CN103426065A

CN103426065A - 基于云计算的用电微网配电方法

Info

Publication number: CN103426065A
Application number: CN2013103666753A
Authority: CN
Inventors: 付丽辉; 戴峻峰
Original assignee: Huaiyin Institute of Technology
Current assignee: Huaiyin Institute of Technology
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的用电微网配电方法，将电网实时的输供电信息和用电状态信息进行采集，通过网关设备接入电力系统计算机网络，在电力系统私有网络中使用云平台完成智能电网中的各种电力信息处理；根据实时运行的局部输供电参数和局部用电参数，结合电力部门和用户设计定的用电特性参数和管理规则，在保障电网供电的基础上，保障工农业正常生产和居民生活必须用电；同时为电网运行经营管理人员以及用电用户提供及时有效的信息服务。本发明基于云计算，将其引入智能电网，建立电力系统的云计算体系，在电力系统广域网络硬件不变的情况下，最大限度地整合当前系统的数据资源和处理器资源，极大地提高电网数据的存储、处理和交互能力。

Description

基于云计算的用电微网配电方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及数据采集、处理与控制，具体涉及一种基于云计算的用电微网的数据采集、处理模式和配电控制方法。

背景技术

根据中华人民共和国科学技术部印发的《智能电网重大科技产业化工程“十二五”专项规划》的要求，其总体目标是突破智能配用电、大电网智能调度与控制、智能装备等智能电网核心关键技术，形成具有自主知识产权的智能电网技术体系和标准体系，建立较为完善的智能电网产业链，基本建成以信息化、自动化、互动化为特征的智能电网，推动我国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越。该技术主要涉及到大量智能断路器的应用中的数据处理和计算问题，大量智能断路器的应用还迫切需要解决其联网管理问题。为保证配电网的安全运行和了解配电网运行的状况，需要对配电网的各种运行参数进行实时监测，并要求电力供应部门提供安全、经济、可靠和高质量的电力以满足日益增长的需求。

云计算是一种基于网络的超级计算模式。本质上，云计算就是将数据存储、应用和服务实现在云端，充分利用一组内部互连的虚拟机组成具有强大计算能力的并行和分布式计算系统，以实现用户业务系统的自适应性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于云计算的用电微网配电方法，基于云计算的特点，将其引入智能电网，结合智能配电终端和智能电网网络通信设备，建立电力系统的云计算体系，极大地提高电网数据的存储、处理和交互能力，实现智能配电和模块化管理。

本发明的技术解决方案是：将电网实时的输供电信息和用电状态信息进行采集，通过支持多种协议的网关设备接入电力系统计算机网络，在电力系统私有网络中使用云平台完成智能电网中的各种电力信息处理；根据实时运行的局部输供电参数和局部用电参数，结合电力部门和用户设计定的用电特性参数和管理规则，根据优先级别和用电特性参数的智能配电管理，在保障电网供电性能的基础上，尽量保障工农业正常生产和居民生活必须用电；同时为电网运行经营管理人员以及用电用户提供及时有效的信息服务。

本发明解决其技术问题所采用的具体技术方案是：把云计算服务引入到智能电网中，将计算任务从资源受限的嵌入式设备部分转移到云服务器端，并利用3G无线数据通信网络和有线网络带宽，建立具有良好扩展性的智能应用服务；利用云平台构建独立的智能电网云安全虚拟网络监测平台，智能电网用电终端设备的智能网关和智能断路器负责采集数据并把数据传输至云平台数据中心，数据中心通过PaaS层中间件对数据进行统计及相关计算，完成用电微网的建立和智能管理；同时利用Java在SaaS层开发一套电网配电监测软件，基于Web服务以友好的方式呈现在指定网站，方便用户接入，并向不同用户终端推送相应的实时和历史配电信息，管理人员和用电用户通过计算机或移动智能终端实现对电网的配电状态进行监控和查询。

其中，微电网的云计算，使用三层次资源融合：

（1）IaaS::SI（资源集成）：包括联网（嵌入式自组网测控终端、移动3G网络及接口、其它设备预留接口）和数据库（基本数据、状态信息、控制过程、实时数据文件）；

（2）PaaS::MI（中间软件接口）：包括电能供应状态分析、节能控制、故障分析、优化配电的中间件（FFT、Wavelet、S变换、MIMO算法）；

（3）SaaS::AP（应用软件）：包括可视化操作、故障诊断、实时监控、配电控制软件及用户程序和Web程序。

其中，用电网网配电与管理是建立云平台，设计电网配电终端智能断路器的入网接入模式和操作流程，使用人工Web授权和管理方式对其进行授权管理，即插即用式云平台网络接入实现其模块化管理；建立智能配电、故障诊断报警及处理的云计算模型，根据智能网关传送过来的电网供电参数和用户实时用电性能参数由云计算软件进行分析处理，再通过智能网关发送控制指令，完成智能断路器的运行控制，实现智能配电和故障处理，包括用于智能配电和故障诊断的云计算软件；设计相应的人工Web管理软件，其与智能配电云计算机软件实现无缝连接，共同实现智能配电终端的即插即用、自动识别自动参数设定、性能可定制的模块化智能管理。

本发明具有以下优点：

（1）采用云平台方案，以硬件组件和软件中间件方式构成动态智能终端识别、数据采集、控制和管理系统，开发基于云计算的智能系统，设计了具有并行处理(MapReduce)和面向状态监控与移动用户接入功能的私有云平台应用软件，使用云计算方式实时进行用户用电的分级分类供电、计量、监控。

（2）其模块化设计减少了智能电网配电系统的多种信号测试、模式控制、数据融合与传输的复杂性，使得该智能设备能够为智能输配电管理，用电用户信息管理和用户自主用电管理与信息查询等电网智能化信息化的实现奠定硬件基础。

（3）提供Web信息服务，为电网管理、生产、运行、维护等部门的人员和领导提供通过手机、笔记本访问和控制远程智能终端（如智能断路器和智能网关等智能设备）的方法，同时通过云平台为用电用户提供在线查询平台，用户通过公网计算机或移动通信设备如智能手机等上网，通过电力系统云平台提供的公网信息服务平台实现实时用电特性参数状态和历史信息查询。

附图说明

图1是本发明的系统构成图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，不应理解为是对技术方案的限制，在此基础上的改进都属于本发明的保护范围。

如图1所示，建立云计算机平台，典型的云计算架构由3个层次构成：物理层、虚拟层和云服务层；虚线框部分的物理层提供最基本的存储介质和计算能力，是云计算中心的根基，由服务器和存储介质组成，智能断路器通过智能网关和基础通信网络接入云系统；云彩状区域的虚拟层通过对物理层设备的虚拟化，将物理层的计算和存储能力进行分割，为按需分配的云服务提供基础，虚拟各种虚拟服务器；云服务层通过对虚拟层设备的统一管理和调度，为用户提供基础设施服务（IaaS）、平台服务（PaaS）、软件服务（SaaS），其为智能电网系统的输配电调度部门、运营管理部门以及用电客户提供智能输配电管理、故障诊断排除、经营管理、文件处理、电子商务、信息服务。

如图1所示，智能功能断路器网络承担对用户供电的直接控制作用，其具有网络通信和在线管理和控制功能，其通过智能网关和基础通信网络接入云计算平台；云计算平台由电力部门的分布式计算机服务网络构成，构成物理存储和处理媒体；使用云技术在该物理媒体上虚拟各种应用服务器，包括（1）数据存储服务，完成电网运行数据的实时存储和备份恢复；（2）微电网智能配电应用程序服务，系统实时进行云计算，在用户端根设定参数建立用电微网，再根据实时运行参数进行用电微网控制；（3）文件和管理服务及WEB服务，为电网系统的输配电调度部门、运营管理部门以及用电客户，提供智能输配电管理、故障诊断排除、经营管理、文件处理和信息服务应用；（4）电子商务服务，为用户提供多种用电支付方式和支付形式，使得用户通过多种形式完成用电费用相关资费的管理和查询，为用户提供可靠高效透明的支付和查询途径。

Claims

1.基于云计算的用电微网配电方法，其特征是：将电网实时的输供电信息和用电状态信息进行采集，通过支持多种协议的网关设备接入电力系统计算机网络，在电力系统私有网络中使用云平台完成智能电网中的各种电力信息处理；根据实时运行的局部输供电参数和局部用电参数，结合电力部门和用户设计定的用电特性参数和管理规则，根据优先级别和用电特性参数的智能配电管理，在保障电网供电性能的基础上，尽量保障工农业正常生产和居民生活必须用电；同时为电网运行经营管理人员以及用电用户提供及时有效的信息服务。

2. 根据权利要求1所述的基于云计算的用电微网配电方法，其特征是：把云计算服务引入到智能电网中，将计算任务从资源受限的嵌入式设备部分转移到云服务器端，并利用3G无线数据通信网络或有线网络带宽，建立具有良好扩展性的智能应用服务；利用云平台构建独立的智能电网云安全虚拟网络监测平台，智能电网用电终端设备的智能网关和智能断路器负责采集数据并把数据传输至云平台数据中心，数据中心通过PaaS层中间件对数据进行统计及相关计算，完成用电微网的建立和智能管理；在SaaS层开发一套电网配电监测软件，基于Web服务以友好的方式呈现在指定网站，方便用户接入，并向不同用户终端推送相应的实时和历史配电信息，管理人员和用电用户通过计算机或移动智能终端实现对电网的配电状态进行监控和查询。

3. 根据权利要求2所述的基于云计算的用电微网配电方法，其特征是：微电网的云计算，使用三层次资源融合实现智能电网的微网配电平台：

（1）IaaS::SI（资源集成）：实现联网（嵌入式自组网测控终端、移动3G网络及接口、其它设备预留接口）和数据库（基本数据、状态信息、控制过程、实时数据文件）；

（2）PaaS::MI（中间软件接口）：使用FFT、Wavelet、S变换、MIMO算法实现电能供应状态分析、节能控制、故障分析、优化配电的中间件；

4. 根据权利要求1所述的基于云计算的用电微网配电方法，其特征是：电网配电终端智能断路器的入网接入模式和操作流程是基于云平台的人工授权自动接入的，使用人工Web授权和管理方式对其进行授权管理，即插即用式云平台网络接入实现其模块化管理；建立智能配电、故障诊断报警及处理的云计算模型，根据智能网关传送过来的电网供电参数和用户实时用电性能参数由云计算软件进行分析处理，再通过智能网关发送控制指令，完成智能断路器的运行控制，实现智能配电和故障处理；相应的人工Web管理软件，其与智能配电云计算机软件实现无缝连接，共同实现智能配电终端的即插即用、自动识别自动参数设定、性能可定制的模块化智能管理。

5. 根据权利要求1所述的基于云计算的用电微网配电方法，其特征是：建立云计算机平台，云计算架构由3个层次构成：物理层、虚拟层和云服务层；虚线框部分的物理层提供最基本的存储介质和计算能力，是云计算中心的根基，由服务器和存储介质组成，智能断路器通过智能网关和基础通信网络接入云系统；云彩状区域的虚拟层通过对物理层设备的虚拟化，将物理层的计算和存储能力进行分割，为按需分配的云服务提供基础，虚拟各种虚拟服务器；云服务层通过对虚拟层设备的统一管理和调度，为用户提供基础设施服务（IaaS）、平台服务（PaaS）、软件服务（SaaS），其为智能电网系统的输配电调度部门、运营管理部门以及用电客户提供智能输配电管理、故障诊断排除、经营管理、文件处理、电子商务、信息服务。