑光伏随机出力与动态响应的有源配电网电压暂降随机预估方法[J].电力系统自动化，已录用。TransactionsonPowerDelivery,2024,39(4):2356-2367.系统模型参数动态更新复杂演变过程迭代反演故障模拟算刻画单一事件/节点指标评估可观测区域矩阵状态估计方程暂降幅值计算综合严重程度量化故障定位方程构造约束条件治理需求量化感知层监测装置优化配置诊断层脆弱节点辨识暂降源追溯治理层最优治理方案筛选以电压暂降反演为例，扰动数据作为切入，可Wen-xiHu,Xian-yongXiao.Agenericseverityestim6CONTENTS系统级应用其他领域设备级应用Colle3.负荷弹性资源化利用eofcnn负荷弹性资源化利用是新型电力系统的重要课题。电网侧难以准确掌握负荷特性，负荷弹性受用电特性、用电行为等影响。通过电力扰动价值挖掘，可辨识、量化和利用负荷弹性。挑战2:负荷弹性潜力表征不明，电压等级芦220kV水泥制造挑战3:异构设备时空分散，弹性0.4kV电动汽车楼宇空调典型弹性负荷---数据来源：《中国电力行业年度发展报告2023》通过“数据层-设备层-用户层-调度层”自下而上建立异构设备时序泛化模型、提出弹性负荷量化方法、创新“源-荷”协同调控策略，实现负荷弹性资源化利用。数据层1.非侵入式异构设备感知据学习模型设备层2.设备时序耦合建模用户层3.用户弹性负荷①用户负荷多维弹性特征量化方法调度层4.地区电网负荷弹性调控解与跟踪策略利用计量、调度、PQ等多源数据，通过多时间、空间提取功率变率、波动幅度等特征，通过相似设备迁移学习等，实现异构负荷设备轻量化辨识，实现非侵入式监测感知，算例准确率>95%。自适应窗长断AAA-一XA个pphoxcBmtelimddiappkunepphoxcBmtelimddiappkunemodellmsdelE□JJ重给通严器S2SuS2PIS2SuS2PIYZhou;S.Zhang;B.Ran;Y.Wang;X.Xiao;Anevent-basedtwo-stagenon-intrusiveloadmonitoringmethodinvolvedmulti-dimensionalfeatures[J],CSEEJournalofPowerandEnergySystems,2023,9(3):1119-1128备时序耦合矩阵；通过数据-模型双驱动构建异构负荷弹性模型，表征负荷弹性。可削减特征曲线可转移特征曲线异构设备多粒度属性P4PAP+P4PAP+acfpP△tT-pATT+β△fS.Pang;Z.Zheng;X.Xiao;C.Huang;S.Zhang;Collaborativepowertrackingmethodofdiversifiedthermalloadsforoptimaldemandresponse:AMILP-Baseddecompositionalgorithm[J],AppliedEnergy,2022,327,120006基于可调节时间、容量、速度等负荷弹性指标，进行负荷集群分层分级评估；基于改进经验模态等方法进行负荷弹性预测。算例表明：负荷弹性预测准确度明显提升(约4%)。邯塞鬼恩照黄中力邯塞鬼恩照黄中力移林力负荷可调节潜力指标体系大工业用户调控潜力评估分析系可削减潜力指标生产指标可转移潜力指标统可削减潜力指标生产指标可转移潜力指标峰时用中占比可转移容量峰时用中占比可转移容量蜂峰问时长用电灵活性用电规模]单位产值能耗恢复速率可削减速率恢复速率可削减速率可削减时长可削减容量ww*25单项潜力评估多准则妥协解排序法指标权重确定集对分析-可变模糊集法相关性定权法二二冉博路；张姝；肖先勇；基于二次聚类的工业用户负荷可调节潜力特征提取与综合评估方法[J],电力系统保护与控制、2023,51(18):157-168;肖先勇；冉博路；张姝；黄河.一种基于负荷用电特性的工业用户可调节潜力评估方法，202211648647.6[P].2024-01-23建立基于调度层、分配层和控制层的区域电网负荷弹性调度架构，提出日前响应计划-日内滚动优化-实时指令跟踪的多时间尺度调度策略，实现区域(220/110/35kV站范围)电网源荷协同调控。调度雲分调度雲分配涵控制累电热负荷调控平台用电缔段光伏大发用电谷段光伏大发用电谷段0202响应偏差74:0074:00储能实际补艳功率能实际储能实际补艳功率201p.644优化目标达到放电能力下陵达到放电能力下陵抑制偏差D.Fan;S.Zhang;HHuang;L.Zhou;Y.Wang;X.Xiao;Three-stageday-aheadschedulingstrategyforregionalthermostaticallycontrolledloadaggregators[J],ProtectionandControlofModernPowerSystems,2023,8(1):321-331.23系统级应用设备级应用EngiEngi四Colleofcnnofcnn4.设备状态识别的应用3.负荷弹性资源化利用4.设备状态识别的应用设备健康由量变到质变过程，必然产生kHz级扰动，可经PT/CT测量，用扰动数据特征表征设备健康状态，通过数据-物理驱动实现设备健康状态识别和故障预警。设备故障发展演化过程正常状态出现电力扰动故障状态缺临发星整严程行运常正4出a法大4中中通用/专用的扰动触发检测算法面向扰动诊断的准确可靠识别算法4(2):123-136.部分中压电缆永久故障前存在早期故障，主要表现为瞬时性、重复性电弧击穿。考虑电缆早期故障特征，通过不同步长、窗宽、采样率实现早期故障检测；根据波形特征等识别早期故障。多判据融合的早期故障识别算法面向电缆早期故障触发检测算法多判据融合的早期故障识别算法波形模型特征特征M-话1N-26N-K24时门/ms60多判据融合I1.波14华波12全肢12华救所间asDelivery,2017,32(3):1450-14594.2设备级应用：电