项目成果/简介:2019年上海市科技进步一等奖在复杂多变海况与恶劣运行环境中，大型综合电力系统各类型扰动和故障频繁，严重影响了大功率变频装置与高精密仪器的可靠运行，系统安全稳定问题远比陆地电网严峻，亟需突破解决。提高装备性能和系统调控水平，是保障我国由造船大国向造船强国转型升级的重大需求。围绕综合电力系统优化与智能运行技术难题，历经十余年的产学研攻关，取得了多项独创性技术成果：1、发明基于多电平功率模块的大功率变频系统及自适应虚拟同步电机控制技术，研制国产5MW大功率多重优化控制变频装置。2、首创多频带混合电力滤波器及参数动态优化技术，开发变压器可控预充磁装置，研制船舶电能质量诊断与协同优化控制系统。3、提出大型船舶电站-电网自适应广域协调保护方法，研制协调保护装置与模糊多目标故障智能自愈系统。4、发明船舶负载功率波动模糊分频与协同优化分配技术，提出综合电力系统分级协同稳定控制机制与方法，开发船舶能量动态智能优化管理系统。项目获16项专利，成果整体达国际领先水平，打破了国外技术垄断与封锁，解决了我国民用船舶电力系统关键装备“卡脖子”的问题，有效支撑了综合电力系统的优质运行。成果已成功应用于“海洋981”半潜式钻井平台、“雪龙2”等综合科考船、大型箱船，其中“东方红3”科考船电网运行参数部分世界领先，获CCTV、新浪网等多家权威媒体报道。项目核心装备与系统打通了高技术船舶上下游产业链，推动了上海船舶工业高端化转型与发展，近三年新增产值10.39亿、利润1.48亿、利税0.5亿，衍生技术已拓展应用至多个配电网示范工程。图 2 自主优化控制大功率变频装置图 3 混合滤波器实物图 图 4 电能质量主动优化控制系统图 5  智能保护与自愈系统现场应用及测试知识产权类型:发明专利 、 软件著作权技术先进程度:达到国际领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:科技部重大专项、上海市重大项目等

已有样品/n电力系统新能源发电特性多维度分析软件是依据我国新能源分布特点和新能源出力特性而开发的一个电力系统新能源分析软件。软件主要包括新能源出力多维度分析以及新能源场景生成两大功能。该软件在考虑地区负荷特性的前提下，对原始发电出力数据进行预处理，实现了多时间尺度、多空间尺度、多样本类型下新能源出力特性多维度分析，完成了新能源日出力场景筛选聚类及运行模拟格式下新能源发电场景的生成。新能源特性多维度分析包括指标维度、时

1 成果简介状态估计是电力系统能量管理系统的核心，可检测辨识 SCADA 中的坏数据，为能量管理系统的高级应用功能提供完整、可靠的电网数据。传统的 WLS 估计方法在量测误差服从正态分布时为最小方差无偏估计，但实际量测分布与正态分布相去甚远，且坏数据的出现几乎不可避免，此时 WLS 估计效果不够理想。基于测量不确定度的电力系统状态估计方法借助测量不确定度概念进行状态估计，不追求估计值对量测值的精确拟合，而是求解使最多量测估计值位于测量不确定度确定的区间内的状态作为估计结果，可自动检测辨识坏数据，具有强抗差性。利用现代内点法求解非线性估计问题，收敛性好，计算速度快；无需进行不良数据校验、权重因子设置，调试和维护简单。2 应用说明基于测量不确定度的电力系统状态估计可实现状态估计系统连续 7×24 小时在线稳定运行；正常情况下状态估计算法合格率较传统 WLS 估计方法提高 5%，收敛率达到 99%以上，可用率达到 100%；各种数据接口功能完善，状态估计系统数据模型接口满足 IEC 61970标准，实时数据接口兼容 E 格式等通用标准数据格式，数据交换稳定可靠；计算速度高，满足在线应用要求；免维护。 此外，状态估计还具有以下功能： l 系统运行状态监视功能，如检测支路过载、电压或注入量越限等； l 量测系统监视功能，即根据状态估计结果跟踪记录遥测异常出现的时间和被检测出 的次数，跟踪记录遥测状态不更新出现的时间，根据给定的门槛值按误差大小筛选列出电网中最差的遥测量及其相关的状态； l 友好的用户图形界面，对估计结果及各种监视功能进行有效可视化，方便调度员监视系统状态并发现系统存在的问题。 l 基于测量不确定度的状态估计可用于各级电网公司控制中心的能量管理系统，功能完善的各种数据接口使得此状态估计系统可与电网已有能量管理系统进行有效而可靠的数据交换。3 效益分析与同类电力系统状态估计软件相比，基于测量不确定度的状态估计软件具有更强的抗差性，合格率、收敛率、可用率高，可更有效检测辨识 SCADA 中的坏数据，为能量管理系统的高级应用功能其他应用功能提供完整、可靠的电网熟数据，从而保证对电力系统运行状态的有效实时监视，保障电力系统的安全可靠运行。 功能完善的各种数据接口方便与现有能量管理系统的兼容；计算速度可实现在线应用； 估计系统免维护，可节省维护费用，且使实际工程应用更加方便。

1 成果简介随着电网互联规模和复杂性的提高，电力系统的可靠运行对经济发展社会进步的作用越来越大，安全运行问题也将更加突出。我国是一个发展中国家，当前我国电网的总体技术水平与发达国家特别是与美国相比有很大差距。电网结构薄弱，电气主设备和线路故障率较高，部分电网电源供应紧张，应付电网突发事件的运行备用不足。提高电网可靠性、保证电网安全运行已成为世界各国电力系统的迫切要求， 所以，对电力系统可靠性的研究具有十分重要的意义。开发一个操作方便的可靠性评估软件包对指导电网规划、运行、调度有非常重要的意义。 电力系统运行可靠性在线评估预警软件（ ORET）利用气象、地震和水利等部门的数据和从数据采集与监控/能量管理系统（ SCADA/EMS）获得的电网实时运行数据对电力系统进行实时监控，并对电力系统进行预警，同时为运行人员提供定性和定量的指导。 软件特点： 可靠性评估按照使用目的，通常可以分为规划可靠性和运行可靠性两大类。规划可靠性一般用于分析比较不同的规划方案，为电力系统规划提供指导意见。规划可靠性评估使用元件的长期平均故障率，不考虑实施运行情况，要求计算精度高，但不刻意要求计算速度。运行可靠性根据电网的实时运行状况进行评估，指导电网的调度和实时控制。运行可靠性评估使用元件的实时运行故障率，并考虑不同元件所处位置、天气等信息，对计算结果绝对值的精度要求不高，对计算结果实时变化的准确度要求较高，同时对计算速度要求苛刻。目前，数据采集和监控/能量管理系统（ SCADA/EMS）的逐渐完善和成熟，为实现电网运行可靠性评估提供了可能性。 本软件在 Windows 操作系统下，采用 Visual C++ 6.0 开发了可靠性评估软件包，包括规划可靠性和运行可靠性两种功能，可以分别用于不同的用途。电网运行人员可以通过曲线的方式实时监视电网的运行状况。 软件的主要优点有：具有图形化界面，并且支持 BPA、 PSASP、 PSSE 等各种电力系统数据格式的导入。实时反映运行条件变化对元件停运率和系统可靠性水平的影响。变精度快速排序算法，实现在线快速预警功能，缩短了严重故障状态的可靠性预警时间，避免了巨大的计算量和计算时间，并为调度员争取了宝贵的决策时间。具有实时存储功能，能在运行过程中将计算结果记录下来。并能通过曲线的形式与 历史数据进行比较。基于三维曲面绘制技术和动态着色技术的可视化方法，如图 2 所示，将计算中所产生的可靠性信息转变成直观的以图形或图像形式表示的信息，使调度员对电网实时运行可靠性有形象而全面的了解。图 1 可靠性软件界面图 2 可视化输出技术2 技术指标清华大学通过多年的研究积累以及在国家 973 计划的支持下，对电力系统运行可靠性展开了全面的研究，开发出来电力系统运行可靠性在线评估预警软件。本软件适用于大规模电力系统运行可靠性评估，实现了对电力系统运行风险评估、预警和辅助决策，为电力系统运行和调度的实时可靠性评估提供了定量的指导。关键方法和关键技术达到了国际先进水平，并于 2009 年 10 月通过了国家 973 计划项目验收。3 效益分析本软件的推广应用前景良好，适用于从区调、省调（市调）到网调不同调度部门的具体要求， 对提高电网可靠性、保证电网安全运行有重要意义。

新能源高占比发展下传统同步机组与风光新能源机组呈现“此消彼长”趋势，电力平衡面临“保供应、促消纳”的两难局面。因此，迫切需要研究面向新型电力系统的电网智能调度与可视化预警关键技术，保障电网安全可靠供电和新能源最大化消纳，助推碳达峰目标顺利实现。 该成果实现了面向新型电力系统的电网智能调度与可视化预警应用的信息融合、智能告警、动态监视、海量数据阅读、超实时仿真和高性能计算、基于人工智能的电网安全稳定分析、虚拟现实、基于图数据库的人-机交互等功能，为新型电力系统电网调度员提供了一个准确及时掌握电网实时运行态势的分析决策工具，实现调度员对调度计划方案的智能互动决策以及电网风险的实时可视化预警。 该技术实现了传统电网调度模式向智能性电网调度模式转换，可广泛应用于电网、电力公司调度及区域控制中心等机构，在实现电力系统安全可靠运行的同时，促进高比例新能源最大化消纳和保障电力可靠供应。同时，该系统不但可应用于实时运行管理，而且还可应用在规划、交易、营销等新型电力系统生产管理的不同领域。该成果已在四川省电力公司、中国南方电网等30余家单位机构投入使用，产生了良好的经济和社会效益。 图1 基于大数据的电网运行行为识别及可视化显示 图2 多源信息融合的电网环境监测可视化

本发明公开了一种基于改进差分进化(IDE)算法的电力系统无功优化方法。包括以下步骤：建立电力系统无功优化模型；输入电网参数，形成初始种群，计算种群所有个体的适应度；对种群个体按适应度从大到小排序，设定前Ns个个体为优良群体；以优良群体为基向量，引导群体变异操作；提取优良群体信息，以此确定个体各维变量的交叉概率，指导种群的交叉操作，生成试验向量；比较试验向量与目标个体的适应度，优者成为下一代个体，从而生出新一代群体。本发明的方法收敛速度快、计算精度高、稳定性好、能有效地求解电力系统无功优化问题，可用于电力系统提高电力系统输电效率、降低网络损耗配置实时性运行控制中。

本发明公开了一种电力系统故障录波回放方法，采用双 Picturebox 交互绘图，其中画布 Picturebox1 用于绘制波形图， Picturebox2 用于绘制放大矩形框和定位光标，并且采用双缓冲技术， 在绘制多面板、多通道时，先将所有面板绘制在缓冲区里，然后一次 性在 Picturebox 上绘制；显示全局图时，减小采样率；查看局部时， 按真实采样点数绘制；波形放大平移后，只绘制用户可见时间区间内 的点。这样可以避免在绘制放大矩形框或拖动光标时不断重绘波形图， 提高流畅度。 

本发明公开了一种三相电力系统的锁相方法，包括步骤：将采 样得到的三相电压信号经过低通滤波后得到三相电压信号中的直流分 量；将采样得到的三相电压信号经过快速傅里叶变换后得到三相电压 信号中的基波分量的幅值；对三相电压信号进行归一化运算，得到幅 值为 1 且不含直流分量的三相电压值；将三相电压值和锁相环输出的 相位值θ进行 DQ 坐标变换，得到旋转坐标系下的 q 轴分量 Uq；将 Uq 进行环路滤波处理后得到角频率值；将角频率值与初始角频率进行 求和运算得到角频率，并对角频率进行积分运算得到锁相环输出的

本发明公开了一种优化风电消纳的电力系统调度方法，步骤为一、采集分钟级风电历史功率数据和数值天气预报数据，建立分钟级风电功率预测模型；二、针对分钟级风电功率预测误差进行建模和补偿；三、在预测误差修正风电功率值的基础上，建立风电消纳电量最大化和系统调峰能力最强的目标函数，并且仅执行下一分钟的调度优化指令；四、在目标函数的基础上，判断是否完成所有时刻的优化，若完成则结束优化，否则下一时刻更新所有输入信息并从第一步依次滚动进行。该方法在准确预测的基础上，针对不同的优化时域，以风电消纳电量最大和系统调峰影响最小为目标函数，保证了在电力系统安全的情况之下合理地消纳风电，并积极地应对电力系统调峰。

本发明公开了一种电力系统故障录波格式转换方法，读取数据 信息文件，从文件中获取当前数据的格式特征；根据格式特征判断当 前数据格式；根据当前数据格式获取数据的通道总数 Sum、模拟量通 道总数 nASum、状态量通道总数 nDSum；获取选择的通道号 nID，根 据 nID 查询数据文件对应的通道信息；将数据归一化；获取信息文件 中的录波开始时间及用户自定义的开始时间，获取用户自定义的频率， 对数据进行时间及频率的变换；获取用户选择转换的数据格式，将数 据转化指定格式。本发明可以克服故障录波器来自不同