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2023年第47卷第8期
- 摘要：传统电力系统与其他能源系统不断交叉融合，逐渐形成能源互联的新生态。在能源互联网中，数据使用权与数据所有权分离、信息资源与计算资源分离的特征使得多主体协同优化的隐私保护问题日益突出。文中从能源互联网协同优化的典型模式出发，总结了传统第三方代理计算模式及无第三方交互计算模式的隐私安全风险，提出了考虑隐私保护的能源互联网协同优化初步技术方案。首先，面向含第三方场景提出了基于信息伪装机制的安全代理计算方案，并研究了该方案的算法特性、算子构造方法以及基于云服务的用户侧、集群级、系统级应用场景。然后，面向无第三方场景提出了基于秘密分享原理的安全多方交互计算方案，并结合多中心化和全分布式两种应用架构，分析了该方案应用于海量主体或少量主体场景时的特性差异。最后，所述方案从数据隐私性和计算安全性层面，保障数据所有者的权益，遏制并降低能源互联网协同优化计算的数据泄露风险，实现可靠隐私保护。关键词：能源互联网;协同优化;隐私保护;安全多方计算;信息伪装;秘密分享3|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：构建新型电力系统是中国国家能源战略的重要发展方向，保障新型电力系统的网络安全意义重大。首先，文中深入分析了新型电力系统环境下电源结构、电网形态、业务模式、技术基础等方面的变化引入的网络安全风险。其次，结合现有的网络安全防护措施，从可信接入、智能感知、精准防护、联动响应等方面提出面向新型电力系统的网络安全防护需求。最后，对未来新型电力系统网络安全关键技术涉及的接入安全、内生安全、数据安全、通信安全、安全评估与仿真验证等重点研究应用方向进行探讨和展望。关键词：新型电力系统;新能源;网络安全;防护;智能感知4|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着通信设备的广泛部署以及信息技术的不断发展，新型电力系统所面临的网络风险不可忽视。考虑攻击者从设备商提供的远程维护配置接口侵入，继而通过智能电子设备(IED)向断路器发送命令导致多条线路跳闸的过程，提出一种考虑网络风险的紧急故障筛选方法。首先，利用广义随机Petri网对变电站受到网络攻击的动态过程进行建模，计算变电站内不同异常状态的稳态概率。然后，给出电力系统所面临IED网络攻击风险的定义，并建立双层混合整数非线性模型来筛选可能被攻击的变电站、IED以及其所控制的线路。最后，基于对偶理论并结合取对数、分段线性化等线性化方法，将该双层模型转化为可由商业求解器Gurobi直接求解的单层混合整数线性优化模型。基于IEEE RTS 24节点和IEEE 118节点系统的算例分析结果验证了该方法的有效性，并证明了经典的N-K以及概率N-K双层混合整数优化模型不适用于IED网络攻击场景下的故障筛选。关键词：变电站网络攻击;故障筛选;风险评估;双层混合整数优化;广义随机Petri网2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电力专网与公用互联网的互动可深度挖掘虚拟电厂的灵活性潜力，然而虚拟电厂在提供灵活性服务时易受到公网侧的网络攻击致使系统出现灵活性缺额，进而影响新型电力系统的运行安全。针对虚拟电厂遭受协同网络攻击，首先根据虚拟电厂的运行机制和通信网络架构，给出了公网侧潜在的网络攻击途径；其次，建立了电动汽车的混合逻辑动态模型来推演其后续时间断面的灵活性调节容量；然后，建立了虚假数据注入和拒绝服务两种典型网络攻击的事件驱动模型，在此基础上提出了基于事件驱动-融合流模型的电网安全状态动态推演方法；最后，对改进的IEEE 30节点系统进行了仿真计算，结果表明所提方法能够刻画跨空间故障的传播路径并量化协同网络攻击对电网的危害，为电网运行人员开展动态风险评估与信息安全防护奠定基础。关键词：虚拟电厂;协同网络攻击;虚假数据注入;拒绝服务;融合流模型;事件驱动模型;跨空间故障2|2|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：微电网的分布式控制方法依托稀疏通信网络，在受到网络攻击后可能严重影响控制效果，甚至造成系统失稳。考虑虚假数据注入(FDI)攻击，首先针对分布式控制方式下的孤岛交流微电网建立了FDI攻击的数学模型；其次，分析了系统受到FDI攻击后的脆弱性，并在此基础上，基于自适应控制原理提出了抵御FDI攻击的微电网分布式韧性控制方法，该方法能够在有界或无界的FDI攻击下使微电网实现既定控制目标，并具有良好的动态性能；然后，通过李雅普诺夫理论对分布式韧性控制器进行了严格的收敛性证明；最后，通过时域仿真在多种场景下验证了所提控制方法的有效性。关键词：微电网;韧性;分布式控制;网络攻击;虚假数据注入攻击2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着配电网用户侧异构电力物联设备(UPID)接入电力系统的规模进一步扩大，给电力系统带来了一种新型的安全威胁——需求侧操控攻击。在此背景下，电力系统有必要对配电网UPID进行运行安全管控。为此，将软件定义网络（SDN）融入电力信息物理系统，提出一种针对配电网UPID控制指令的动态路由策略。首先，针对海量的设备数据，在各变电站部署边缘计算服务器；其次，考虑控制指令关联运行功率、动态信用以及电力系统网架结构等因素，构建一种三阶段的动态路由策略；最后，利用SDN控制器对控制指令实现就地控制。仿真结果表明，所提基于SDN的动态路由策略通过拒绝转发低信用的控制指令可有效避免大规模配电网UPID异常动作给电力系统带来的恶意影响，为电力系统抵御需求侧操控攻击提供一种解决思路和实施方案。关键词：配电网;用户侧;软件定义网络;边缘计算;安全管控;电力物联设备2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对分布式电源优化调度面临的隐私保护和实时决策问题，提出了基于联邦强化学习的多智能体分布式协同优化策略。首先，构建了基于联邦强化学习的配电网分布式协同优化框架，利用联邦学习避免在多智能体深度强化学习过程中泄露隐私数据。在此框架下，提出了多智能体约束策略优化方法，利用离线训练缩短在线决策时间，支持智能体实时分布式决策。同时，该方法为智能体构建了考虑潮流方程等约束条件的可行域，允许智能体在训练过程中自由探索，提高了收敛速度，并确保实时调度策略满足电力系统安全运行约束。最后，通过算例进行仿真验证，结果表明离线训练时各智能体仅利用局部信息即可实现全局优化，并保证了实时决策和调度策略的安全性。关键词：分布式电源;分布式协同优化;深度强化学习;联邦强化学习;隐私保护2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：电-气综合能源系统中,电力系统和天然气系统分属不同代理，需要进行分布式协同。“弱中心化架构”下的分布式协同过程中,代理与协调中心之间通过直接的信息交互实现算法收敛，各代理隐私数据面临严重的泄露风险。针对这一问题，文中提出了具有完全隐私保护的分布式协同算法，将多方安全计算理论引入分布式协同框架，通过同态加密技术以密文形式进行电-气协同，实现了“弱中心化架构”下的完全隐私保护。同时，提出自适应凸松弛和恢复方法求解非凸天然气系统子问题，提升了求解速度。最后，通过算例分析验证了所提算法的有效性。关键词：隐私保护;同态加密;综合能源系统;分布式协同2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着“新基建”“东数西算”等国家重大工程快速推进，云计算成为新型电力系统调度决策的重要依托手段。针对云计算过程潜藏的信息安全风险，基于主动诱骗理念提出了适配配电网调度决策模型的隐私保护方法。该方法通过构建与真实配电网伴生的随机化虚拟配电网，在防止隐私信息泄露的前提下保持了调度决策模型的稀疏性，进而整体提升云计算效率。首先，结合仿射变换原理，探讨了现有调度决策模型隐私保护方法面临的求解效率低下问题。其次，根据无标度网络模型，设计了伴生虚拟配电网生成方法，并推导了不同配电网结构之间的转换原理，提出了虚拟调度决策模型构建方法。然后，设计了基于双重校验机制的云计算框架，通过不同服务商云计算结果的相互验证，进一步保证结果的正确性和可信度。最后，基于6节点、IEEE 906节点系统进行数值实验，验证了所提方法的有效性和实用性。关键词：配电网;调度决策;隐私保护;云计算;拓扑变换;主动诱骗2|0|0更新时间：2025-06-16
信息-物理-社会融合视角下的网络安全与隐私保护
- 摘要：市场环境下，微能网聚合商可通过调节内部各微能网能源设备出力以调整向配电网的购售电功率，从而获取整形补偿。针对当前配电网规划成本高、设备资产利用率有待提升以及未充分挖掘微能网聚合商功率调节潜力的问题，提出一种考虑负荷曲线整形的配电网线路选型规划方法。考虑微能网聚合商内部源荷不确定性以及配电网负载率和峰谷差率约束，提出微能网聚合商整形潜力评估方法和配电网整形需求计算方法。以此为基础，建立考虑微能网聚合整形的配电网优化规划二层模型。上层模型以配电网与微能网聚合商综合效益最优为目标，下层模型以微能网聚合商调节成本最低为目标，实现社会效益最佳和整形功率最优分配；上、下层模型分别以带精英保留策略的遗传算法和分支定界法利用商业软件CPLEX求解。算例仿真结果表明，所提方法可以提高配电网资产利用率和规划方案的经济性。关键词：配电网规划;微能网;聚合商;负荷曲线整形;资产利用率2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：针对风电-储能一体化电站（简称风储电站）在日前电能量和备用市场中同时作为价格决定者的投标问题，提出了一种基于剩余需求曲线的电量-备用联合投标决策方法。首先，考虑储能系统运行约束以及电能量-备用市场的耦合关系，在风储电站日前投标范围内生成电量-备用的可行投标组合，基于神经网络预测计算对应的市场出清电价，提出了电能量和备用市场中剩余需求曲线的联合建模方法。然后，建立了用于开展日前电量-备用联合投标的随机优化决策模型，以风储电站收益期望最大为目标调整储能系统的日前出力计划和备用容量，同时考虑实时市场的不确定性，通过调用储能系统的备用容量降低风储电站的实时偏差惩罚。最后，通过算例仿真验证了所提投标决策方法的有效性。关键词：风电;储能;投标决策;剩余需求曲线;价格决定者;不确定性2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：水泥厂等工业用户一方面具有高排放属性，另一方面也具有相当可观的需求响应潜力，可作为电力系统应对风电等新能源发电不确定性的重要手段之一。为此，在含风电电力系统环境经济调度问题中充分考虑水泥厂大气污染物和碳排放特性及其需求响应能力，实现电力系统源荷协同的绿色低碳运行。首先，分析了电源侧火电机组和负荷侧水泥厂的大气污染物排放特性，并计及大气污染物的时空分布特性和污染源附近区域的环境容量裕度，提出了火电机组及水泥厂环保成本计算模型。同时，考虑了火电机组及水泥厂的碳排放特性，并采用阶梯型碳排放成本模型计算火电机组和水泥厂的碳排放成本。在此基础之上，提出了水泥厂负荷优化模型，以阶梯型分时电价的方式调动水泥厂参与需求响应，构建了源荷协同的含风电电力系统环境经济调度模型。最后，基于改进的IEEE 39节点系统进行了算例分析。结果表明，所提模型不仅可以实现电网侧和水泥厂成本均降低的双赢局面，还能够降低电力系统源荷整体的碳排放量。关键词：环境经济调度;需求响应;大气污染物排放;碳排放;高斯烟团模型;阶梯型分时电价;典型工业负荷2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：协调控制负荷侧灵活性资源消纳风电是构建新型电力系统的关键技术之一。考虑到风电预测精度随预测时间尺度缩短而提高，提出利用海水淡化、电制热等灵活性负荷消纳富余风电的多时间尺度优化调度策略。首先，分析多元协调消纳风电的电力电量平衡关系，建立海水淡化和电制热负荷的可调控支撑能力运行特性模型。其次，考虑负荷调度优势及运行边界，分析其在不同时间尺度下风电消纳调度需求的适应性，建立多时间尺度优化调度机制。在此基础上，建立日前、日内和实时优化调度模型，提出含电-水-热-储的多介质、多能源转换协调消纳风电的多时间尺度优化调度方法。最后，以中国北方某沿海城市冬季供暖期为例进行数值分析。结果表明，该方法在风电正调峰出力和反调峰出力时均表现出很强的跟随风电波动能力，能够有效提升风电利用率和运行经济性。关键词：多时间尺度;优化调度;风电消纳;海水淡化;电制热;灵活性负荷2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：高比例可再生能源不断并网使得系统的不确定性问题日益突出，对系统的供能能力和响应能力均提出了更高的要求。为满足系统高灵活性与高可靠性的需求，充分挖掘电-气-热多种能源间的耦合和互补协调的能力，提出了一种考虑运行灵活性与供能可靠性约束的综合能源系统优化调度模型，在明晰灵活性和可靠性两者概念内涵的基础上，提出了提升灵活性与可靠性的相互影响机理。据此，文中分别推导了运行灵活性与可靠性的评价指标，并定义了表征二者相互影响关系的协调指标。在此基础上，采用成本效益分析法和等响应风险方法构建了计及运行灵活性与供能可靠性协调效应的综合能源系统优化调度模型，并采用增量线性化方法对模型中的非线性项进行了处理，进而通过混合整数线性规划法直接求解。最后，以改进的电-气-热IES 24-20-16系统和电-气-热IES 118-20-16系统为例，验证了所提模型和方法的可行性。关键词：综合能源系统;优化调度;灵活性;可靠性;协调指标2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：压缩空气储能（CAES）是一项清洁的储能技术，其接入电力系统在为实现高比例可再生能源消纳提供一种新的解决途径的同时，也会对发输电系统可靠性评估产生影响。首先，运用马尔可夫方法对CAES建立了通用的故障概率模型，并且该模型能够考虑储气容器损坏的情形；其次，针对该模型提出了能反映储能侧能量损失的系统指标，并探讨了CAES的不同控制参数对发输电系统指标的影响；接着，在修改后的IEEE RTS-79系统中利用灵敏度分析方法来识别影响CAES中的组合模块、整体装置和发输电系统指标的关键元件，并结合经典二分法理论来挖掘CAES并网的容量价值；最后，探讨了风电场与CAES协调配合对系统可靠性的影响，评估结果可为CAES的设计及配置方案提供有益的参考。关键词：压缩空气储能;马尔可夫建模;可靠性评估;灵敏度分析;置信容量3|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：风电渗透率的持续提高对电力平衡测算、电网运行调度和系统频率稳定带来了极大挑战。为量化区域风力发电的不确定性，提出一种风电集群直接多步概率预测模型。首先，为有效挖掘区域内各风电场数据与集群发电总出力间的时空相关性，采用最大互信息系数法选取基准场站和关键输入特征变量。然后，基于序列-序列网络架构，结合分位数回归概率预测特性及波网（WaveNet）可捕获大范围内时序依赖特性等优点，设计了适用于风电集群概率预测的多视界分位数(MQ)-WaveNet模型，实现对风电集群场站在多个时间跨步上的风电功率多分位点的预测。最后，选取中国新疆哈密东南部风区12个邻近的大型风电场运行数据进行算例分析。结果表明，所提模型仅利用相关基准场站的关键特征变量即可实现风电集群发电功率的有效预测，模型复杂度低、易于工程应用推广。关键词：风电预测;发电功率;多分位数;多步概率预测;最大互信息系数;波网2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：真实信息交互是进行微电网群协同优化调度的关键因素之一。从体系角度出发，形成微电网群进行协同优化运行追求的是整体与个体利益最大化。因此，损害微电网群运行效益的信息交互为虚假信息。虚假信息注入势必给微电网群的安全、经济、稳定运行带来影响。针对处理虚假信息注入给微电网群优化运行带来影响的问题，文中引入体系方法在构建计及虚假信息注入的微电网群体系架构的基础上，建立考虑虚假信息注入的微电网群完全分布式优化调度模型，并结合改进交替方向乘子法和一致性算法提出微电网群虚假信息检测、定位及惩罚机制，有效减少虚假信息注入对微电网群协同优化运行的影响。最后，通过算例分析验证所建模型和虚假信息处理机制的有效性。关键词：微电网群;分布式优化调度;虚假信息注入;体系2|0|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：虚假数据注入攻击(FDIA)因其高隐蔽性和破坏性，对电网的安全稳定运行构成严重威胁。攻击样本与正常样本的不平衡特性会影响模型的攻击检测精度，同时多类型FDIA的出现使得现有算法在识别攻击种类上具有局限性。针对上述问题，文中提出基于过采样和级联机器学习的电网多类型FDIA识别方法。首先，探究了电网耦合交互过程中的FDIA攻击路径，分析了多类型攻击行为；然后，通过聚类、过滤和线性插值过程生成攻击伪样本，设计基于K均值合成少数类过采样技术(K-means-Smote)的量测数据平衡算法；最后，结合细粒度特征扫描和多个分类器的集成学习策略，构建基于改进级联机器学习的多类型FDIA识别模型。仿真实验表明，所提识别方法可有效辨识多种FDIA类型，且辨识精度高、误报率较低、性能稳定，在小样本下性能仍然出色。关键词：电力信息物理系统;虚假数据注入攻击;攻击检测;过采样;级联机器学习2|4|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：随着居民用户对设备耗能管理需求的增长，低硬件成本的非侵入式负荷监测技术具有巨大的工程应用价值。目前，负荷监测深度网络存在输出假阳性功率片段问题，造成对电器开关运行状态的误判，影响负荷分解精度。为此，提出一种基于多任务学习的非侵入式负荷监测方法。首先，建立基于多分支卷积网络及改进后处理的负荷监测推理框架，在负荷功率分解网络主分支的基础上，设立开关状态判定分支网络，引入电器开关序列监督信息，通过多任务聚合损失函数调整网络训练时梯度反向传播过程，降低了运行状态误判率。然后，采用加权均值滤波对网络输出的开关状态评估值和功率输出值进行后处理，进一步降低负荷分解误差。最后，在UK-DALE数据集上开展对比实验，实验结果表明所提方法能够较好地分离出包含复杂功率特性的电器负荷，验证了方法的有效性。关键词：非侵入式负荷监测;多任务学习;注意力机制;残差卷积2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：现有的系统频率响应（SFR）模型对风电综合惯性控制的考虑较为简略，对场内风速差异以及转速恢复阶段等考虑不足，难以准确地反映出系统频率特性。为此，文中提出一种扩展SFR模型。首先，讨论了风电综合惯性控制的机理，分析了扰动后动态过程中风电机组转速与系统频率的交互影响。接着，基于风电机组动力学模型，采用小信号线性化方法推导了调频阶段与转速恢复阶段的风电机组传递函数，构建了含单台等值风电机组的扩展SFR模型。对于多风速风电场，提出了基于临界风速及风速相似度的风电机组预估-修正分群方法，将处于相同阶段且动态特性相似的风电机组划为同一群进行聚合，构建了含多台等值机的扩展SFR模型。最后，将扩展SFR模型应用于修改后的10机39节点系统的频率响应计算。仿真结果表明，该模型较好地反映了风电调频对频率的影响，具有较高的精度和较快的计算速度。关键词：系统频率响应模型;风电机组;综合惯性控制;分群;临界风速2|1|0更新时间：2025-06-16
- 摘要：由于链路延时，基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电系统的高频段规律性出现负阻尼特性，易与交流系统阻抗相互作用，造成高频振荡现象。为完全消除MMC的负阻尼，提出在交流母线处并联C型滤波器的无源抑制方法，通过设计其串联谐振支路在基频处谐振，可减少滤波器的基频有功损耗。此外，提出了基于第1负阻尼频段的参数设计方法，且参数选取时考虑了元件成本。电磁暂态仿真结果表明，所提C型滤波器及其参数设计方法能够大幅减少基频有功损耗，有效抑制MMC高频振荡，且不会影响系统的稳态和暂态特性。关键词：柔性直流输电;模块化多电平换流器;无源阻尼;阻抗重塑;高频振荡抑制;参数设计2|5|0更新时间：2025-06-16
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