CN103927694A - 城市电网区域负荷实时分析决策系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种城市电网区域负荷实时分析决策系统，包括电网调度系统；电网调度系统包括电网外围信息采集装置、串行通信设备、以及通过总线互联数据采集与通信装置、骨干交换机、实时数据库服务器、数据采集与监视控制服务器；还包括通过总线与电网调度系统通信互联的实时数据库组件应用服务器和关系数据库服务器。系统的工作方法主要包括采集实时数据、建立计算点与区域各线路负荷数据的对应关系、计算出区域总负荷以偏差率并展示和告警、应请求输出辅助决策结果等步骤。本发明结构简单、成本较低、易于实现，能够提高电网运行分析精度和效率，具有辅助决策功能，在更高层次上实现了电网运行的自动化、智能化，保障电网的安全稳定的运行。

Description

城市电网区域负荷实时分析决策系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种基于实时全景监测城市区域负荷而做出相应分析决策的城市电网区域负荷实时分析决策系统及分析决策方法。

背景技术

城市电网规划工作从电网系统建立之日起至今一直作为电力工作者研究的重点，尤其是在最近几年里，随着“两型”社会的建设和国家农网升级改造步伐的加快，城乡电网规划工作受到高度重视。预测结果的可行性、准确性，不仅会影响到整个城市电网规划工作的质量水平，甚至还会影响整个城市社会经济发展战略目标的制定。如何清楚、直观地了解中心城市各分区的实际用电水平及其历史增长趋势，对各分区负荷进行准确地分析和预测，为电网规划提供依据，是迫切需要解决的问题。

传统的城市区域负荷分析与决策系统通常采用周期计算、报表查询的方式，每天定期从数据库中取得该时刻的城区所属各设备负荷数据（采样频率通常为5分钟一次），由此计算出城区在该时刻的负荷并展示出来。此方法计算出来的结果不能实时反映该区域负荷的运行状况，例如在计算周期内发生了短暂的负荷过载，该方法无法正确予以反映，会给电网安全造成一定的影响；同时，原有系统分析粒度较粗，仅能统计分析某个分区的负荷，而不能具体到分区内的各条线路，也给负载过高时的快速决策带来困难。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种充分利用现有电网调度系统的资源，结构简单、成本较低、易于实现、以实时数据库以及相关组件模块为基础，对电网负荷进行全景全息的实时记录、存储、统计并进行规则定义以及告警，为电网运行提供趋势分析和决策辅助功能的城市电网区域负荷实时分析决策系统及方法，通过使用该系统，能够为城市电网区域负荷的合理规划提供理论依据和决策辅助，提高供电经济效益和社会效益。

本发明的技术方案是：本发明的城市电网区域负荷实时分析决策系统，包括电网调度系统；上述的电网调度系统包括电网外围信息采集装置、串行通信设备、数据采集与通信装置、骨干交换机、实时数据库服务器、数据采集与监视控制服务器、电力系统应用软件服务器、WEB服务器和工作站；

上述的数据采集与通信装置、骨干交换机、实时数据库服务器、数据采集与监视控制服务器、电力系统应用软件服务器、WEB服务器以及工作站通过总线通信互联；电网外围信息采集装置采集电网运行状态信息并经串行通信设备和数据采集与通信装置上传；其特点是：

还包括实时数据库组件应用服务器和关系数据库服务器；上述的实时数据库组件应用服务器和关系数据库服务器通过总线与电网调度系统通信互联；上述的实时数据库服务器中部署有用于动态采集并存储包括城市区域各线路负荷实时/历史数据在内的电网运行数据的实时数据库；实时数据库组件应用服务器内置有包括展示模块、统计模块、分析决策模块、执行模块的应用组件；关系数据库服务器内置有用于存储电网模型的EMS系统。

一种上述的城市电网区域负荷实时分析决策系统的工作方法，包括以下步骤：

①实时数据库服务器的实时数据库动态采集并存储包括城市区域各线路负荷实时/历史数据的电网运行实时数据；

②实时数据库组件应用服务器在实时数据库中建立计算点，建立与区域各线路负荷数据的对应关系；

③当区域内任意一条线路负荷数据发生变化时，实时数据库组件应用服务器通过事件触发的方式，实时计算出该区域总负荷以及偏差率，区域负荷偏差率的计算公式为：

区域负荷偏差率=（区域负荷新值—区域负荷原值）/区域负荷原值×100%；

④实时数据库组件应用服务器使用实时数据库组态工具建立表格和柱状图元，与实时数据库中的计算点进行绑定，当计算点的数值发生变化时，组态工具上的柱状图元随着数值的变化由工作站进行动态展示，并进行实时告警；

⑤实时数据库组件应用服务器根据接收的决策分析请求，对实时数据库存储的完整的负荷数据进行趋势分析，输出相应的辅助决策结果。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的城市电网区域负荷实时分析决策系统，在现有的电网调度系统中，通过增加2个服务器和相应的应用系统即可实现，充分地利用了现有的电网调度系统的资源，结构简单、成本较低、易于实现。（2）本发明的城市电网区域负荷实时分析决策系统，以实时数据库以及相关组件模块为基础，对电网负荷进行全景全息的实时记录、存储、统计，并进行规则的定义以及告警，提供趋势分析和决策辅助功能，能够为电网城区负荷的合理规划提供有效的理论依据和决策辅助。（3）本发明的城市电网区域负荷实时分析决策系统的工作方法，通过建立独立的实时数据库全景保存电网运行所有细节，通过实时变化采样，记录整个电网运行变化的所有细节，实现全景全过程电网运行历史记录、历史/事故反演、精准电网断面分析等功能，使城市区域负荷实时分析与决策系统的应用功能和水平得到大幅度提升，不仅能够实时展示城市各区域的负荷，同时能够显示出区域内各条线路的实时负荷，提高了城市电网运行分析的精度和效率，在更高层次上实现了电网运行的自动化、智能化，保障电网的安全稳定的运行。

附图说明

图1为现有的电网调度系统的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明用于城市分区负荷分析的交互示意图；

图4为利用本发明的城市电网区域负荷实时分析决策系统的工作方法流程图。

上述附图中的附图标记如下：

电网外围信息采集装置1，串行通信设备2，数据采集与通信装置3，骨干交换机4，实时数据库服务器5，数据采集与监视控制服务器6，电力系统应用软件服务器7，WEB服务器8，工作站9；

实时数据库组件应用服务器10，关系数据库服务器11。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，现有的电网调度系统，主要由电网外围信息采集装置1、串行通信设备2、数据采集与通信装置3、骨干交换机4、实时数据库服务器5、数据采集与监视控制服务器6、电力系统应用软件服务器7、WEB服务器8和工作站9组成。

数据采集与通信装置3、骨干交换机4、实时数据库服务器5、数据采集与监视控制服务器6、电力系统应用软件服务器7、WEB服务器8以及工作站9通过总线通信互联。电网外围信息采集装置1用于采集电网相关设备状态及所属厂站等电网信息，其采集的信息通过串行通信设备2和数据采集与通信装置3上传，上传的数据在实时数据库服务器5中存储。

在实时数据库服务器5内部署有实时数据库，用于动态采集并存储电网运行的实时数据，该实时数据包括城市区域各线路负荷实时/历史数据。实时数据库记录全景的城市区域负荷，打破常规分钟级采样的常规弊端（特别是瞬时负荷的记录），完整清晰实时地记录、存储负荷数据；完整的历史记录作为趋势分析和辅助决策的重要数据和理论基础。

见图2，本实施例的城市电网区域负荷实时分析决策系统，在现有的电网调度系统中，增加实时数据库组件应用服务器10和关系数据库服务器11。增加的实时数据库组件应用服务器10和关系数据库服务器11通过总线与现有的电网调度系统通信互联。

使用时，实时数据库组件应用服务器10内置实时数据库应用组件软件系统，该系统包括展示模块、统计模块、分析决策模块、执行模块。实时数据库应用组件模块提供城市分区负荷实时监测展示功能，既可全局展示所有分区的负荷，亦可对每个分区或者重点分区进行实时的单独展示；并提供相应的城市分区的月最大负荷、历史总负荷等统计功能。实时数据库应用组件模块，定义了分区负荷合理范围规则，并且提供告警功能，其根据对分区的月负荷、年负荷的统计确定分区负荷的合理范围，并对负荷范围划分为A、B、C三个等级，其中A：正常负荷，B：超限负荷；C：告警负荷。实时数据库应用组件模块还提供趋势分析和决策功能，其通过对存储的完整的负荷数据进行趋势分析，提供相应的决策辅助，为合理规划提供依据。

关系数据库服务器11内置有用于存储电网模型的EMS系统，作用是将电网数据模型保存在关系库中，将静态的模型与动态的数据分离，在关系库中建立与实时库关系对应表，以便实时库进行测点的采样定义，发挥关系库逻辑结构清晰，实时库存储动态数据效率高等特点，将关系库和实时库进行优势互补。

系统各模块交互图如附图3所示：实时数据库不断地接收分区负荷的实时数据并保存，并且实时进行展示，如果负荷等级为A，表示正常，以绿色展示，如果负荷等级为B，表示超限，用黄色展示，如果负荷登记为C，表示严重超限，需告警重视，用红色展示；

需要对城市分区进行月负荷、年负荷等进行统计时，统计接口发出请求，统计模块接收到请求后，由执行模块与数据库进行交互，数据库将数据返回并进行缓存，缓存的目的是提高统计效率，统计模块收到返回后进行数据的统计（累加等），然后将统计结果返回，界面以曲线或者报表等形式进行展示；

同样，进行趋势分析和预测时，决策分析接口发出请求，决策分析模块接到请求后，由执行模块与数据库交互，数据库返回相应的数据，然后决策分析模块进行计算处理，将结果返回，预测负荷的趋势，从而为规划人员在电网负荷规划时提供数据依据和辅助决策。

本实施例的城市电网区域负荷实时分析决策系统的工作方法，包括以下步骤：

①实时数据库服务器（5）的实时数据库动态采集并存储包括城市区域各线路负荷实时/历史数据的电网运行实时数据；

②实时数据库组件应用服务器（10）在实时数据库中建立计算点，建立与区域各线路负荷数据的对应关系；

③当区域内任意一条线路负荷数据（电流、电压、有功值等）发生变化时，实时数据库组件应用服务器（10）通过事件触发的方式实时计算出该区域总负荷以及偏差率，区域负荷偏差率的计算公式为：

区域负荷偏差率=（区域负荷新值—区域负荷原值）/区域负荷原值×100%；

④实时数据库组件应用服务器（10）使用实时数据库组态工具建立表格和柱状图元，与实时数据库中的计算点进行绑定，当计算点的数值发生变化时，组态工具上的柱状图元随着数值的变化由工作站（9）进行动态展示，并进行实时告警；

⑤实时数据库组件应用服务器（10）根据接收的决策分析请求，对实时数据库存储的完整的负荷数据进行趋势分析，输出相应的辅助决策结果。

综上，本实施例的城市电网区域负荷实时分析决策系统，在现有的电网调度系统中，通过增加2个服务器和相应的应用系统即可实现，充分地利用了现有的电网调度系统的资源，结构简单、成本较低、易于实现；其以实时数据库以及相关组件模块为基础，对电网负荷进行全景全息的实时记录、存储、统计，并进行规则的定义以及告警，提供趋势分析和决策辅助功能，能够为电网城区负荷的合理规划提供有效的理论依据和决策辅助。城市电网区域负荷实时分析决策系统的工作方法，通过建立独立的实时数据库全景保存电网运行所有细节，通过实时变化采样，记录整个电网运行变化的所有细节，实现全景全过程电网运行历史记录、历史/事故反演、精准电网断面分析等功能，使城市区域负荷实时分析与决策系统的应用功能和水平得到大幅度提升，不仅能够实时展示城市各区域的负荷，同时能够显示出区域内各条线路的实时负荷，提高了城市电网运行分析的精度和效率，在更高层次上实现了电网运行的自动化、智能化，保障电网的安全稳定的运行。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种城市电网区域负荷实时分析决策系统，包括电网调度系统；所述的电网调度系统包括电网外围信息采集装置（1）、串行通信设备（2）、数据采集与通信装置（3）、骨干交换机（4）、实时数据库服务器（5）、数据采集与监视控制服务器（6）、电力系统应用软件服务器（7）、WEB服务器（8）和工作站（9）；

所述的数据采集与通信装置（3）、骨干交换机（4）、实时数据库服务器（5）、数据采集与监视控制服务器（6）、电力系统应用软件服务器（7）、WEB服务器（8）以及工作站（9）通过总线通信互联；电网外围信息采集装置（1）采集电网运行状态信息并经串行通信设备（2）和数据采集与通信装置（3）上传；其特征在于：

还包括实时数据库组件应用服务器（10）和关系数据库服务器（11）；所述的实时数据库组件应用服务器（10）和关系数据库服务器（11）通过总线与电网调度系统通信互联；所述的实时数据库服务器（5）中部署有用于动态采集并存储包括城市区域各线路负荷实时/历史数据在内的电网运行数据的实时数据库；实时数据库组件应用服务器（10）内置有包括展示模块、统计模块、分析决策模块、执行模块的应用组件；关系数据库服务器（11）内置有用于存储电网模型的EMS系统。

2.一种由权利要求1所述的城市电网区域负荷实时分析决策系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

①实时数据库服务器（5）的实时数据库动态采集并存储包括城市区域各线路负荷实时/历史数据的电网运行实时数据；

②实时数据库组件应用服务器（10）在实时数据库中建立计算点，建立与区域各线路负荷数据的对应关系；

③当区域内任意一条线路负荷数据发生变化时，实时数据库组件应用服务器（10）通过事件触发的方式，实时计算出该区域总负荷以及偏差率；区域负荷偏差率的计算公式为：

区域负荷偏差率=（区域负荷新值—区域负荷原值）/区域负荷原值×100%；

④实时数据库组件应用服务器（10）使用实时数据库组态工具建立表格和柱状图元，与实时数据库中的计算点进行绑定，当计算点的数值发生变化时，组态工具上的柱状图元随着数值的变化由工作站（9）进行动态展示，并进行实时告警；

⑤实时数据库组件应用服务器（10）根据接收的决策分析请求，对实时数据库存储的完整的负荷数据进行趋势分析，输出相应的辅助决策结果。