CN106786539A - 负荷数据采集装置、预测控制装置及负荷监控系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种负荷数据采集装置、预测控制装置及负荷监控系统。负荷数据采集装置包括：采集分类模块，对连接的多个能源负荷端的能源负荷数据进行采集和分类；通信模块，发送分类后的能源负荷数据，并接收用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令；控制模块，根据接收到的控制指令来控制连接的多个能源负荷端的能源负荷状态。负荷监控系统包括负荷数据采集装置和预测控制装置。
Description
技术领域
本发明总体说来涉及能源领域，更具体地讲，涉及一种负荷数据采集装置、预测控制装置及负荷监控系统。
背景技术
国际上和国内都开始将产业重心偏向于负荷侧的监测、预测以及管理，电源侧的发展已经达到了成熟的地步。如风机、光伏、储能、燃机等发电机技术都已经广泛应用于市场，电源的管理也伴随着电源的市场化而成熟起来。大数据系统下的风力发电功率预测、光伏发电功率预测技术亦趋于成熟。然而，随着新能源的进一步发展，负荷侧的预测、监测以及管理技术对推进微网和能源互联网的发展起到至关重要的作用。负荷侧的准确预测、大范围监测以及优化管理不仅能够使得微网和能源互联网全局最优化和智能化，而且有益于节能和用户侧负荷的精确管理。
随着国内外电改体制的发展，售电服务也将逐渐出现在市场，售电服务的优劣主要因素在于负荷侧的需求和管理。因此负荷侧的准确监测、预测及管理也有益于售电服务业的发展和市场竞争力。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种负荷监控系统、负荷数据采集装置及预测控制装置，其能够实现对能源负荷端的能源负荷的监测、预测和控制。
根据本发明的示例性实施例，提供一种负荷数据采集装置，其中，负荷数据采集装置包括：采集分类模块，对连接的多个能源负荷端的能源负荷数据进行采集和分类；通信模块，发送分类后的能源负荷数据，并接收用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令；控制模块，根据接收到的控制指令来控制连接的多个能源负荷端的能源负荷状态。
可选地，能源负荷数据的类型包括以下项之中的至少一项：电力负荷数据、水负荷数据、燃气负荷数据、热负荷数据和冷负荷数据。
可选地，采集分类模块利用数据采集终端来对能源负荷端的能源负荷数据进行采集，和/或采集分类模块本身对能源负荷端的能源负荷数据进行采集。
可选地，通信模块为光通信模块。
可选地，通信模块符合IEC61850通讯规约。
可选地，能源负荷数据的类型是电力负荷数据，其中，采集分类模块根据能源负荷端的类型和/或能源负荷端的用电规律来对多个能源负荷端的能源负荷数据进行分类。
可选地，能源负荷端的类型包括以下项之中的至少一项：重要负荷、可计划负荷、敏感负荷。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种预测控制装置，其中，预测控制装置包括：通信模块，接收分类后的能源负荷数据，并发送用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令；预测控制模块，根据接收到的分类后的能源负荷数据来确定能源负荷端的能源控制策略，并根据能源控制策略生成用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令。
可选地，预测控制模块包括：预测单元，根据接收到的分类后的能源负荷数据来预测能源负荷端的能源需求；分配策略确定单元，根据预测的能源负荷端的能源需求确定最优能源分配策略；控制策略确定单元，根据确定的最优能源分配策略确定能源负荷端的能源控制策略，并根据能源控制策略生成用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令。
可选地，能源负荷数据的类型包括以下项之中的至少一项：电力负荷数据、水负荷数据、燃气负荷数据、热负荷数据和冷负荷数据。
可选地，通信模块为光通信模块。
可选地，通信模块符合IEC61850通讯规约。
可选地，预测控制装置与监控平台、大数据平台以及云计算平台之中的至少一个平台相连接，预测控制模块利用所连接的平台中存储的关于能源负荷端的能源负荷历史数据来确定能源负荷端的能源控制策略。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种负荷监控系统，包括上述负荷数据采集装置，以及上述预测控制装置。
根据本发明示例性实施例的负荷监控系统、负荷数据采集装置及预测控制装置，能够快速、准确地对能源负荷端的能源负荷进行监测、预测和控制，并且容易扩展。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明示例性实施例的负荷监控系统的框图；
图2示出根据本发明的另一示例性实施例的负荷监控系统的框图；
图3示出根据本发明示例性实施例的负荷监控系统的示例；
图4示出根据本发明示例性实施例的负荷监控系统的另一示例；
图5示出根据本发明示例性实施例的负荷数据采集装置的框图；
图6示出根据本发明示例性实施例的负荷数据采集装置与数据采集终端的连接示例；
图7示出根据本发明示例性实施例的预测控制装置的框图；
图8示出根据本发明示例性实施例的预测控制模块的框图；
图9示出根据本发明示例性实施例的负荷监控方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1和图2示出根据本发明示例性实施例的负荷监控系统的框图。
如图1和图2所示，根据本发明示例性实施例的负荷监控系统100包括至少一个预测控制装置10和多个负荷数据采集装置20。这些装置可通过专门的器件来实现，作为示例，所述装置可由数字信号处理器、现场可编程门阵列、应用处理器、CPU等通用硬件处理器来实现，也可通过专用芯片等专用硬件处理器来实现，还可通过计算机程序来以软件方式实现。
如图1所示，根据本发明示例性实施例的负荷监控系统100可包括一个预测控制装置10，这里，预测控制装置10与多个负荷数据采集装置20连接。如图2所示，根据本发明示例性实施例的负荷监控系统100也可包括多个预测控制装置10，这里，每个预测控制装置10分别与对应的多个负荷数据采集装置20连接。在根据本发明示例性实施例的负荷监控系统100中，采用每个预测控制装置10分别级联连接多个负荷数据采集装置20的拓扑结构，便于扩展负荷监控系统100。
具体说来，每个负荷数据采集装置20对连接的多个能源负荷端的能源负荷数据进行采集和分类，并将分类后的能源负荷数据发送到连接的预测控制装置10，并根据从连接的预测控制装置10接收到的用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令来控制连接的多个能源负荷端的能源负荷状态。每个预测控制装置10根据从连接的多个负荷数据采集装置20接收到的分类后的能源负荷数据来确定能源负荷端的能源控制策略，并根据能源控制策略将用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令发送到连接的多个负荷数据采集装置20。
作为示例，能源负荷数据的类型可包括以下项之中的至少一项：电力负荷数据、水负荷数据、燃气负荷数据、热负荷数据和冷负荷数据。
根据本发明示例性实施例的负荷监控系统100能够对负荷侧进行最优控制，形成对负荷侧的有效管理，实现对可调节能源负荷端的有效调节，为关键能源负荷端提供不间断的供电。最大限度地保证用户用电的可靠性，同时实现对能源负荷端的保护。
图3和图4示出根据本发明示例性实施例的负荷监控系统100的示例。
如图3和图4所示，负荷数据采集装置20与预测控制装置10之间可采用光纤通讯传输数据，从而提高通讯速度，为超短期的负荷预测提供足够的数据支撑，提高负荷预测精度；从而预测控制装置10可以与远距离的负荷数据采集装置20进行有效快速的数据传输，负荷紧急控制时间延迟控制在5个周波之内。
作为示例，负荷数据采集装置20与预测控制装置10之间可采用IEC61850通讯规约传输数据。
作为示例，预测控制装置10可通过负荷数据网关与实时负荷数据库服务器和历史负荷数据库服务器进行通信，以将负荷数据存储到数据库服务器，或者从数据库服务器获取负荷数据。预测控制装置10可采用TCP/IP协议与实时负荷数据库服务器和历史负荷数据库服务器进行通信。
图5示出根据本发明示例性实施例的负荷数据采集装置20的框图。
如图5所示，根据本发明示例性实施例的负荷数据采集装置20包括：采集分类模块201、通信模块202和控制模块203。
采集分类模块201用于对连接的多个能源负荷端的能源负荷数据进行采集和分类。
作为示例，采集分类模块201本身可对能源负荷端的能源负荷数据进行采集。即，采集分类模块201可对就地能源负荷端的能源负荷数据直接进行采集。
作为另一示例，采集分类模块201可利用数据采集终端来对能源负荷端的能源负荷数据进行采集。即，采集分类模块201可利用数据采集终端来对能源负荷端的能源负荷数据进行遥测。作为示例，数据采集终端可以是电表、水表、燃气表等能够采集能源负荷数据的负荷表。
通信模块202用于将分类后的能源负荷数据发送到连接的预测控制装置10，并从连接的预测控制装置10接收用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令。
控制模块203用于根据接收到的用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令来控制连接的多个能源负荷端的能源负荷状态。
图6示出根据本发明示例性实施例的负荷数据采集装置与数据采集终端的连接示例。如图6所示，每个负荷数据采集装置20可分别与对应的多个数据采集终端连接，从而通过数据采集终端实现对能源负荷端的能源负荷数据的采集和对能源负荷端的能源负荷状态的控制。
根据本发明示例性实施例的负荷数据采集装置20能够对能源负荷数据进行分类以降低预测控制装置10的数据处理压力。
应该理解，采集分类模块201可根据能源负荷数据的类型，对能源负荷端的能源负荷数据进行适合的分类。作为示例，当能源负荷数据的类型是电力负荷数据时，采集分类模块201可根据能源负荷端的类型和/或能源负荷端的用电规律(时间尺度可为小时、月、年等)来对多个能源负荷端的能源负荷数据进行分类。
作为示例，当采集分类模块201根据能源负荷端的类型来对多个能源负荷端的能源负荷数据进行分类时，可利用接收到的包括能源负荷端的能源负荷数据的报文的ID来对能源负荷数据进行分类。
应该理解，可根据实际情况将能源负荷端划分为多种类型。作为示例，能源负荷端的类型可包括以下项之中的至少一项：重要负荷、可计划负荷、敏感负荷。
图7示出根据本发明示例性实施例的预测控制装置10的框图。
如图7所示，根据本发明示例性实施例的预测控制装置10包括：通信模块101和预测控制模块102。
通信模块101用于从连接的多个负荷数据采集装置接收分类后的能源负荷数据，并将用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令发送到连接的多个负荷数据采集装置。
预测控制模块102用于根据接收到的分类后的能源负荷数据来确定能源负荷端的能源控制策略，并根据能源控制策略生成用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令。
作为示例，每个预测控制装置10还可分别与监控平台、大数据平台以及云计算平台之中的至少一个平台相连接，以利用所连接的平台中存储的关于能源负荷端的能源负荷历史数据来确定能源负荷端的能源控制策略，从而提高能源控制策略的准确性。作为示例，每个预测控制装置10还可将从负荷数据采集装置20接收到的能源负荷端的能源负荷数据上传到监控平台、大数据平台以及云计算平台之中的至少一个平台，以便平台存储能源负荷端的能源负荷历史数据。此外，负荷数据采集装置20也可连接到监控平台、大数据平台以及云计算平台之中的至少一个平台。
预测控制装置10和/或负荷数据采集装置20与平台(例如，SCADA系统)之间，若通过预测控制装置10和/或负荷数据采集装置20的以太网口连接，则可通过交换机转接到平台；若通过预测控制装置10和/或负荷数据采集装置20的串口，则可通过串口服务器再接入以太网交换机。预测控制装置10和/或负荷数据采集装置20与平台(例如，SCADA系统)之间的通讯可支持IEC101/IEC103/IEC104、ModbusRTU，ModbusTCP，IEC61850等。
应该理解，SCADA系统可包括前置服务器，完成数据转发，向下与预测控制装置10和/或负荷数据采集装置20进行通讯，向上能够与大数据平台进行数据传输，前置服务器具有实时库，支持各种数据库操作。前置服务器需要完成规约解析和规约转换，主要目的是能够支持各种规约的灵活接入，前置服务器可支持IEC101/IEC103/IEC104等标准规约。
图8示出根据本发明示例性实施例的预测控制模块102的框图。
如图8所示，根据本发明示例性实施例的预测控制模块102包括：预测单元1021、分配策略确定单元1022和控制策略确定单元1023。
预测单元1021用于根据从连接的多个负荷数据采集装置20接收到的分类后的能源负荷数据来预测能源负荷端的能源需求。具体说来，预测单元1021基于从连接的多个负荷数据采集装置20接收到的分类后的能源负荷端的能源负荷数据，利用预测模型来预测所述能源负荷端的能源需求。
分配策略确定单元1022用于根据预测的能源负荷端的能源需求确定最优能源分配策略。具体说来，分配策略确定单元1022基于预测的能源负荷端的能源需求，利用分配模型确定最优能源分配策略。
控制策略确定单元1023用于根据确定的最优能源分配策略确定能源负荷端的能源控制策略，并根据能源控制策略生成用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令。具体说来，控制策略确定单元1023基于确定的最优能源分配策略，利用控制模型确定能源负荷端的能源控制策略。
作为优选示例，可利用连接的平台中的相关历史数据对预测单元1021所利用的预测模型、分配策略确定单元1022所利用的分配模型、控制策略确定单元1023所利用的控制模型之中的至少一个进行修正和优化，从而提高预测、控制的准确性。
根据本发明示例性实施例的预测控制装置10能够实现以下功能：一方面，实时从负荷数据采集装置20获取分类后的能源负荷端的能源负荷数据，依托SCADA平台历史数据，对各类数据进行各种时间尺度预测，输出预测结论，在并网方式下：实现负荷预测、历史数据采集、预测模型修正；在离网方式下：实现负荷预测、历史数据采集、预测模型修正、负荷线路保护。另一方面，依托实时数据采集和预测数据对负荷端的负荷状态进行最优化控制(例如，是否向负荷端供电、向负荷端供多少电等)，形成需求侧有效管理，在并网方式下：实时监测负荷数据、执行负荷控制；在离网方式下：监测负荷、执行负荷控制。
根据本发明示例性实施例的负荷数据采集装置20能够实现以下功能：一方面，实时监测分类本地线路负荷的负荷状态，本地信息上传到预测控制装置10，且可以同时上传到后台。另一方面，实时接收预测控制装置10的控制指令控制本地线路负荷的负荷状态，达到需求侧管理，本地信息上传到预测控制装置10，且可以同时上传到后台。
图9示出根据本发明示例性实施例的负荷监控方法的流程图。所述方法可由图1和图2所示的根据本发明示例性实施例的负荷监控系统来完成，具体实施方式可参照上述相关具体实施方式，在此不再赘述。
参照图9，在步骤S10，对多个能源负荷端的能源负荷数据进行采集和分类。
在步骤S20，根据分类后的能源负荷数据确定能源负荷端的能源控制策略。
在步骤S30，根据能源控制策略控制能源负荷端的能源负荷状态。
根据本发明示例性实施例的负荷监控系统、负荷数据采集装置及预测控制装置，能够快速、准确地对能源负荷端的能源负荷进行监测、预测和控制，并且容易扩展。因此，可实现对负荷侧的最优控制，形成对负荷侧的有效管理，实现对可调节能源负荷端的有效调节，为关键能源负荷端提供不间断的供电。最大限度地保证用户用电的可靠性，同时实现对能源负荷端的保护。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
Claims (14)
1.一种负荷数据采集装置，其特征在于，所述负荷数据采集装置包括：
采集分类模块，对连接的多个能源负荷端的能源负荷数据进行采集和分类；
通信模块，发送分类后的能源负荷数据，并接收用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令；
控制模块，根据接收到的控制指令来控制连接的多个能源负荷端的能源负荷状态。
2.根据权利要求1所述的负荷数据采集装置，其特征在于，所述能源负荷数据的类型包括以下项之中的至少一项：电力负荷数据、水负荷数据、燃气负荷数据、热负荷数据和冷负荷数据。
3.根据权利要求1所述的负荷数据采集装置，其特征在于，所述采集分类模块利用数据采集终端来对能源负荷端的能源负荷数据进行采集，和/或所述采集分类模块本身对能源负荷端的能源负荷数据进行采集。
4.根据权利要求1或3所述的负荷数据采集装置，其特征在于，所述通信模块为光通信模块。
5.根据权利要求4所述的负荷数据采集装置，其特征在于，所述通信模块符合IEC61850通讯规约。
6.根据权利要求4所述的负荷数据采集装置，其特征在于，所述能源负荷数据的类型是电力负荷数据，其中，所述采集分类模块根据能源负荷端的类型和/或能源负荷端的用电规律来对多个能源负荷端的能源负荷数据进行分类。
7.根据权利要求6所述的负荷数据采集装置，其特征在于，所述能源负荷端的类型包括以下项之中的至少一项：重要负荷、可计划负荷、敏感负荷。
8.一种预测控制装置，其特征在于，所述预测控制装置包括：
通信模块，接收分类后的能源负荷数据，并发送用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令；
预测控制模块，根据接收到的分类后的能源负荷数据来确定能源负荷端的能源控制策略，并根据能源控制策略生成用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令。
9.根据权利要求8所述的预测控制装置，其特征在于，所述预测控制模块包括：
预测单元，根据接收到的分类后的能源负荷数据来预测能源负荷端的能源需求；
分配策略确定单元，根据预测的能源负荷端的能源需求确定最优能源分配策略；
控制策略确定单元，根据确定的最优能源分配策略确定能源负荷端的能源控制策略，并根据能源控制策略生成用于控制能源负荷端的能源负荷状态的控制指令。
10.根据权利要求8或9所述的预测控制装置，其特征在于，所述能源负荷数据的类型包括以下项之中的至少一项：电力负荷数据、水负荷数据、燃气负荷数据、热负荷数据和冷负荷数据。
11.根据权利要求10所述的预测控制装置，其特征在于，所述通信模块为光通信模块。
12.根据权利要求10所述的预测控制装置，其特征在于，所述通信模块符合IEC61850通讯规约。
13.根据权利要求10所述的预测控制装置，其特征在于，所述预测控制装置与监控平台、大数据平台以及云计算平台之中的至少一个平台相连接，所述预测控制模块利用所连接的平台中存储的关于能源负荷端的能源负荷历史数据来确定能源负荷端的能源控制策略。
14.一种负荷监控系统，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的负荷数据采集装置，以及如权利要求8-13中任一项所述的预测控制装置。
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