CN106300667A - 一种台区网格虚拟机组的量测调控系统、量测及调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配用电量测领域，具体涉及一种台区网格虚拟机组的量测调控系统,包括台区网格虚拟机组、路由集中器和数据融合服务器，该台区网格虚拟机组用于量测流经的电能流的电能信息并发送到路由集中器中，该路由集中器用于将电能信息传输到数据融合服务器中，该数据融合服务器对配用电网络进行调控。本发明还涉及一种台区网格虚拟机组的量测方法及调控方法。本发明通过设计一种台区网格虚拟机组的量测调控系统、量测方法及调控方法，将过去所忽视的复杂的用户侧数十万分布式能源资源的运行与控制工作，简化为简单的量测调控系统的运行与控制工作，便于实现将数量庞大的用户侧分布式能源资源引入到电力系统运行与控制中。
Description
技术领域
本发明涉及配用电量测领域，具体涉及一种台区网格虚拟机组的量测调控系统、量测方法及调控方法。
背景技术
近年来，能源短缺问题和环境污染问题日益严峻，对人类正常生产和生活带来巨大的影响。为有效应对能源与环境危机，实现可持续发展，积极推动新能源发电、提高用能效率、促进节能降耗已成为当今社会的重中之重。
在电力领域，能源从发电厂经由电网传输到用户，发输配变用各个环节都存在着能源损耗。在发电侧、输电侧乃至配电侧都有着完善的电力SCADA与能量管理系统，可以实时监控电力的生产和传送，但用户侧缺乏相应的电力监控设备，电力大系统对于用户侧的用电调度与监控存在缺失。
同时，随着低电压等级光伏发电、风力发电、电动汽车、智能家居的快速发展，在用户侧有了数目庞大的分布式能源资源——可控负荷、分布式发电装置以及储能设施等，用户参与电网运行的积极性与日俱增。
目前，这些分布式能源资源大部分只是“接入”(connected)电网，而没有“融入”(Integrated)电网，对电网调度而言，它们只是正的或负的负荷，其优秀的调节潜力尚未得以为电网所用。
如何合理管控用户发电与用电、提高用电侧调度管理水平、提高用户侧供电可靠性与经济性，成为配网运行调度所面临的新挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种台区网格虚拟机组的量测调控系统，合理管控用户发电与用电、提高用电侧调度管理水平、提高用户侧供电可靠性与经济性。
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种台区网格虚拟机组的量测方法，提高管控用户发电与用电的原始数据的合理性、准确性。
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种台区网格虚拟机组的调控方法，合理管控用户发电与用电、提高用电侧调度管理水平、提高用户侧供电可靠性与经济性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种台区网格虚拟机组的量测调控系统，包括配用电网络，该配用电网络包括依次连接的配电柜、配电箱和终端电器，该电能流依次经过配电柜、配电箱后输入到终端电器中，还包括台区网格虚拟机组、路由集中器和数据融合服务器，该台区网格虚拟机组用于量测流经的电能流的电能信息并发送到路由集中器中，该路由集中器用于将电能信息传输到数据融合服务器中，该数据融合服务器用于汇集、分析、处理电能信息，并根据处理结果对配用电网络进行调控；其中，该台区网格虚拟机组包括：
能效终端，该能效终端至少设置在对应的终端电器上，该能效终端用于量测流经的电能流的电能信息；
IP地址模块，该IP地址模块包括若干基于IPv6的IP地址，该能效终端均赋予对应的IP地址；
数据传输模块，该数据传输模块设置在对应的能效终端上，该数据传输模块用于将电能信息传输到路由集中器中，该数据融合服务器通过数据传输模块对配用电网络进行调控。
其中，较佳方案是：该能效终端还设置在配电箱或/和配电柜上，该能效终端用于量测流经配电柜或/和配电箱的电能流的电能信息。
其中，较佳方案是：该路由集中器与互联网连接，该路由集中器用于通过互联网将电能信息传输到数据融合服务器中。
其中，较佳方案是：该数据传输模块为无线通信模块。
其中，较佳方案是：该无线通信模块相互通信连接，该无线通信模块通过相互传输的方式，将电能信息间接地传输到路由集中器中。
其中，较佳方案是：该数据传输模块为PLC通信模块。
其中，较佳方案是：该能效终端为插座，该能效终端用于检测流经电能流的电能信息。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种台区网格虚拟机组的量测方法，包括步骤：
台区网格虚拟机组赋予对应的IP地址；
台区网格虚拟机组量测流经终端电器上电能流的电能信息，该电能信息携带对应的IP地址信息；
台区网格虚拟机组将电能信息传输到路由集中器；
路由集中器将电能信息传输到数据融合服务器中。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种台区网格虚拟机组的调控方法，包括步骤：
数据融合服务器接收到电能信息；
数据融合服务器汇集、分析、处理电能信息，并根据处理结果对配用电网络进行调控；
其中，调控方式为动态调整对应配用电网络的用电模式。
其中，较佳方案是，数据融合服务器汇集、分析、处理电能信息的步骤包括：
根据电能信息自动识别终端电器的特性和/或类型，并划分工作模式；
不断累积、统计、分析电能信息，获得不同时间段的用电特性；
针对用电特性，判断终端电器的用电模式。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种台区网格虚拟机组的量测调控系统、量测方法及调控方法，台区网格虚拟机组量测流经的电能流的电能信息并发送到路由集中器中，该路由集中器用于将电能信息传输到数据融合服务器中，该数据融合服务器用于汇集、分析、处理电能信息，并根据处理结果对配用电网络进行调控，将过去所忽视的复杂的用户侧数十万分布式能源资源的运行与控制工作，简化为简单的量测调控系统的运行与控制工作，便于实现将数量庞大的用户侧分布式能源资源引入到电力系统运行与控制中；合理管控用户发电与用电、提高用电侧调度管理水平、提高用户侧供电可靠性与经济性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明台区网格虚拟机组的量测调控系统的结构示框图；
图2是本发明量测调控系统的具体结构示框图；
图3是本发明配用电网络的结构示意图；
图4是本发明量测调控系统的另一实施例的结构示框图；
图5是本发明基于管理平台的量测调控系统的结构示框图；
图6是本发明量测调控系统的具体结构示框图；
图7是本发明台区网格虚拟机组的量测方法的方法框图；
图8是本发明台区网格虚拟机组的调控方法的方法框图；
图9是本发明数据融合服务器汇集、分析、处理电能信息的方法框图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
在本发明中，台区是一台变压器供电区域的简称，台区网格虚拟机组是将将台区侧各类用电负荷用户等效为虚拟机组，通过基于台区网格虚拟机组的量测调控系统，实现用户侧能源的高效、综合利用，为用电管理、调度运行提供有效支撑。通过将台区广泛分布的分布式能源资源引入到电力系统运行与控制中，实现用户侧的用能监控以及用能调度。
其中，分布式电源主要为光伏发电、风力发电、沼气发电、水力发电等。
如图1、图2和图3所示，本发明提供一种基于台区网格虚拟机组的量测调控系统的优选实施例。
一种基于台区网格虚拟机组的量测调控系统，包括配用电网络10、台区网格虚拟机组20、路由集中器30和数据融合服务器40，配用电网络10用于传输电能流，并将电能流传输到各用电设备上；台区网格虚拟机组20设置在配用电网络10上，用于量测流经的电能流的电能信息并发送到路由集中器30中；路由集中器30用于接收台区网格虚拟机组20的电能信息，并上传到数据融合服务器40中，在数据融合服务器40中进行相应存储及处理，实现量测调控系统对配用电网络10中流经的电能流的实时监测，实现高效、安全、灵活地智能电网检测。其中，数据融合服务器40用于汇集、分析、处理电能信息，并根据处理结果对配用电网络10进行调控。
通过量测调控系统，对配用电网络10的可控负荷进行监测，其中，可控负荷主要为非重要场所的制冷、加热、照明等负荷，对分散的可控负荷的电能流信息进行统一监控、集中和管理。
其中，电能信息至少包括电能流的相电压/线电压、电流、功率、功率因数和电能。具体地：线电压是多相供电系统两线之间，如在三相中引出线相互之间的电压，而三相发电机星形接法中，三个绕组的末端被连在一起形成公共端—中性线—零线，三个绕组起端相连接的输电线形成相线，也叫火线，(火线)与中性线间的电压为相电压；功率因数的大小与电路的负荷性质有关，功率因数是电力系统的一个重要的技术数据，功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失；电能是表示电流做多少功的物理量电能指电以各种形式做功的能力(也叫电功)。
在配用电网络10中，并参考图3，配用电网络10包括依次连接的配电柜11、若干配电箱12和终端电器13，配用电网络10输出的电能流依次经过调主站、配电箱12后输入到终端电器13中。在本实施例中，台区网格虚拟机组20至少设置在对应的终端电器13上，用于量测流经的终端电器13上电能流的电能信息。其中，终端电器13将电能输送至用电设备中。其中，该配电箱12包括若干层级，该每上一层级的配电箱12与若干下一层级的配电箱12或若干终端电器13连接。
进一步地，终端电器13为插座，该能效终端21设置在对应的插座上，该能效终端21用于检测流经插座的电能流的电能信息。其中，能效终端21一般设置在主要功耗的用电设备上，如冰箱、空调等。
在本实施例中，台区网格虚拟机组20包括能效终端21、IP地址模块22和数据传输模块23，能效终端21至少设置在对应的终端电器13上，能效终端21用于量测流经的电能流的电能信息；IP地址模块22包括若干基于IPv6的IP地址，电能信息均赋予对应的IP地址，并形成一数据包；数据传输模块23设置在对应的能效终端21上，数据传输模块23用于将接收的数据包传输到路由集中器30中。同时，数据融合服务器40通过数据传输模块23对配用电网络10进行调控。
通过采用基于IPv6的IP地址，满足量测调控系统的各项要求：兼容各种服务和应用协议、海量地址空间、支持与用户的互动及增值服务、有效和成熟的网管技术和内置的安全性等。同时，采用基于IPv6的IP地址作为每一能效终端21的编号，具有网络层的安全性，进而提供泛在的安全；同时，支持点对点的安全通讯，支持多种能源利用、多种业务和服务，支持电力市场和用户互动；以及，可利用成熟的IP技术对大量的终端设备和端点提供有效的网络监视和管理，支持QoS，可根据通讯服务设立不同的优先级别，优良的流量区分，拥堵管理和流量控制功能。其中，电能信息的具体调制方式为：将检测到的电能信息存储到对应的IP地址的存储空间中，并增加相关的日期时间信息，调制形成为一可用于传输的数据包；
进一步地，在数据传输模块23中，本实施例的数据传输模块23有两种方案，具体是：
方案一、数据传输模块23为无线通信模块，其中，无线通信模块相互通信连接，该无线通信模块通过相互传输的方式，将接收的数据包间接地传输到路由集中器30中。数据包通过无线通信模块直接传输到路由集中器30中，或者借由邻近的其他无线通信模块为通信渠道，间接传输到路由集中器30中。
量测调控系统与路由集中器30兼容Zigbee、Bluetooth、wifi、长距离无线传输等无线通迅方式，与能效终端21实现信息的双向流通，路由集中器30还担负着与数据融合服务器40通讯的任务。优选为长距离无线传输无线通迅方式，或wifi无线通迅方式。
方案二、数据传输模块23为PLC通信模块。PLC传输指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图象等多媒体业务信号的一种通信方式，主要应用于家庭Internet“宽带”接入和家电智能化联网控制，即高速数据PLC。
如图4所示，本发明提供一种基于台区网格虚拟机组的量测调控系统的较佳实施例。
能效终端21还设置在配电箱12或/和配电柜11上，该能效终端21用于量测流经配电柜11或/和配电箱12的电能流的电能信息。
在本实施例中，提供一种量测调控系统的较佳实施方式，量测调控系统设置在一办公大楼中，配电柜11为办公大楼的主配电箱，用于为整栋办公大楼提供配用电服务，配电箱12包括设置在各楼层的第一级配电箱和设置在每一办公区域的第二级配电箱，甚至还包括设置在具体更小办公区域的第三级配电箱，终端电器13是与最相近配电箱连接的电源插头；能效终端21分别设置在主配电箱、第一级配电箱、第二级配电箱、第三级配电箱和电源插头处，用于检测流经的电能流的电能信息，并通过数据传输模块23传输到路由集中器30中。
其中，同一楼层的能效终端21可通过无线通信方式进行数据传输，而各楼层间可通过PLC通信方式进行数据传输，同时，路由集中器30可以设置若干个，满足较大办公区域的要求。
在本实施例中，路由集中器30与互联网70连接，该路由集中器30用于通过互联网70将电能信息传输到数据融合服务器40中。
如图5所示，本发明提供一种基于管理平台的量测调控系统的较佳实施例。
量测调控系统还包括一管理平台50，该管理平台50用于接收、处理、分析和整理来自数据融合服务器40中的数据包，形成相应的配用电信息数据库。用户可以通过管理平台50对所属的分布式能源资源进行远程监控，为用户提供个性化、差异化、智能友好的服务，实现分布式能源资源的安全、健康、舒适、节能运行。
配用电信息数据库形成多干数据库，如量测调控系统的健康状况库、负荷调节库、异常报告库、报警库以及将所有信息汇集分析形成的预测配用电使用状况库。同时，管理平台50还与移动终端连接，将信息显示到移动终端中。管理平台50或移动终端通过路由集中器30发送控制信号到能效终端21中，对能效终端21进行相应控制，如关机。
在数据融合服务器40中，数据融合服务器40用于连接路由集中器30、移动终端与管理平台50，数据融合服务器40为移动终端和路由集中器30的连接中枢，同时也可发挥数据融合服务器40的优势，完成对能效终端21信息的海量统计和分析，以及对地区电能使用情况的计算与优化，为需求侧用能管理提供运营、监控服务。其中，移动终端可以为用户的智能手机或平板等随身设备，用户可以下载安装移动客户端。能够随时在有互联网的地方使用移动客户端来查看能效终端的状态，即家中的电器状态，并进行远程控制。
优选地，管理平台50设置在数据融合服务器40中，或通过互联网70与数据融合服务器40实现远程操控。
在本发明中，还提供一种睡眠唤醒模块的较佳实施例。
能效终端21包括一睡眠唤醒模块，该睡眠唤醒模块用于使能效终端21长期处于睡眠状态，该睡眠唤醒模块在定时时钟信号或用户控制信息号的外部响应下，唤醒能效终端21并进行相应工作。
如图6所示，本发明提供一种量测调控系统的较佳实施例。
在本发明中，提出了在台区建立虚拟机组调控系统的构想，通过能效终端21、路由集中器30、数据融合服务器40、移动终端60、管理平台50和互联网70搭建虚拟机组整体框架，通过能效终端21对终端电器13的电能流量测及控制，即对与终端电器13连接的家用用电设备131、工业用电设备132、公用用电设备133、商业用电设备134的电能流量测及控制；实现在线对虚拟机组的在线监测、控制。虚拟机组的建设与应用，不仅为用户高效节能用电提供科学的依据，也为电网安全稳定运行与高效有序供电提供技术支撑。在负荷需求继续增长与能源供应不足的形势下，虚拟机组的建设与实践具有重要的现实意义与应用前景，是电力供应紧缺地区的有效解决手段之一。
其中，路由集中器30将数据上传到互联网70，并通过互联网70传输到数据融合服务器40、移动终端60、管理平台50上；或者，路由集中器30直接将数据上传到数据融合服务器40、移动终端60、管理平台50上。
进一步地，数据融合服务器40包括一台区调控平台41和电网调度平台42，台区调控平台41实现对配用电网络10的电力调节，电网调度平台42实现对输出电能的电力调节；台区调控平台41和电网调度平台42根据数据融合服务器40的汇集、分析、处理电能信息，实现对整个电网的配用电调节。
台区调控平台41还通过互联网70实现各台区数据的互联，建立一电网调度系统。
如图7所示，本发明提供一种台区网格虚拟机组的量测方法的较佳实施例。
一种台区网格虚拟机组的量测方法，包括步骤：
S11、台区网格虚拟机组赋予对应的IP地址；
S12、台区网格虚拟机组量测流经终端电器上电能流的电能信息，该电能信息携带对应的IP地址信息；
S13、台区网格虚拟机组将电能信息传输到路由集中器；
S14、路由集中器将电能信息传输到数据融合服务器中。
其中，台区网格虚拟机组20包括能效终端21、IP地址模块22和数据传输模块23。
在步骤S11中，IP地址模块22设置有若干IP地址，并赋予能效终端21对应的IP地址，实现对每一能效终端21的编码。在步骤S12中，能效终端21量测流经终端电器上电能流的电能信息。在步骤S13中，数据传输模块23将电能信息传输到路由集中器30中。
如图8和图9所示，本发明提供一种台区网格虚拟机组的调控方法的较佳实施例。
一种台区网格虚拟机组的调控方法，包括步骤：
S21、数据融合服务器接收到电能信息；
S22、数据融合服务器汇集、分析、处理电能信息，并根据处理结果对配用电网络进行调控；
其中，调控方式为动态调整对应配用电网络的用电模式。
进一步地，数据融合服务器汇集、分析、处理电能信息的步骤包括：
S221、根据电能信息自动识别终端电器的特性和/或类型，并划分工作模式；
S222、不断累积、统计、分析电能信息，获得不同时间段的用电特性；
S223、针对用电特性，判断终端电器的用电模式。
具体地，在终端电器的用电模式的自动识别中，首先要根据终端电器的特性，对其运行模式进行精细划分。一般而言，每一终端电器的工作模式均可划分为：微功耗休眠、待机、无效运行、有效运行与异常运行等诸多模式；或者，针对终端电器的类型，对其工作模式进行划分，如空调的工作模式可以划分为开机、关机、制冷、制热、保温、通风、除湿等多个状态。其次，针对对应的终端电器不间断地进行测量，测量数据包括有功、功率因数、电压、电流、频率等量，积累运行数据，并通过统计、分析等手段获知特定终端电器的用电特性。最后，基于以上信息，针对特定终端电器的用电特性，利用数据挖掘、模式识别等技术，且根据终端电器的实时功率与功率曲线，在线自主判断连入该网络的终端电器处于何种用电模式下。实现自动判断终端电器的用电模式。
同时，在上述“自动识别”的基础上，可通过制定策略来实现用电模式切换，以实现终端电器的安全、健康、舒适、节能运行。在进行用电模式切换时，需要考虑到终端电器的当前运行模式、具体运行约束(如一天中空调的开关次数、空调两次开关的间隔时间)以及主人的偏好设置等。实现对终端电器的调控。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
Claims (10)
1.一种台区网格虚拟机组的量测调控系统，包括配用电网络，该配用电网络包括依次连接的配电柜、配电箱和终端电器，该电能流依次经过配电柜、配电箱后输入到终端电器中，其特征在于：
还包括台区网格虚拟机组、路由集中器和数据融合服务器，该台区网格虚拟机组用于量测流经的电能流的电能信息并发送到路由集中器中，该路由集中器用于将电能信息传输到数据融合服务器中，该数据融合服务器用于汇集、分析、处理电能信息，并根据处理结果对配用电网络进行调控；其中，该台区网格虚拟机组包括：
能效终端，该能效终端至少设置在对应的终端电器上，该能效终端用于量测流经的电能流的电能信息；
IP地址模块，该IP地址模块包括若干基于IPv6的IP地址，该能效终端均赋予对应的IP地址；
数据传输模块，该数据传输模块设置在对应的能效终端上，该数据传输模块用于将电能信息传输到路由集中器中，该数据融合服务器通过数据传输模块对配用电网络进行调控。
2.根据权利要求1所述的量测调控系统，其特征在于：该能效终端还设置在配电箱或/和配电柜上，该能效终端用于量测流经配电柜或/和配电箱的电能流的电能信息。
3.根据权利要求1或2所述的量测调控系统，其特征在于：该路由集中器与互联网连接，该路由集中器用于通过互联网将电能信息传输到数据融合服务器中。
4.根据权利要求1或2所述的量测调控系统，其特征在于：该数据传输模块为无线通信模块。
5.根据权利要求4所述的量测调控系统，其特征在于：该无线通信模块相互通信连接，该无线通信模块通过相互传输的方式，将电能信息间接地传输到路由集中器中。
6.根据权利要求1或2所述的量测调控系统，其特征在于：该数据传输模块为PLC通信模块。
7.根据权利要求1所述的量测调控系统，其特征在于：该能效终端为插座，该能效终端用于检测流经电能流的电能信息。
8.一种台区网格虚拟机组的量测方法，其特征在于，包括步骤：
台区网格虚拟机组赋予对应的IP地址；
台区网格虚拟机组量测流经终端电器上电能流的电能信息，该电能信息携带对应的IP地址信息；
台区网格虚拟机组将电能信息传输到路由集中器；
路由集中器将电能信息传输到数据融合服务器中。
9.一种台区网格虚拟机组的调控方法，其特征在于，包括步骤：
数据融合服务器接收到电能信息；
数据融合服务器汇集、分析、处理电能信息，并根据处理结果对配用电网络进行调控；
其中，调控方式为动态调整对应配用电网络的用电模式。
10.根据权利要求9所述的调控方法，其特征在于，数据融合服务器汇集、分析、处理电能信息的步骤包括：
根据电能信息自动识别终端电器的特性和/或类型，并划分工作模式；
不断累积、统计、分析电能信息，获得不同时间段的用电特性；
针对用电特性，判断终端电器的用电模式。
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