CN105914888A - 一种电力电网运行状态监控与通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力电网运行状态监控与通信系统及方法，监控系统包括采集客户端、终端服务器、数据存储器及数据采集节点，数据采集节点包括信号收发器、地理信息处理器、信号控制器；信号收发器获取设定区域内的若干个信号，通过地理信息处理器中的信号强度最大值来决定此信号的位置信息，随后通过信号控制器来处理信号并通过信号收发器发送至采集客户端，其通信系统包括电力信息处理单元、电力信息通信单元、电力信息获取单元和隔离单元；隔离单元包括下向隔离单元和反向隔离单元。本发明提供的系统及方法，采用监控系统之间通过电力信息通信单元和隔离单元进行信息交互，确保电力信息传输交互安全，实现电力信息传输的可靠性、完整性、保密性和不可抵赖性。

Description

一种电力电网运行状态监控与通信系统及方法

技术领域

本发明涉及电力电网监测与通信技术领域，具体涉及一种电力电网运行状态监控与通信系统及方法。

背景技术

随着信息时代的发展，人们更加关注数字化电网和分布式能源，正在努力将信息革命和新能源革命在电力行业整合起来形成新一代的智能电网。智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21 世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

许多年来人们在幻想人类将建造一个将能源资源开发、输送、库存、转换( 发电)、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其他用能设施，通过数字化信息网络系统连接在一起，通过智能化控制使整个系统得以优化。这一系统将充分利用各种能源资源，特别是利用低碳的天然气、风光水等可再生能源、核能、以及各种废弃的资源等，靠分布式能源系统，能源梯级利用系统、蓄能系统和蓄电交通系统等组合优化配置，实现精确供能，对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到一个全新的水平，污染与温室气体排放降低到一个环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益到达到一种合理而有利的状态。未来智能电网对信息交互平台方面的技术要求会更高，依赖性也会更强。申请号为2009101893440 的专利公开了一种具有安全认证的电网信息交互方法及系统，提供与用电负荷连接的用电负荷代理模块；提供与分布式能源连接的分布式能源代理模块，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网；提供连接在微网与骨干网之间的接口智能代理模块，该接口智能代理模块管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息；该用电负荷代理模块与该分布式能源代理模块进行信息交互；该分布式能源代 理模块之间进行信息交互；该分布式能源代理模块与该接口智能代理模块进行信息交互。但是该专利在通信网和电网之间的数据传输仍存在安全风险。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种实现与现有系统的互补，集调度所需功能于一体，且能实现电力信息传输的可靠性、完整性、保密性和不可抵赖性的电力电网运行状态监控与通信系统及方法。

技术方案：本发明所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，包括若干个监控系统，所述监控系统包括采集客户端、终端服务器和数据存储器，其中采集客户端通过连接一个区域内各个电网变电设备来获取其220KV 变电设备无功电压、安稳限额、220KV 主变N‐1 状态或电网非正常状态信号，且连接至所述终端服务器，数据存储器与终端服务器连接；还包括与所述采集客户端连接的数据采集节点，它包括一个信号收发器，用于接收其周围的一个设定区域内的所述220KV 变电设备无功电压、安稳限额、220KV 主变N‐1 状态或电网非正常状态信号；一个地理信息处理器，用于确认所述设定区域内的新变电设备的位置信息；一个信号控制器，用于对来自所述设定区域内的全部变电设备的所述220KV 变电设备无功电压、安稳限额、220KV 主变N‐1 状态或电网非正常状态信号进行数据处理；其中，信号收发器分别连接至信号控制器和地理信息处理器，通过信号收发器获取所述设定区域内的若干个信号，通过地理信息处理器中对应于信号强度最大值来决定此信号的位置信息，随后通过所述信号控制器来处理所接收到的信号并通过信号收发器发送至采集客户端；

所述数据采集节点对新变电设备的信号获取是通过与其地理位置最接近的已知变电设备以电力线载波方式或无线方式获得，其中所述已知变电设备的地理位置信息是预设于所述地理信息处理器的一个可读存储介质中；

还包括一个终端服务器连接的输出装置，用于对来自所述数据采集节点的数据进行可视化的显示；

所述地理信息处理器是由一个GPS 接收器和处理芯片耦合组成；

所述终端服务器包括：一个处理器，设计用以获取来自数据采集节点的无功功率和有功功率值，通过来进行判定变电设备的无功电压状态，其中λ 为功率因数，P 有功功率值，Q 无功功率值；至少监测电网输电线稳定性，电网输电线线损或电网输电线能效，根据220kV 主变N-1 状态分析进行分类处理，其中所述分类处理包括了1 类满足N-1，2 类不满足N-1，过流倍数为1-1.3，3 类过流倍数为1.3-1.5 以及4 类过流倍数为超1.5倍；

所述监控系统相互之间通过通信系统通讯连接，所述通信系统包括电力信息处理单元、电力信息通信单元、隔离单元和电力信息获取单元；所述隔离单元包括正向隔离单元和反向隔离单元；所述电力信息获取单元向所述电力信息通信单元单向传输电力信息时采用所述正向隔离单元；所述电力信息通信单元向所述电力信息获取单元单向传输电力信息时采用反向隔离单元；所述电力信息获取单元包括与用电设备相连的用电设备信息获取模块、与发电设备相连的发电设备信息获取模块、与输电设备相连的输电设备信息获取模块和与配电设备相连的配电设备信息获取模块；

所述电力信息处理单元用于存储和处理智能电网中的各种电力信息；

所述电力信息获取单元用于获取发电设备、输电设备、配电设备和用电设备的电力信息，并将获取到的电力信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元与所述电力信息处理单元进行交互；

所述用电设备信息获取模块进一步用于将用电设备的用电需求和用电设备的类别信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元传输到所述电力信息处理单元，并接收所述电力信息处理单元发送的功率、电价及配电情况；

所述发电设备信息获取模块进一步用于获取所述电力信息处理单元汇总的某区域内的多个用电设备的用电申请得出的总用电需求，并判断所述发电设备的总发电量是否能够满足总用电需求，如果能满足总用电需求，则将发电信息传送到所述电力信息处理单元，并控制发电设备将能源传递给与所述发电设备相连的输电设备；如果不能满足用电需求，则将不能满足信息发送给所述电力信息处理单元。

进一步的，所述正向隔离单元包含分别设置在其内部和外部的两个网卡，所述的两个网卡在正向隔离单元内部采用非网络连接，且只允许数据单向传输。

进一步的，所述正向隔离单元采用基于证书的管理人员认证方式。

进一步的，所述反向隔离单元只在需要从所述电力信息通信单元向所述电力信息获取单元传输电力信息时才临时开通，电力信息传输完毕后就立即关闭。

进一步的，当从所述电力信息通信单元向所述电力信息获取单元单向传输电力信息时，所述反向隔离单元采取签名认证和数据过滤措施。

进一步的，所述发电信息包括发电方式和电能可靠性，所述发电方式为太阳能发电、 风能发电、水能发电、天然气发电和核能发电中任意一种或多种组合。

进一步的，所述输电设备信息获取模块用于将输电信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，并控制输电设备将能源传递给与所述输电设备相连的配电设；所述输电信息包括电压、电流和相位。

进一步的，所述配电设备信息获取模块接收所述电力信息处理单元从输电设备信息获取模块获取的输电信息，并将配电信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元传给电力信息处理单元，同时控制所述配电设备将能源传递给与所述配电设备相连的用电设备。

本发明还公开了一种电力电网运行状态监控与通信方法：

提供与发电设备、输电设备、配电设备及用电设备分别相连的电力信息获取单元，且提供电力信息通信单元、隔离单元和电力信息处理单元，所述电力信息处理单元通过所述电力信息通信单元和隔离单元与所述电力信息获取单元进行电力信息交互，并存储和处理智能电网中的各种电力信息；所述电力信息获取单元包括与用电设备相连的用电设备信息获取模块、与发电设备相连的发电设备信息获取模块、与输电设备相连的输电设备信息获取模块和与配电设备相连的配电设备信息获取模块；所述电力信息处理单元通过所述电力信息通信单元和隔离单元与所述电力信息获取单元进行电力信息交互还包括：

步骤S20，所述用电设备信息获取模块将用电设备的用电需求通过所述隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元；

步骤S21，所述电力信息处理单元汇集某区域内多个用电设备的用电需求得出总用电需求，并将总用电需求传给发电设备信息获取模块；

步骤S22，所述发电设备信息获取模块将所有发电设备的总发电量与总用电需求比较，判断总发电量是否能够满足总用电需求，如果是，则执行步骤S23，如果否，则执行步骤S27；

步骤S23，所述发电设备信息获取模块将发电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元并控制发电设备将能源传递给与所述发电设备相连的输电设备；

步骤S24，所述输电设备信息获取模块将输电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，并控制输电设备将能源传递给与输电设备相连的配电设备；

步骤S25，所述配电设备信息获取模块接收所述电力信息处理单元获取的所述输电信息再将配电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所 述电力信息处理单元，并控制所述配电设备将能源传递给与配电设备相连的用电设备；

步骤S26，所述电力信息处理单元块将获取的所述配电信息通过电力信息通信单元和隔离单元传给所述用电设备信息获取模块，然后结束；

步骤S27，所述发电设备信息获取模块将发电设备总发电量不能满足总用电需求信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，所述电力信息处理单元根据用电申请的级别进行分配能源，分配到能源的用电设备执行步骤S22 至S26，并将不满足的信息传给未分配到能源的用电设备的用电设备信息获取模块。

10. 如权利要求9 所述的一种电力电网运行状态监控与通信方法，其特征在于，所述步骤S23 中所述发电信息包括发电方式和电能可靠性；步骤S24 中所述输电信息包括电压、电流和相位；步骤S25 中所述配电信息包括功率和电价。

有益效果：本发明所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统及方法，实现了与现有系统的互补，集调度所需功能于一体，且能实现电力信息传输的可靠性、完整性、保密性和不可抵赖性。

附图说明

图1为本发明监控系统的原理结构框图；

图2为本发明通信系统原理结构框图；

图3为本发明的通信方法流程示意图。

具体实施方式

图1 为本发明监控系统主要框图，示意性绘示出电力系统电网运行状态监控与分析系统，其中包含了采集客户端1、终端服务器2 和数据存储器3。采集客户端1 通过连接一个区域内各个电网变电设备来获取其220KV 变电设备无功电压、安稳限额、220KV 主变N-1状态或电网非正常状态信号，且连接至所述终端服务器2，数据存储器3 与终端服务器2 连接，进一步包括与所述采集客户端1 连接的数据采集节点4，它包括一个信号收发器41，用于接收其周围的一个设定区域内的所述信号；一个地理信息处理器42，用于确认所述设定区域内的新变电设备的位置信息；一个信号控制器43，用于对来自所述预设区域内的全部变电设备的所述信号进行数据处理；其中，信号收发器41 分别连接至信号控制器43 和地理信息处理器42，通过信号收发器41 获取所述设定区域内的若干个信号，通过地理信息处理器42 中的信号强度最大值来决定此信号的位置信息，随后通过所述信号控制器43 来处理所接收到的信号并通过信号信号收发器41 发送至采集客户端1。

在一个实施例中，所述数据采集节点4 对来自所述新变电设备的信号获取是通过与此新变电设备的地理位置最接近的已知变电设备处以电力线载波方式或无线方式获得，其中所述已知变电设备的地理位置信息是预设于所述地理信息处理器42 的一个可读存储介质中。

在一个实施例中，进一步包括一个输出装置5，用于对来自所述数据采集节点4 的数据进行可视化的显示。

在一个实施例中，所述地理信息处理器42 是由一个GPS 接收器和处理芯片组成。

在一个实施例中，在地理接线图上通过多状态变量及对开关闸刀状态进行自动辨识，对线路设定相应的不同程度的报警门槛值，不同情形以颜色来区分，如有线路停役为白色、线路过载为黄色并闪烁等等，实现220kV 线路，220kV 厂站及下属变电站非正常方式及异常情况的显示。并集中稳定限额设定监视模块、主变N-1 告警、智能分析、限电总加计算模块及220kV 变电所无功、电压监控模块于一体，后三项功能通过功能复设定及数据存储再读取实现具体情况的查阅。这一设计有如下优点：

1）目前使用的监控系统上虽然有监控功能，但不同功能分布在不同的子界面，无法在同一主界面对各子界面数据进行实时监控，因此在某一时刻只能监视一个界面数据。

2）可以实时、直观地查看各变联络线的运行状态、负荷过载情况，当电网出现异常时调度人员能够及时知晓；同时通过颜色区分电网运行的不同情况，使得调度人员对目前电网运行状态情况更加一目了然。

3）避免交接班时对电网运行方式交接不清楚或遗漏的情况发生。

对220kV 主变进行N-1 状态分析，具体分为4 类，1 类满足N-1，2 类不满足N-1，过流倍数为1-1.3，3 类过流倍数为1.3-1.5，4 类为超1.5 倍。并根据各主变的允许过流倍数及对应的允许过流时间给出策略。根据分析结果，若超1-1.3 倍，黄色闪烁，1.3-1.5 倍粉色闪烁，同时显示各主变的220Kv 开关状态、主变负荷及容量，当N-1 真实发生能追忆记录N-1 前的起始负荷倍数，并显示N-1 后可持续时间，可持续时间能自动倒计时显示。

当主变严重过载需要限电时，只需在事故限电序位表中勾选相关的线路可以总加限电的总加数，避免多限电或少限电，通过计算快速地提供总加负荷给调度员进行事故处理。辅助调度员紧急处理此类故障，在发生主变N-1 时，在保证电网稳定及避免运行设备不过载的前提下，最大程度地实现限电精细化，避免不必要的停电损失。

目前调度自动化系统也提供了主变N-1 监视功能，但缺乏对主变N-1 过载程度、过负荷可持续时间以及限电策略进行分析。综上分析，本发明提供的主变N-1 监控方法有以下优势：

1) 简捷地反映了各220kV 主变N-1 情况、过负荷的严重程度及不同类型的主变可以持续运行的时间；

2) 当主变不允许超载或主变N-1 故障时，提供了限电策略，帮助调度员迅速控制负荷，有效地保证了电网的可靠稳定运行和设备的安全。

电网主网架（220kV/500kV）中某些线路、主变等设备停役可能会引起其他运行设备的过载，超过规定的安全稳定限额，使得电网安全稳定运行受到很大考验，因此对该种情况下能够提供风险预警是必要的。不同的检修运行方式对应不同的控制策略及不同的限额，目前需通过自动化人员在监控系统添加，缺少灵活性及自主性，当人员忙或夜间方式因故障变化时不能及时添加或更新监控限额。通过读取海迅数据库中的测点，使用VB 编程实现稳定限额监视内容及算法的自由设置。

当前系统中只具有对变电所无功、力率的单一监控功能，在告警、决策功能方面存在不足，同时AVC 系统在控制策略方面也存在缺陷，造成部分220kV 变电所力率考核点不合格。所以需要为当值调度员提供一套专门针对220kV 变电所无功、电压的监控系统，当力率考核不合格时能准确给出告警信息，同时提醒调度员及时采取应对措施，保证力率、电压恢复至合格范围内。同时要求实现电容器投切次数显示及长时间力率异常的短信报警功能。

该模块功能如下1）无功、力率监视2）力率告警判断3）电容器动作次数显示4）越限持续时间、合格率统计5）语音告警6）长期电压力率越线短信发送提醒7）历史告警记录查询8）统计报表查询9）浮动曲线图显示等多种功能。

其中电容器动作次数能显示电容器一天的动作次数，达到设定的最大次数时AVC闭锁，提醒调控员需加强监控，手动调整。

在一个实施例中，通过发短信功能，软件能自动将定制的告警信息发送至选中人员，在有特殊需要也可以采用手动发送功能，将人工编制的短信内容发送给选中人员。

在一个实施例中，系统架构可分为采集层、通信层、数据层、应用层等多个层次，分别承担不同的功能。为实现采集大量电网实时数据，本发明采用海迅数据库，客户端工具及Visual Basic 作为开发工具。海迅实时数据库提供了清晰、精确的电网测点数据，同时使用完全符合Microsoft Windows用户接口标准的客户端开发功能以便实现用户特殊需求的开发。

在一个实施例中，客户端（主界面）通过主变设置、线路设置按钮可以实现对线路、主变限额的增加、修改，并存入原始数据库EXCEL 表格，当有稳定限额要求时，选择相应设备并根据需要自行编辑算式，结构输出到客户端（主界面）显示。

在一个实施例中，程序从数据库读取各变220kV 侧无功、有功值，根据，其中λ 为功率因数，P 有功，Q 无功。当计算结果不合格时，声、光告警提醒调度人员，短信发送至相关人员，调度员可以通过查看界面具体情况，如电容器投退组数、次数、不合格时间来决定是够人工干预及投退哪组电容器。

例如，在一个OLED 显示器5 上可以紫色、蓝色、红色分别代表不同电压等级的线路，白色为停役状态，黄色为非正常。各变电站（例如以圆圈表示）及各变电站之间联络线两侧均布置开关，开关量设为多状态量并设正常状态为初始状态量，开关状态直接读取海迅数据库的实时开关状态，每五分钟刷新一次（可以设置更短），当开关状态改变且与初始状态量不一致时，开关闪烁。若两变电站侧之间开关分位，为非正常状态，开关变色闪烁。各变的不正常方式通过检索站内所有开关位置状态来实现，当出现与初始状态不符时，主界面上变电站的颜色变为黄色。

如图2 所示，为本实施例的一种电力电网运行状态监控系统之间相互通讯的通信系统，该系统包括电力信息处理单元、电力信息通信单元、电力信息获取单元和隔离单元。隔离单元包括正向隔离单元和反向隔离单元。电力信息获取单元向电力信息通信单元单向传输电力信息时采用正向隔离单元，电力信息通信单元向电力信息获取单元单向传输电力信息时采用反向隔离单元。电力信息获取单元包括与用电设备相连的用电设备信息获取模块、与发电设备相连的发电设备信息获取模块、与输电设备相连的输电设备信息获取模块和与配电设备相连的配电设备信息获取模块。

电力信息获取单元为含有安全芯片、安全密钥、可执行密码算法的计算机。一实施例中，安全芯片为专用密码算法芯片或运行密码算法软件的通用处理器。其中，该安全芯片集成在计算机系统中，并通过密钥对信息进行加密或解密处理。通用处理器为可执行密码算法的数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP) 或采用ARM(AdvancedRISC Machines)，无内部互锁流水级的微处理器(Microprocessorwithoutinterlockedpiped stages，简称MIPS) 或TI(Texas Instruments) 等为内核的嵌入式系统；密码算法可以是对称算法，也可以是非对称算法。在每一个发电设备、输电设备、配电设备和用电设备中，分别对应连接一个发电设备信息获取模块、输电设备信息获取模块、配电设备信息获取模块和用电设备信息获取模块，用于采集每一个发电设备、输电设备、配电设备和用电设备的相关电力信息，并将发电信息通过隔离单元和电力信息通信单元与电力信息处理单元交互，该发电信息包括发电方式、电能可靠性、有功功率、无功功率、不同级别的用户信息、电流和电压等。其中，隔离单元中的正向隔离单元包含分别设置在其内部和外部的两个网卡，该两个网卡在正向隔离单元内部采用非网络连接，且只允许数据单向传输，在本实施例中，正向隔离单元采用基于证书的管理人员认证方式。反向隔离单元只在需要从电力信息通信单元向电力信息获取单元传输电力信息数据时才临时开通，数据传输完毕后就立即关闭，从而保证数据通信的绝对安全。当从电力信息通信单元向电力信息获取单元传输数据时，反向隔离单元采取签名认证和数据过滤措施，实现电力信息传输的可靠性、完整性、保密性和不可抵赖性。其中，不可抵赖性是指采用某种机制，使人们不能否认发送信息的行为和信息内容，一般采用数字证书机制进行数字签名和时间戳保证信息的抗抵赖。

用电设备信息获取模块与用电设备相连，用于通过隔离单元和电力信息通信单元与电力信息处理单元进行电力信息交互。用电设备信息获取模块进一步用于将用电设备的用电需求、用电设备的类别等相关电力信息通过隔离单元和电力信息通信单元传输到电力信息处理单元，并接收电力信息处理单元发送的功率、电价及配电情况等电力信息反馈给用户。该用电设备与配电设备相连，接收配电设备分配的能源。发电设备信息获取模块与发电设备相连，用于通过隔离单元和电力信息通信单元与电力信息处理单元进行电力信息交互。

一实施例中，发电设备信息获取模块用于通过隔离单元和电力信息通信单元获取电力信息处理单元汇总某区域内的多个用电设备的用电申请得出的总用电需求，并判断发电设备的总发电量是否能够满足总用电需求，如果能满足总用电需求，则将发电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传送到电力信息处理单元，同时控制发电设备将能源传递给输电设备；如果不能满足用电需求，则将不能满足信息发送给电力信息处理单元，电力信息处理单元将根据用电申请的级别选择优选满足哪些用电需求，并将不满足需求的信息传给未能满足需求的用电设备信息获取模块。其中，发电设备与输电设备相连，发电信息包括发电的方式，如太阳能、风能、水能、天然气、核能等其中一种或多种组合发电；电的可靠性等。另外，用电申请的级别根据用电的重要性确定的，如工业用电申请级别比居民用电申请级别要高，当总发电量不能满足用电申请需求时，优先满足工业用电的申请。

输电设备信息获取模块与输电设备相连，用于通过隔离单元和电力信息通信单元与电力信息处理单元进行电力信息交互。输电设备信息获取模块用于将输电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传送给电力信息处理单元。其中，输电信息包括电压、电流、相位、有功功率、无功功率等。输电设备与配电设备相连，输电设备信息获取模块控制输电设备将能源传递给配电设备。配电设备信息获取模块与配电设备相连，用于通过隔离单元和电力信息通信单元与电力信息处理单元进行电力信息交互。配电设备信息获取模块接收电力信息处理单元 从输电设备信息获取模块获取的输电信息，并将功率、电价等信息传给电力信息处理单元，同时控制配电设备将能源发给用电设备。其中，配电设备与用电设备相连。电力信息处理单元用于存储和处理智能电网中的各种电力信息并与智能电网中电力信息获取单元进行电力信息交互。所述电力信息包括发电方式、电能可靠性、有功功率、无功功率、不同级别的用户信息、电流、电压、相位、电价等。

图3为本发明的通信方法流程示意图，该方法包括步骤：

提供与发电设备、输电设备、配电设备及用电设备分别相连的电力信息获取单元，且提供电力信息通信单元、隔离单元和电力信息处理单元，所述电力信息处理单元通过所述电力信息通信单元和隔离单元与所述电力信息获取单元进行电力信息交互，并存储和处理智能电网中的各种电力信息；所述电力信息获取单元包括与用电设备相连的用电设备信息获取模块、 与发电设备相连的发电设备信息获取模块、与输电设备相连的输电设备信息获取模块和与配电设备相连的配电设备信息获取模块；所述电力信息处理单元通过所述电力信息通信单元和隔离单元与所述电力信息获取单元进行电力信息交互还包括：

步骤S20，所述用电设备信息获取模块将用电设备的用电需求通过所述隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元。

步骤S21，所述电力信息处理单元汇集某区域内多个用电设备的用电需求得出总用电需求，并将总用电需求传给发电设备信息获取模块。

步骤S22，所述发电设备信息获取模块将所有发电设备的总发电量与总用电需求比较，判断总发电量是否能够满足总用电需求，如果是，则执行步骤S23，如果否，则执行步骤S27。

步骤S23，所述发电设备信息获取模块将发电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元并控制发电设备将能源传递给与所述发电设备相连的输电设备；其中，发电信息包括发电方式，如太阳能、风能、水能、天然气、核能等发电。

步骤S24，所述输电设备信息获取模块将输电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，并控制输电设备将能源传递给与输电设备相连的配电设备。

步骤S25，所述配电设备信息获取模块接收所述电力信息处理单元获取的所述输电信息再将配电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，并控制所述配电设备将能源传递给与配电设备相连的用电设备；其中，配电信息包括功率、电价等。

步骤S26，所述电力信息处理单元块将获取的所述配电信息通过电力信息通信单元和隔离单元传给所述用电设备信息获取模块，然后结束。

步骤S27，所述发电设备信息获取模块将发电设备总发电量不能满足总用电需求信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，所述电力信息处理单元根据用电申请的级别进行分配能源，分配到能源的用电设备执行步骤S22 至S26，并将不满足的信息传给未分配到能源的用电设备的用电设备信息获取模块。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：包括若干个监控系统，所述监控系统包括采集客户端、终端服务器和数据存储器，其中采集客户端通过连接一个区域内各个电网变电设备来获取其220KV 变电设备无功电压、安稳限额、220KV 主变N‐1 状态或电网非正常状态信号，且连接至所述终端服务器，数据存储器与终端服务器连接；还包括与所述采集客户端连接的数据采集节点，它包括一个信号收发器，用于接收其周围的一个设定区域内的所述220KV 变电设备无功电压、安稳限额、220KV 主变N‐1 状态或电网非正常状态信号；一个地理信息处理器，用于确认所述设定区域内的新变电设备的位置信息；一个信号控制器，用于对来自所述设定区域内的全部变电设备的所述220KV 变电设备无功电压、安稳限额、220KV 主变N‐1 状态或电网非正常状态信号进行数据处理；其中，信号收发器分别连接至信号控制器和地理信息处理器，通过信号收发器获取所述设定区域内的若干个信号，通过地理信息处理器中对应于信号强度最大值来决定此信号的位置信息，随后通过所述信号控制器来处理所接收到的信号并通过信号收发器发送至采集客户端；

所述数据采集节点对新变电设备的信号获取是通过与其地理位置最接近的已知变电设备以电力线载波方式或无线方式获得，其中所述已知变电设备的地理位置信息是预设于所述地理信息处理器的一个可读存储介质中；

还包括一个终端服务器连接的输出装置，用于对来自所述数据采集节点的数据进行可视化的显示；

所述地理信息处理器是由一个GPS 接收器和处理芯片耦合组成；

所述终端服务器包括：一个处理器，设计用以获取来自数据采集节点的无功功率和有功功率值，通过来进行判定变电设备的无功电压状态，其中λ 为功率因数，P 有功功率值，Q 无功功率值；至少监测电网输电线稳定性，电网输电线线损或电网输电线能效，根据220kV 主变N-1 状态分析进行分类处理，其中所述分类处理包括了1 类满足N-1，2 类不满足N-1，过流倍数为1-1.3，3 类过流倍数为1.3-1.5 以及4 类过流倍数为超1.5倍；

所述监控系统相互之间通过通信系统通讯连接，所述通信系统包括电力信息处理单元、电力信息通信单元、隔离单元和电力信息获取单元；所述隔离单元包括正向隔离单元和反向隔离单元；所述电力信息获取单元向所述电力信息通信单元单向传输电力信息时采用所述正向隔离单元；所述电力信息通信单元向所述电力信息获取单元单向传输电力信息时采用反向隔离单元；所述电力信息获取单元包括与用电设备相连的用电设备信息获取模块、与发电设备相连的发电设备信息获取模块、与输电设备相连的输电设备信息获取模块和与配电设备相连的配电设备信息获取模块；

所述电力信息处理单元用于存储和处理智能电网中的各种电力信息；

所述电力信息获取单元用于获取发电设备、输电设备、配电设备和用电设备的电力信息，并将获取到的电力信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元与所述电力信息处理单元进行交互；

所述用电设备信息获取模块进一步用于将用电设备的用电需求和用电设备的类别信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元传输到所述电力信息处理单元，并接收所述电力信息处理单元发送的功率、电价及配电情况；

所述发电设备信息获取模块进一步用于获取所述电力信息处理单元汇总的某区域内的多个用电设备的用电申请得出的总用电需求，并判断所述发电设备的总发电量是否能够满足总用电需求，如果能满足总用电需求，则将发电信息传送到所述电力信息处理单元，并控制发电设备将能源传递给与所述发电设备相连的输电设备；如果不能满足用电需求，则将不能满足信息发送给所述电力信息处理单元。

2.根据权利要求1所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：所述正向隔离单元包含分别设置在其内部和外部的两个网卡，所述的两个网卡在正向隔离单元内部采用非网络连接，且只允许数据单向传输。

3.如权利要求1或2所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：所述正向隔离单元采用基于证书的管理人员认证方式。

4.如权利要求1 所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：所述反向隔离单元只在需要从所述电力信息通信单元向所述电力信息获取单元传输电力信息时才临时开通，电力信息传输完毕后就立即关闭。

5.如权利要求4 所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：当从所述电力信息通信单元向所述电力信息获取单元单向传输电力信息时，所述反向隔离单元采取签名认证和数据过滤措施。

6.如权利要求1 所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：所述发电信息包括发电方式和电能可靠性，所述发电方式为太阳能发电、 风能发电、水能发电、天然气发电和核能发电中任意一种或多种组合。

7.如权利要求1 所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：所述输电设备信息获取模块用于将输电信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，并控制输电设备将能源传递给与所述输电设备相连的配电设；所述输电信息包括电压、电流和相位。

8.如权利要求1 所述的一种电力电网运行状态监控与通信系统，其特征在于：所述配电设备信息获取模块接收所述电力信息处理单元从输电设备信息获取模块获取的输电信息，并将配电信息通过所述隔离单元和电力信息通信单元传给电力信息处理单元，同时控制所述配电设备将能源传递给与所述配电设备相连的用电设备。

9.一种电力电网运行状态监控与通信方法，其特征在于：

提供与发电设备、输电设备、配电设备及用电设备分别相连的电力信息获取单元，且提供电力信息通信单元、隔离单元和电力信息处理单元，所述电力信息处理单元通过所述电力信息通信单元和隔离单元与所述电力信息获取单元进行电力信息交互，并存储和处理智能电网中的各种电力信息；所述电力信息获取单元包括与用电设备相连的用电设备信息获取模块、与发电设备相连的发电设备信息获取模块、与输电设备相连的输电设备信息获取模块和与配电设备相连的配电设备信息获取模块；所述电力信息处理单元通过所述电力信息通信单元和隔离单元与所述电力信息获取单元进行电力信息交互还包括：

步骤S20，所述用电设备信息获取模块将用电设备的用电需求通过所述隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元；

步骤S21，所述电力信息处理单元汇集某区域内多个用电设备的用电需求得出总用电需求，并将总用电需求传给发电设备信息获取模块；

步骤S22，所述发电设备信息获取模块将所有发电设备的总发电量与总用电需求比较，判断总发电量是否能够满足总用电需求，如果是，则执行步骤S23，如果否，则执行步骤S27；

步骤S23，所述发电设备信息获取模块将发电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元并控制发电设备将能源传递给与所述发电设备相连的输电设备；

步骤S24，所述输电设备信息获取模块将输电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，并控制输电设备将能源传递给与输电设备相连的配电设备；

步骤S25，所述配电设备信息获取模块接收所述电力信息处理单元获取的所述输电信息再将配电信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所 述电力信息处理单元，并控制所述配电设备将能源传递给与配电设备相连的用电设备；

步骤S26，所述电力信息处理单元块将获取的所述配电信息通过电力信息通信单元和隔离单元传给所述用电设备信息获取模块，然后结束；

步骤S27，所述发电设备信息获取模块将发电设备总发电量不能满足总用电需求信息通过隔离单元和电力信息通信单元传给所述电力信息处理单元，所述电力信息处理单元根据用电申请的级别进行分配能源，分配到能源的用电设备执行步骤S22 至S26，并将不满足的信息传给未分配到能源的用电设备的用电设备信息获取模块。

10.如权利要求9 所述的一种电力电网运行状态监控与通信方法，其特征在于，所述步骤S23 中所述发电信息包括发电方式和电能可靠性；步骤S24 中所述输电信息包括电压、电流和相位；步骤S25 中所述配电信息包括功率和电价。