CN103257636B - 一种基于智能电网的网荷互动多维运行系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于智能电网的网荷互动多维运行系统，包括调度主站、用户子站、通信网移动终端和公网联机设备；调度主站通过能效分析、仿真建模制定调度策略，同时将得到的调度策略信息通过传输层发至安装在用户侧的用户子站；用户子站进行自身能量管理，接收并处理调度策略，进而发送至通信网移动终端；通过通信网移动终端控制用户子站，实现用能优化策略及负荷用电情况、运行状态的查询和管理；公网联网设备通过传输层为调度主站提供数据及政策信息，同时为公网用户提供电力消费信息及服务。该系统将布置在调度数据网、信息内网、公网、通信网、电网的各类终端设备在不同网络布置并互联协同运作实现智能需求响应及需求侧优化运行体系建设。
Description
技术领域
本发明属于智能电网配电网技术领域，具体涉及一种基于智能电网的网荷互动多维运行系统。
背景技术
随着经济社会发展，能源需求和环境成本都在加大。能源节约、高效利用及可再生能源开发、建设绿色低碳环保的生态城市成为当今各国政府面临的课题。为保障我国能源环境可持续发展，满足经济社会用电需求，国家电网公司积极转变电网发展方式建设智能电网，涉及发输变配用及调度六大环节，实现电网安全可靠、经济高效、环境友好目标，智能电网建设向着互动、高效、节能和环保方向发展。
电力生产消费存在供给等于需求的实时平衡原则，运行中存在不经济性。可再生能源并网的随机性和间歇性，也造成电网逆调峰占用电网备用容量，影响电网经济性和稳定性。将用电负荷视为与发电能力、电网传输能力一样可以动态调度的资源，从发输变配用的电网运营层级，从供电侧用电侧资源协调优化的电网结构角度，在更大的范围和区域、更细的级别和粒度上，达到网荷的互动与平衡，实现节能环保的共同目标。
电网的发展以解决电力供需矛盾为主线，电网的建设运行调度重视发输电的电网侧，忽视了对负荷资源的调度，对电力需求侧的整体协调控制不够重视，对网荷的互动利用不够充分，未能从一个更高的层级优化资源配置。整个电力网的能源网及信息网建设运行是一个相对独立和封闭的系统，缺少对发展已经成熟、资源丰富的公网及通信网的使用。
随着现代通信技术、网络技术、计算技术、传感测量控制技术的发展，引入到智能电网的建设和运营当中。20世纪70年代提出了需求侧管理作为调节电力供需矛盾的手段，通过制定用电计划或拉限电来操作用户负荷，忽略用户体验，降低用电舒适度，采用重点或优先的区别用电出力经济社会用电需求。
需求响应相对于需求侧管理更加重视用户互动，通过引导而不是指令，通过市场而不是管理，采用价格引导或政策激励措施实施负荷管理。通过需求响应实现网荷互动、移峰填谷、平滑可再生能源接入、平衡用电舒适度。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于智能电网的网荷互动多维运行系统，将布置在调度数据网、信息内网、公网、通信网、电网的各类终端设备在不同网络布置并互联协同运作实现智能需求响应及需求侧优化运行体系建设。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
提供一种基于智能电网的网荷互动多维运行系统，所述系统包括调度主站、用户子站、通信网移动终端和公网联机设备；安装在电网侧调度主站通过能效分析、仿真建模制定调度策略，同时将得到的调度策略信息通过传输层发至安装在用户侧的用户子站；所述用户子站进行自身能量管理，接收并处理调度策略，进而发送至通信网移动终端；通过所述通信网移动终端控制用户子站，实现用能优化策略及负荷用电情况、运行状态的查询和管理；所述公网联网设备通过传输层为调度主站提供数据及政策信息，同时为公网用户提供电力消费信息及服务。
所述用户子站位于信息内网，控制层的配网自动化系统将电网层的运行信息和状态信息传输至调度数据网的安全I/II区，并传输至位于调度数据网安全III区的调度主站。
所述调度主站包括传输层、数据层、支撑层和应用层；所述传输层包括交换机、防火墙和隔离装置；所述数据层包括数据采集与通信服务器、系统分析数据服务器以及优化控制与仿真数据库服务器；支撑层包括智能负荷与网络监控服务器、智能电表数据分析与应用服务器以及优化计算与仿真服务器；所述应用层包括应用工作站；通过传输层、数据层、支撑层和应用层监控来自数据层的用电信息和费用信息、进行能效分析、建立仿真模型、响应用电计划以及评估响应影响。
所述用户子站包括智能负荷管理终端以及位于传输层的交换机、防火墙和隔离装置；通过智能负荷管理终端进行自身能量管理，接收并处理来自调度主站的调度策略，最终发送至通信网移动终端进行查询、配置及确认；所述调度策略包括价格策略、补偿策略和用能优化策略。
所述通信网移动终端包括具备联网功能的移动终端设备，基于嵌入式操作系统，进行能量管理、状态监视和历史信息查询。
所述公网联网设备包括数据中心服务器、门户网站服务器和个人联网计算机；所述公网联网设备为公网用户提供电力消费信息及服务，所述电力消费信息包括用电信息、费用信息、策略信息，服务包括交易提示和合同签订；且为调度主站提供数据及政策信息，数据及政策信息包括气象中心的天气数据、交易中心的价格数据和政府部门的政策信息。
所述控制层包括配网自动化系统、用电信息采集系统、电能质量监测系统、电网状态监控系统和高级表计量系统。
所述配网自动化系统实时控制与监视配网运行，实现远程中压断路器控制、远程负荷开关控制，且实现远程开关状态监视、告警与事件管理；
用电信息采集系统对配电变压器和终端用户的用电数据进行采集和分析，所述用电数据包括电量电费数据、有功功率模拟量数据、无功功率模拟量数据、工况数据、电能质量数据、时间记录数据和预付费信息数据；
所述电能质量监测系统监测电能质量指标，所述电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压不平衡、电压波动和闪变；
所述电网状态监控系统包括开关状态接收装置，监测电网的充电与停电信息，且实现故障区域判断；
所述高级表计量系统基于电测量及现代通信，以智能电能表为核心，完成电能计量、需量测量、阶梯电价、费率、预付费、参数设置、事件记录及上报、数据存储以及电价计费。
所述电网层主要包括配电网，所述配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关和无功补偿电容组成，并延伸到用户侧，用户侧的用户负荷包括工业大户、商业楼宇、充换电站及智能家居。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.是依托智能电网发展，利用现代通信技术、网络技术、计算技术、传感测量控制技术，引入到智能电网建设运行当中，贯彻国家电网公司“两个转变”工作要求；
2.从电力供需的角度，增加了智能性，实现从生产端到消费端的整个过程各个节点之间的信息流和电能流的双向流动；
3.从资源的角度看，可以从发电资源、输电资源、负荷资源的更高层级，进行全生产链的调度，结合先进仿真分析预测模型，可以从更广的时间维度上进行资源配置与优化调度；
4.从网络空间的角度看，可以利用发展成熟、空间广阔、资源丰富的公网和通信网，既提供可更便捷、高效的信息交互手段，也提供了丰富、详实的数据资源与信息支持；
5.本发明通过将调度数据网、信息内网、公网、通信网有机联系，实现了包含信息流和电能流的网荷互动。在不同的网络空间提供相应的节点设备，提供相应的数据储存、处理、计算、应用功能；不同的节点设备面对本身的数据源，提供专业的应用，对外提供数据与服务。
附图说明
图1是基于智能电网的网荷互动多维运行系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，提供一种基于智能电网的网荷互动多维运行系统，所述系统包括调度主站、用户子站、通信网移动终端和公网联机设备；安装在电网侧调度主站通过能效分析、仿真建模制定调度策略，同时将得到的调度策略信息通过传输层发至安装在用户侧的用户子站；所述用户子站进行自身能量管理，接收并处理调度策略，进而发送至通信网移动终端；通过所述通信网移动终端控制用户子站，实现用能优化策略及负荷用电情况、运行状态的查询和管理；所述公网联网设备通过传输层为调度主站提供数据及政策信息，同时为公网用户提供电力消费信息及服务。
所述用户子站位于信息内网，控制层的配网自动化系统将电网层的运行信息和状态信息传输至调度数据网的安全I/II区，并传输至位于调度数据网安全III区的调度主站。
所述调度主站包括传输层、数据层、支撑层和应用层；所述传输层包括交换机、防火墙和隔离装置；所述数据层包括数据采集与通信服务器、系统分析数据服务器以及优化控制与仿真数据库服务器；支撑层包括智能负荷与网络监控服务器、智能电表数据分析与应用服务器以及优化计算与仿真服务器；所述应用层包括应用工作站；通过传输层、数据层、支撑层和应用层监控来自数据层的用电信息和费用信息、进行能效分析、建立仿真模型、响应用电计划以及评估响应影响。
所述用户子站包括智能负荷管理终端以及位于传输层的交换机、防火墙和隔离装置；通过智能负荷管理终端进行自身能量管理，接收并处理来自调度主站的调度策略，最终发送至通信网移动终端进行查询、配置及确认；所述调度策略包括价格策略、补偿策略和用能优化策略。用户子站是用户侧实施需求响应的基本单元。
所述通信网移动终端包括具备联网功能的移动终端设备，基于嵌入式操作系统，进行能量管理、状态监视和历史信息查询。
通信网移动终端可以通过通信网方便快捷的连接网荷互动多维运行系统，为电力消费者提供了方便快捷的操作与互动方式。通过通信网移动终端，电力客户既可以方便的连接访问需求响应及需求侧优化运行中心发布在公网的用电信息、策略信息、价格信息，使用运行中心提供的各类服务，实现交易定制、合同签订等功能。电力客户消费者还可以通过移动终端连接信息内网的智能需求响应及需求侧优化运行子站，直接对子站策略、运行方案进行设置和调节，管理子站上的能量管理系统，实现网荷互动操作。
所述公网联网设备包括数据中心服务器、门户网站服务器和个人联网计算机；所述公网联网设备为公网用户提供电力消费信息及服务，所述电力消费信息包括用电信息、费用信息、策略信息，服务包括交易提示和合同签订；且为调度主站提供数据及政策信息，数据及政策信息包括气象中心的天气数据、交易中心的价格数据和政府部门的政策信息。
所述控制层包括配网自动化系统、用电信息采集系统、电能质量监测系统、电网状态监控系统和高级表计量系统。
所述配网自动化系统实时控制与监视配网运行，实现远程中压断路器控制、远程负荷开关控制，且实现远程开关状态监视、告警与事件管理；
用电信息采集系统对配电变压器和终端用户的用电数据进行采集和分析，所述用电数据包括电量电费数据、有功功率模拟量数据、无功功率模拟量数据、工况数据、电能质量数据、时间记录数据和预付费信息数据；
所述电能质量监测系统监测电能质量指标，所述电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压不平衡、电压波动和闪变；
所述电网状态监控系统包括开关状态接收装置，监测电网的充电与停电信息，且实现故障区域判断；
所述高级表计量系统基于电测量及现代通信，以智能电能表为核心，完成电能计量、需量测量、阶梯电价、费率、预付费、参数设置、事件记录及上报、数据存储以及电价计费。
所述电网层主要包括配电网，所述配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关和无功补偿电容组成，并延伸到用户侧，用户侧的用户负荷包括工业大户、商业楼宇、充换电站及智能家居。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述系统包括调度主站、用户子站、通信网移动终端和公网联网设备；安装在电网侧调度主站通过能效分析、仿真建模制定调度策略，同时将得到的调度策略信息通过传输层发至安装在用户侧的用户子站；所述用户子站进行自身能量管理，接收并处理调度策略，进而发送至通信网移动终端；通过所述通信网移动终端控制用户子站，实现用能优化策略及负荷用电情况、运行状态的查询和管理；所述公网联网设备通过传输层为调度主站提供数据及政策信息，同时为公网用户提供电力消费信息及服务；
所述调度主站包括传输层、数据层、支撑层和应用层；所述传输层包括交换机、防火墙和隔离装置；所述数据层包括数据采集与通信服务器、系统分析数据服务器以及优化控制与仿真数据库服务器；支撑层包括智能负荷与网络监控服务器、智能电表数据分析与应用服务器以及优化计算与仿真服务器；所述应用层包括应用工作站；通过传输层、数据层、支撑层和应用层监控来自数据层的用电信息和费用信息、进行能效分析、建立仿真模型、响应用电计划以及评估响应影响。
2.根据权利要求1所述的基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述用户子站位于信息内网，控制层的配网自动化系统将电网层的运行信息和状态信息传输至调度数据网的安全I/II区，并传输至位于调度数据网安全III区的调度主站。
3.根据权利要求1所述的基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述用户子站包括智能负荷管理终端以及位于传输层的交换机、防火墙和隔离装置；通过智能负荷管理终端进行自身能量管理，接收并处理来自调度主站的调度策略，最终发送至通信网移动终端进行查询、配置及确认；所述调度策略包括价格策略、补偿策略和用能优化策略。
4.根据权利要求1所述的基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述通信网移动终端包括具备联网功能的移动终端设备，基于嵌入式操作系统，进行能量管理、状态监视和历史信息查询。
5.根据权利要求1所述的基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述公网联网设备包括数据中心服务器、门户网站服务器和个人联网计算机；所述公网联网设备为公网用户提供电力消费信息及服务，所述电力消费信息包括用电信息、费用信息、策略信息，服务包括交易提示和合同签订；且为调度主站提供数据及政策信息，数据及政策信息包括气象中心的天气数据、交易中心的价格数据和政府部门的政策信息。
6.根据权利要求2所述的基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述控制层包括配网自动化系统、用电信息采集系统、电能质量监测系统、电网状态监控系统和高级表计量系统。
7.根据权利要求6所述的基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述配网自动化系统实时控制与监视配网运行，实现远程中压断路器控制、远程负荷开关控制，且实现远程开关状态监视、告警与事件管理；
用电信息采集系统对配电变压器和终端用户的用电数据进行采集和分析，所述用电数据包括电量电费数据、有功功率模拟量数据、无功功率模拟量数据、工况数据、电能质量数据、时间记录数据和预付费信息数据；
所述电能质量监测系统监测电能质量指标，所述电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压不平衡、电压波动和闪变；
所述电网状态监控系统包括开关状态接收装置，监测电网的充电与停电信息，且实现故障区域判断；
所述高级表计量系统基于电测量及现代通信，以智能电能表为核心，完成电能计量、需量测量、阶梯电价、费率、预付费、参数设置、事件记录及上报、数据存储以及电价计费。
8.根据权利要求2所述的基于智能电网的网荷互动多维运行系统，其特征在于：所述电网层包括配电网，所述配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关和无功补偿电容组成，并延伸到用户侧，用户侧的用户负荷包括工业大户、商业楼宇、充换电站及智能家居。
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