CN104967123B - 配电网下间歇性能源消纳监测装置及其监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电网下间歇性能源消纳监测装置及其监测方法，采用预测和在线监测结合，有效解决了间歇式能源并网后电网将出现负荷峰谷差加大、电能质量变差、运行稳定性降低等问题。

Description

配电网下间歇性能源消纳监测装置及其监测方法
技术领域
本发明属于电力智能控制系统领域，具体涉及一种配电网下间歇性能源消纳监测装置及其监测方法。
背景技术
随着电力需求的持续增长，传统能源紧缺不断加深，环境问题日益突出，入分布式电源（DG）大规模并网将成为电网企业面临的挑战，入分布式电源（DG）发电具有间歇性和不确定性，传统配电网已经无法满足由DG、储能系统、可控负荷等组成的间歇性能源系统的需求。
主动配电网系统（ADS），具有组合控制各种分布式能源能力的配电网络，其目的是加大配电网对于间歇性能源的接纳能力，提升配电网资产的利用率、延缓配电网的升级投资以及提高用户的用电质量和供电可靠性。
在ADS中，双向潮流使得诸如风能、太阳能等间歇性能源及负荷预测的不确定性问题进一步加剧，将影响到电网的运行状态和经济性，针对电网中存在的间歇性能源及负荷不确定性问题，现有技术采取以下研究：
1、建立负荷、风速和太阳辐射量的概率模型，并以此得到规划期内风电出力、光伏出力和负荷的平均水平；
2、提出一种多场景分析方法用于解决主动配电网规划中分布式电源和负荷的不确定性问题；
3、建立风速和光照的概率模型，并以各预想场景下风机和光伏出力的数学期望之和作出间歇性电源的输出。
以上研究针对间歇性能源的分散性、不稳定性及发电间歇性，基于主动配电网技术构建了相应的模型，预测了各种预想情况下间歇式能源消纳的情况，但是间歇式能源其发电的随机性、不确定因素太多，仅仅预测仍无法解决有效消纳的问题。
故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种配电网下间歇性能源消纳监测装置及其监测方法，采用预测和在线监测结合，有效解决了间歇式能源并网后电网将出现负荷峰谷差加大、电能质量变差、运行稳定性降低等问题。
技术方案：本发明公开了一种配电网下间歇性能源消纳监测装置，包括
测控单元：包括嵌入式平台、若干监测单元、无线通信模块和控制单元，嵌入式平台上设有供所述监测单元数据传输的端口，且该嵌入式平台通过无线通信模块进行数据传输；和后台服务器，该后台服务器与测控单元的控制单元通过无线通信进行数据传输，监测单元数据输入至嵌入式平台，通过无线通信模块将上述数据传送至后台服务器进行分析处理，后台服务器的分析处理反馈至测控单元，对控制单元进行控制调节。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的控制单元包括分布式电源、可中断负荷、用于控制分布式电源和可中断负荷运行状态的开关站和接入分布式电源和可中断负荷的网络拓扑结构。
本发明还公开了一种采用配电网下间歇性能源消纳监测装置的方法，测控单元通过无线通信网络接收后台服务器下发的调节决策来控制开关站和改变接入分布式电源和可中断负荷的网络拓扑结构，开关站控制分布式电源和可中断负荷运行状态，该测控单元对各监测单元的现场运行状态进行在线监控并实时传送至后台服务器，后台服务器将接收到的实时数据与各约束条件和智能专家库的数据进行比对，根据比对结果后台服务器做出调节决策并将该调节决策通过无线通信网络传送至测控单元进行控制调节，形成不间断监测调控。
所述智能专家库为：采用拉丁超立方抽样对正态分布的分布式电源模型和正态分布的可中断负荷模型进行抽样获得分布式电源可用样本和可中断负荷可用样本，将增量成本作为一致性变量，嵌入到每一个分布式电源可用样本中，当分布式电源可用样本的电力生产总量超过可中断负荷可用样本总量时，减少增量成本，当分布式电源可用样本的电力生产总量低于可中断负荷可用样本总量时，增加增量成本，以此获得不同样本下的运行情况，构成智能专家库。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的分布式电源模型为太阳能和风机的最大出力概率密度函数，所述可中断负荷模型为可中断负荷使用情况的概率分布函数。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的各监测单元的现场运行状态包括网络拓扑结构状态、无功补偿装置运行状态、负荷电压、电流、功率、储能设备的荷电状态。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的各约束条件包括分布式电源输出约束、无功补偿容量约束、电流平衡、支路电流约束、节点电压约束。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的调节决策包括控制分布式电源的无功有功输出、储能设备有功无功输出、可中断负荷调节、无功补偿调节和OLTC分接头位置。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的无线通信网络为4G无线通信网络。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的无线通信网络还设有供手机端使用的接口，后台服务器的各项数据传递到手机端，手机端对各项数据处理后存到手机数据库中，读取数据库中的数据便可显示间歇式能源的消纳情况。
作为本发明的进一步优化，本发明所述的测控单元基于嵌入式平台，各监测单元的实时数据输入至嵌入式平台，所述嵌入式平台与无线通信网络相连。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明采用4G通信对接入的分布式电源进行主动管理，实现分布式电源的高效消纳，使得配电系统能够更加经济稳定的运行。
2、本发明的后台服务器根据采集到的现场运行情况，结合智能专家库，做出决策，改变接入分布式电源和可中断负荷的网络拓扑结构，改变了传统配电网由于存在一次网架薄弱、自动化水平不高、调度方式落后等问题。
3、本发明根据现场采集到的运行情况，综合考虑供电公司收益和污染物排放最优，制定合理实时电价，能够使负荷的峰谷差得到明显的削减。
4、本发明响应国家关于智能电网可再生新能源接入系统的建设，为其提供了可靠性保证，符合当地社会发展的需要，同时实现了循环性经济的目标，具有较强的竞争力，推动技术发展。
附图说明
图1为本发明的框架图。
图2为本发明智能专家库的框架图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明进行详细说明，但同时说明本发明的保护范围并不局限于本实施例的具体范围，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以下实施例均采用配电网下间歇性能源消纳监测装置，该装置包括测控单元和后台服务器，两者之间通过无线网络进行数据传递。
测控单元包括嵌入式平台、若干监测单元、无线通信模块和控制单元，嵌入式平台上设有供监测单元数据传输的端口，及监测单元均接入嵌入式平台，该嵌入式平台通过无线通信模块将监测单元的运行情况传输至后台服务器，该后台服务器与测控单元的控制单元通过无线通信相连。
控制单元包括分布式电源、可中断负荷、用于控制分布式电源和可中断负荷运行状态的开关站和接入分布式电源和可中断负荷的网络拓扑结构。
实施例1
本实施例为采用配电网下间歇性能源消纳监测装置的方法，测控单元对各监测单元的现场运行状态进行在线监控并实时传送至后台服务器，后台服务器将接收到的实时数据与各约束条件和智能专家库的数据进行比对，根据比对结果后台服务器做出调节决策并将该调节决策通过无线通信网络传送至测控单元对控制单元进行调节，包括调节开关站和改变接入分布式电源和可中断负荷的网络拓扑结构，通过开关站来控制分布式电源和可中断负荷运行状态，调节后，测控单元再将各监测单元的现场运行状态传送到后台服务器，以此形成不间断循环监测调控。
如图2所示，本实施例的智能专家库数据构成为：采用拉丁超立方抽样对正态分布的分布式电源模型和正态分布的可中断负荷模型进行抽样获得分布式电源可用样本和可中断负荷可用样本，将增量成本作为一致性变量，嵌入到每一个分布式电源可用样本中，当分布式电源可用样本的电力生产总量超过可中断负荷可用样本总量时，减少增量成本，当分布式电源可用样本的电力生产总量低于可中断负荷可用样本总量时，增加增量成本，以此获得不同样本下的运行情况，构成智能专家库。
本实施例的分布式电源模型为太阳能和风机的最大出力概率密度函数，所述可中断负荷模型为可中断负荷使用情况的概率分布函数，以电力企业的运作成本最小为目标。
本实施例的各监测单元的现场运行状态包括网络拓扑结构状态、无功补偿装置运行状态、负荷电压、电流、功率、储能设备的荷电状态。
本实施例的各约束条件包括分布式电源输出约束、无功补偿容量约束、电流平衡、支路电流约束、节点电压约束。
实施例2：
本实施例与实施例1区别在于：本实施例调节决策包括控制分布式电源的无功有功输出、储能设备有功无功输出、可中断负荷调节、无功补偿调节和OLTC分接头位置。
实施例3：
本实施例与实施例1区别在于：本实施例采用的无线通信网络为4G无线通信网络。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例的无线通信网络还设有供手机端使用的接口，后台服务器的各项数据传递到手机端，手机端对各项数据处理后存到手机数据库中，读取数据库中的数据便可显示间歇式能源的消纳情况。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：包括 测控单元，包括嵌入式平台、若干监测单元、无线通信模块和控制单元，所述嵌入式平台上设有供所述监测单元数据传输的端口，且该嵌入式平台通过无线通信模块和后台服务器进行数据传输；和 后台服务器，该后台服务器与测控单元的控制单元通过无线通信进行数据传输；
所述控制单元包括分布式电源、可中断负荷、用于控制分布式电源和可中断负荷运行状态的开关站和接入分布式电源和可中断负荷的网络拓扑结构；测控单元通过无线通信网络接收后台服务器下发的调节决策来控制开关站和改变接入分布式电源和可中断负荷的网络拓扑结构，开关站控制分布式电源和可中断负荷运行状态，该测控单元对各监测单元的现场运行状态进行在线监控并实时传送至后台服务器，后台服务器将接收到的实时数据与各约束条件和智能专家库的数据进行比对，根据比对结果后台服务器做出调节决策并将该调节决策通过无线通信网络传送至测控单元进行控制调节；
所述智能专家库为：采用拉丁超立方抽样对正态分布的分布式电源模型和可中断负荷模型进行抽样获得分布式电源可用样本和可中断负荷可用样本，将增量成本作为一致性变量，嵌入到每一个分布式电源可用样本中，当分布式电源可用样本的电力生产总量超过可中断负荷可用样本总量时，减少增量成本，当分布式电源可用样本的电力生产总量低于可中断负荷可用样本总量时，增加增量成本，以此获得不同样本下的运行情况，构成智能专家库。
2.根据权利要求1所述的配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：所述分布式电源模型为太阳能和风机的最大出力概率密度函数，所述可中断负荷模型为可中断负荷使用情况的概率分布函数。
3.根据权利要求1所述的配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：所述各监测单元的现场运行状态包括网络拓扑结构状态、无功补偿装置运行状态、负荷电压、电流、功率、储能设备的荷电状态。
4.根据权利要求1所述的配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：所述各约束条件包括分布式电源输出约束、无功补偿容量约束、电流平衡、支路电流约束、节点电压约束。
5.根据权利要求1所述的配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：调节决策包括控制分布式电源的无功有功输出、储能设备有功无功输出、可中断负荷调节、无功补偿调节和OLTC分接头位置。
6.根据权利要求1所述的配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：所述无线通信网络为4G无线通信网络。
7.根据权利要求1或6所述的配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：所述无线通信网络还设有供手机端使用的接口。
8.根据权利要求1或3所述的配电网下间歇性能源消纳监测装置，其特征在于：所述测控单元基于嵌入式平台，各监测单元的实时数据输入至嵌入式平台，所述嵌入式平台与无线通信网络相连。
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