四川大学：新型电力系统电能质量分析：从模型、数据驱动到联合驱动

四川大学电气工程学院从模型、数据驱动到联合驱动二二四四供电质量电网侧电压质量英国2019年“8-9”事故，由电能质量扰因电能质量扰动造成敏感用户损失超2011年河北某风电电能质量台2022年台湾新竹科学园因一次电能质量扰动造成芯片报废，损2010年，东芝晶圆厂因一次电能质量扰动造成产量降低20%,2016年“9-28”事故，由电能质量扰动造成南澳全州停电50小时，风机脱网505MW近年来，国家能源局、发改委等部门针对电能质量问题，已颁布多项政策文《电能质量管理办法(暂行)》第8号 国家发展改革委国家能源局关于深化提升“获得电力”服务水平全面打造现代化用电营商环境的意见19世纪中20世纪末21世纪初近十年来●●发现输油管道增压泵受●电能质量术是什么是什么PQ诊断模块●电能质量指标PQ诊断模块怎么办怎么办PQ治理设备累积5层级多范围广层级多范围广损失大■电能质量新特征——强随机、宽频带、多耦合电能质量新影响电能质量新特征新影响是印1强随强随机宽频带三三四四2.1:电压暂降概述电压暂降的基本概念电压暂降的基本概念电压暂降指电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至电压电压骤停电压暂降录波波形(单相)电压暂降录波波形(单相)幅值Vjww幅值V电压暂降有效值波形(单相)电压暂降有效值波形(单相)nd厚nd厚残余2.1:电压暂降概述电压暂降的危害电压暂降的危害·2016年·损失约10%生产力(压缩机)(压缩机)(光刻机)(培养箱)(服务器)(培养箱)(服务器)2.1:电压暂降概述电压暂降的成因电压暂降的成因电网故障导致的电压暂降PCC其他负荷电网故障导致的电压暂降PCC其他负荷故障基本模型典型波形特征(三相故障)发生频次高电压跌落深传播距离远时空不确定核心公式电压恢复段 设备投切导致的电压暂降K基本模型发生频次低电压跌落浅传播距离近持续时间长2.2:模型驱动的电压暂降分析方法暂降分析的核心流程系统故障模拟一电力系统邻接系统故障矩阵参数参数短路电流持续暂降特征刻画模型驱动的暂降分析框架模型驱动的暂降分析框架可观测区域矩阵状态估计方程可观测区域矩阵状态估计方程电压暂降状态估计故障模拟电流/电压计算电流/电压计算电压暂降特征单一事件/节点指标评估暂降幅值计算故障定位方程脆弱节点辨识暂降源追溯构造约束条件治理需求量化构造约束条件治理需求量化最优治理方案筛选评估分区迭代计算协调网络计算7典协调网络_+YU=1_+_=L技术路线暂降暂降技术路线技术路线测试系统测试系统Samplesize2.3:数据驱动的电压暂降分析方法暂降源类型多分类问题暂降源定位方程暂降源类型多分类问题暂降源定位方程k²(a₁+jb)+k(a₂+jb₂)+(a₃+jb₃基于改进基于改进GCN网络的电压暂降溯源方法溯源准确率≥82%,且优于传统方法在LG溯源准确率≥82%,且优于传统方法在LG、LL、LLG、LLL等不同故障类型下，对356组暂降源样本进行追溯。IEEE123节点标准测试系统平均溯源准确率≥80%某实际配网共585节点IGCNIGCN2.4:联合驱动的电压暂降分析方法暂降暂降技术路线技术路线基于模型驱动评估暂降水平Tc"=f(UBc)←u⁴)=U"+4UW)2.4:联合驱动的电压暂降分析方法技术路线技术路线z输入层目标函数输出层微分层溯源准确率对比暂降暂降2.5:工程应用深圳一体化电能质量电压暂降溯源与反演武汉电压暂降监测广州优质供电投资珠海横琴特色数字二二四四谐振过电压谐振过电压放大电力谐波的基本概念提取不同谐波频次谐波频次电力谐波的危害电力谐波的危害谐波严重场景谐波严重场景LCL型并网逆变器拓扑模型SPWM控制下的调制波形输出电压基波分量“(1)=μ(1)-a.(1)基波分量电压剧增串联谐振串联谐振→短路电流剧增3.2:模型驱动的谐波分析方法谐波源建模谐波源建模非线性电流源谐波潮流计算谐波潮流计算联立方程①②③并求解解①→解③得I→解②步骤1步骤2步骤3h次谐波下的导纳矩阵技术路线技术路线宽频非线性谐波耦合矩阵宽频非线性谐波耦合矩阵建模偏差较大案例针对设备模型信息难获取的问题，提出数据驱动的谐波耦合矩阵参数辨识方技术路线技术路线矩阵参数对U和/矩阵进行增广变换，并提取最大相关潜在变量步骤4自适应更新参数第n+1次观测数据所得参数矩阵为：步骤3判断负荷运行点是否变化移动数据窗口选取数据，计算电压相似性s:>假设TV之间为线性节能灯台式电脑场景1场景3.2000.5场繁2-200电流波形误差均小于8%基准模型误差i较大，动态自适应模型建模精度提升至!少10%电流波形误差均小于10%算例分析算例分析步步骤1步骤2步骤3基于数据概率分布进行蒙特卡基于数据概率分布进行蒙特卡对各次谐波电压进行统计分析，谐波阶数谐波电压电流验证3.4:联合驱动的谐波分析方法技术路线技术路线违背率谐波评估与治理软件谐波评估与治理软件海上风电接入城市电同谐流评估与治理软件二二三三4.1:电力扰动概述采样率采样率—1Hmm(3)变压器者管故障SCADA:数据采集与监视控制系统连续记录装置—1MHz4.2:设备级应用——设备健康状态监测早期故障渐变过程早期故障渐变过程间歇性电弧早期故障检测技术早期故障检测技术模型故障累早期故障扰动3多判据融合外特性多判据融合是否重复电弧4.2:设备级应用——设备健康状态监测池化4.3:系统级应用——异构设备弹性建模与评估从多源数据中提取功率暂态变化斜率、波动幅度等异季节波动性大可调范围有限地域差异大季节波动性大可调范围有限地域差异大数据驱动序列到点模型序列到点模型4.3:系统级应用——异构设备弹性建模与评估驱动技术路线技术路线异构设备多粒度属性多功率粒度属性多异构设备多粒度属性多功率粒度属性指令功率偏差功率偏差运行运行Energy,2022,327(1):120006-120006.