CN106950902A - 一种电力综合自动化监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力综合自动化监控系统，包括目标数据采集模块、视频数据采集模块、电力工况接入模块、信息传输模块、数据预处理模块、调度决策模块、电力信息管理模块、人机操作模块、控制命令预览模块。本发明能适合不同的供电保证率要求，同时能提供尽可能优化的电力调度的过程，提高电力调控的有效性和安全性，提高了电力系统运行的平稳性和效率。
Description
技术领域
本发明电力管路技术领域，特别是指一种电力综合自动化监控系统。
背景技术
电能是国民生产和人民日常生活中不可或缺的能源，电力生产和电力传输的重要性毋庸置疑。而电力调度作为电力生产和电力传输的中间环节，决定了整个电网的有效和健康运行。电力调度的自动化和智能化是一项值得深入研究的长期工作。但是，目前电力自动化系统主要是为电力生产前台服务，后台的调度生产管理工作一直缺乏完备的技术支持。电力生产过程中前台控制和后台管理如何协调，构建有机、统一的综合智能系统，形成完善、顺畅的信息流，最终实现生产计划、生产过程、电力销售的一体化，标准化，提高电网管理质量成为亟待解决的问题。
同时，目前对于电力中长期优化调度问题，常采用调度函数(如线性函数、神经网络、模糊方法、决策树等)和调度图等电力调度规则型式，但这些型式以经验为主，理论依据薄弱，特别对于电力群调度尚无通用的调度规则型式。因此，研究电力调度规则型式，以解决电力调度规则的不确定性，是国内外电力调度研究的重点和难点问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提一种电力综合自动化监控系统，能适合不同的供电保证率要求，同时能提供尽可能优化的电力调度的过程，提高电力调控的有效性和安全性，提高了电力系统运行的平稳性和效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电力综合自动化监控系统，包括
目标数据采集模块，由各个功能检测模块组成，用于定时定量检测采集指定监测管理段的电压、变形情况、频率、负载、电场强度、磁场强度、间隙放电情况、周围环境温度、湿度数据的采集；其中，监测管理段包括发电设备和电力分配节点终端设备；
视频数据采集模块，用于根据中央处理器的命令启动进行指定监测段周围环境视频影像的采集，并将采集到的视频数据通过数据传输模块发送到中央处理器，发送显示屏进行显示；
电力工况接入模块，用于接入各电力设备的实时运行工况等基本电力调度信息；
信息传输模块，采用ZigBee自组网络进行数据的传输；
数据预处理模块，用于数据接受和存储、标准化预处理、电力情况短期预报分析；
数据预处理模块包括信息库子模块和电力情况子模块，所述的信息库子模块用于接受并标准化集中存储所采集的电力信息和电力工况数据；所述的电力情况预报子模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，利用采集到的电力信息、电力工况数据生成短期电力情况预报信息，供调度决策模块使用；
调度决策模块，包括电力群联合调度分析子模块和专家决策分析子模块；所述的电力群联合调度分析子模块针对接收到的数据预处理模块的电力工况信息，采用多分组差分进化算法优化计算得到有利于改善电力情况的电力群联合调度方案；所述的专家决策分析子模块接收电力群联合调度分析子模块所得电力群联合调度备选方案，对不同电力群联合调度备选方案所引发的电力情况变化趋势进行比较，提出最终的调度决策方案；
电力信息管理模块，由数据库管理子系统和应用支撑平台子系统组成，用于辅以形成电力情况预警管理、电力调度管理、电力情况监控管理和综合信息服务；所述数据库管理子系统，用以通过各区域电力情况数据中心的数据存储和管理平台，形成工程基础数据库、遥感影像数据库、基础地理数据库、社会经济数据库这些公共基础数据库，同时形成服务于各业务应用的适合全流域实际情况的调度管理数据库、运行工况数据库、实时监测数据库、电力情况数据库、视频监控数据库、气象数据库这些专业数据库；所述应用支撑平台子系统，用于平台硬件系统的部署，应用服务中间件、应用系统整合及数据交换组件及GIS服务构件的部署配置，通用服务的部署，专用服务的部署，覆盖数据采集、传输、处理、存储、应用、决策辅助和发布各个环节；
人机操作模块，由高性能服务器及其显示终端组成，对目标数据采集模块、视频数据采集模块、电力工况信息、数据预处理中间过程、调度决策结果进行图像化展示；同时用于实现监测信息图形化、预测结果显示、操作员站、管理终端、视频监控系统、专家决策多画面同步展示；
控制命令预览模块，用于根据检测到的数据建立物理模型进行电力调度方案的仿真模拟，从而实现控制命令的预览。
所述功能检测模块至少包括
辐射传感器，用于检测电力设备的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测电力设备周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测电力设备的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行电力设备机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行电力设备内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于电力设备电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于电力设备变形以及周围环境压力的数据的采集。
所述功能检测模块内均安装有GPS定位装置。
所述视频信息采集模块通过均匀安装在一个球体装置上的N个鱼眼镜头进行360度全景视频数据的采集，并将所采集到的视频数据通过信息传输模块发送到数据预处理模块和电力信息管理模块。
所述控制命令预览模块包括
物理模型构建模块，通过Flac3D根据接收到的监测数据进行电力调度方案物理模型的建立；
虚拟参数作动模块，用于与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使数学模型运动；还用于根据接收的控制命令进行物理模型的分解、切割、放大和缩小；
虚拟参数模块，为在所建立的数学模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于输入可以分解为设计变量、设计目标和设计约束的参数、算法，并将输入参数、算法划分为单元、特性和载荷，分别作用到指定的模块上；并用于根据接收的控制命令进行三维模型的分解、切割、放大和缩小；
所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示结果数据。
电力群联合调度分析子模块内设有
图形绘制模块，用于根据所述监测数据绘制各种曲线图；
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果；
回归计算模块，用于通过不同函数对所绘制的曲线进行回归计算。
所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形移动数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随监测管理段空间信息的变化规律。
本发明具有以下有益效果：
通过各参数检测模块的协同工作，实现了监测段电力参数以及环境参数的采集，从而实现整个电力系统情况的统筹监测；能适合不同的供电保证率要求，同时能提供尽可能优化的电力调度的过程，提高电力调控的有效性和安全性，提高了电力系统运行的平稳性和效率；所有的控制命令均采用预览后再进行输入，大大提高了整个系统的安全性；通过自定义的仿真分析模块、虚拟参数作动模块和虚拟参数模块的设计，协同物理模型的构建，实现了控制命令的仿真分析。
附图说明
图1为本发明的一种电力综合自动化监控系统的原理框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电力综合自动化监控系统，包括
目标数据采集模块，由各个功能检测模块组成，用于定时定量检测采集指定监测管理段的电压、变形情况、频率、负载、电场强度、磁场强度、间隙放电情况、周围环境温度、湿度数据的采集；其中，监测管理段包括发电设备和电力分配节点终端设备；所述发电设备为风力发电设备、太阳能发电设备、潮汐能发电设备中的一种或几种的组合；
视频数据采集模块，用于根据中央处理器的命令启动进行指定监测段周围环境视频影像的采集，并将采集到的视频数据通过数据传输模块发送到中央处理器，发送显示屏进行显示；所述视频信息采集模块通过均匀安装在一个球体装置上的N个鱼眼镜头进行360度全景视频数据的采集，并将所采集到的视频数据通过信息传输模块发送到数据预处理模块和电力信息管理模块；所述N至少为四个，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的水平角度为360°/N的水平角度，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的垂直角度为360°/N的垂直角度，鱼眼镜头采用焦距短、前镜片直径小且呈抛物面状凸出的超广角镜头
电力工况接入模块，用于接入各电力设备的实时运行工况等基本电力调度信息；
信息传输模块，采用ZigBee自组网络进行数据的传输；
数据预处理模块，用于数据接受和存储、标准化预处理、电力情况短期预报分析；
数据预处理模块包括信息库子模块和电力情况子模块，所述的信息库子模块用于接受并标准化集中存储所采集的电力信息和电力工况数据；所述的电力情况预报子模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，利用采集到的电力信息、电力工况数据生成短期电力情况预报信息，供调度决策模块使用；
调度决策模块，包括电力群联合调度分析子模块和专家决策分析子模块；所述的电力群联合调度分析子模块针对接收到的数据预处理模块的电力工况信息，采用多分组差分进化算法优化计算得到有利于改善电力情况的电力群联合调度方案；所述的专家决策分析子模块接收电力群联合调度分析子模块所得电力群联合调度备选方案，对不同电力群联合调度备选方案所引发的电力情况变化趋势进行比较，提出最终的调度决策方案；
电力信息管理模块，由数据库管理子系统和应用支撑平台子系统组成，用于辅以形成电力情况预警管理、电力调度管理、电力情况监控管理和综合信息服务；所述数据库管理子系统，用以通过各区域电力情况数据中心的数据存储和管理平台，形成工程基础数据库、遥感影像数据库、基础地理数据库、社会经济数据库这些公共基础数据库，同时形成服务于各业务应用的适合全流域实际情况的调度管理数据库、运行工况数据库、实时监测数据库、电力情况数据库、视频监控数据库、气象数据库这些专业数据库；所述应用支撑平台子系统，用于平台硬件系统的部署，应用服务中间件、应用系统整合及数据交换组件及GIS服务构件的部署配置，通用服务的部署，专用服务的部署，覆盖数据采集、传输、处理、存储、应用、决策辅助和发布各个环节；
人机操作模块，由高性能服务器及其显示终端组成，对目标数据采集模块、视频数据采集模块、电力工况信息、数据预处理中间过程、调度决策结果进行图像化展示；同时用于实现监测信息图形化、预测结果显示、操作员站、管理终端、视频监控系统、专家决策多画面同步展示；
控制命令预览模块，用于根据检测到的数据建立物理模型进行电力调度方案的仿真模拟，从而实现控制命令的预览；具体包括：
物理模型构建模块，通过Flac3D根据接收到的监测数据进行电力调度方案物理模型的建立；
虚拟参数作动模块，用于与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使数学模型运动；还用于根据接收的控制命令进行物理模型的分解、切割、放大和缩小；
虚拟参数模块，为在所建立的数学模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于输入可以分解为设计变量、设计目标和设计约束的参数、算法，并将输入参数、算法划分为单元、特性和载荷，分别作用到指定的模块上；并用于根据接收的控制命令进行三维模型的分解、切割、放大和缩小；所述设计变量、设计目标以及设计约束与仿真分析模块中相关元素有着直接或间接的对应关系。所述仿真分析模块内设有Element：广义单元为仿真分析的真实对象；Property：特性为一些分析对象上静态的共用属性信息；Load：载荷为加载在这些分析载荷上外部影响因素或条件；Analysis：分析为各类具体的仿真分析方法和评估方法；Result：计算得到的数据以及基于数据处理的表格、云图、报告；Variable：设计变量是模型中可变量的标识；Target：设计目标是最终用于衡量模型的好坏或合理性的指标或指标的处理结果；Constraint：设计约束是系统在考虑优化时需要遵守的规则；OptAlgorithm：优化设计方法是各类进行优化设计的具体算法；OptResult：优化结果通过优化计算得到的设计变量的最优取值。
所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示结果数据。
所述功能检测模块至少包括
辐射传感器，用于检测电力设备的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测电力设备周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测电力设备的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行电力设备机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行电力设备内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于电力设备电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于电力设备变形以及周围环境压力的数据的采集。
所述功能检测模块内均安装有GPS定位装置。
所述电力群联合调度分析子模块内设有图形绘制模块，用于根据所述监测数据绘制各种曲线图；对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果；回归计算模块，用于通过不同函数对所绘制的曲线进行回归计算。所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形移动数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随监测管理段空间信息的变化规律。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电力综合自动化监控系统，其特征在于，包括
目标数据采集模块，由各个功能检测模块组成，用于定时定量检测采集指定监测管理段的电压、变形情况、频率、负载、电场强度、磁场强度、间隙放电情况、周围环境温度、湿度数据的采集；其中，监测管理段包括发电设备和电力分配节点终端设备；
视频数据采集模块，用于根据中央处理器的命令启动进行指定监测段周围环境视频影像的采集，并将采集到的视频数据通过数据传输模块发送到中央处理器，发送显示屏进行显示；
电力工况接入模块，用于接入各电力设备的实时运行工况等基本电力调度信息；
信息传输模块，采用ZigBee自组网络进行数据的传输；
数据预处理模块，用于数据接受和存储、标准化预处理、电力情况短期预报分析；
数据预处理模块包括信息库子模块和电力情况子模块，所述的信息库子模块用于接受并标准化集中存储所采集的电力信息和电力工况数据；所述的电力情况预报子模块，采用统计回归和数据驱动方法建立短期预测单元，利用采集到的电力信息、电力工况数据生成短期电力情况预报信息，供调度决策模块使用；
调度决策模块，包括电力群联合调度分析子模块和专家决策分析子模块；所述的电力群联合调度分析子模块针对接收到的数据预处理模块的电力工况信息，采用多分组差分进化算法优化计算得到有利于改善电力情况的电力群联合调度方案；所述的专家决策分析子模块接收电力群联合调度分析子模块所得电力群联合调度备选方案，对不同电力群联合调度备选方案所引发的电力情况变化趋势进行比较，提出最终的调度决策方案；
电力信息管理模块，由数据库管理子系统和应用支撑平台子系统组成，用于辅以形成电力情况预警管理、电力调度管理、电力情况监控管理和综合信息服务；所述数据库管理子系统，用以通过各区域电力情况数据中心的数据存储和管理平台，形成工程基础数据库、遥感影像数据库、基础地理数据库、社会经济数据库这些公共基础数据库，同时形成服务于各业务应用的适合全流域实际情况的调度管理数据库、运行工况数据库、实时监测数据库、电力情况数据库、视频监控数据库、气象数据库这些专业数据库；所述应用支撑平台子系统，用于平台硬件系统的部署，应用服务中间件、应用系统整合及数据交换组件及GIS服务构件的部署配置，通用服务的部署，专用服务的部署，覆盖数据采集、传输、处理、存储、应用、决策辅助和发布各个环节；
人机操作模块，由高性能服务器及其显示终端组成，对目标数据采集模块、视频数据采集模块、电力工况信息、数据预处理中间过程、调度决策结果进行图像化展示；同时用于实现监测信息图形化、预测结果显示、操作员站、管理终端、视频监控系统、专家决策多画面同步展示；
控制命令预览模块，用于根据检测到的数据建立物理模型进行电力调度方案的仿真模拟，从而实现控制命令的预览。
2.根据权利要求1所述的一种电力综合自动化监控系统，其特征在于，所述功能检测模块至少包括
辐射传感器，用于检测电力设备的发热以及放电情况；
湿度传感器，用于检测电力设备周围空气的湿度情况；
电压采集模块，用于检测电力设备的输入电压和输出电压数据；
声与振动传感模块，用于进行电力设备机械结构系统及间隙放电的故障情况；
表面电位变化或感应电流的检测模块，用于进行电力设备内部绝缘的完好程度数据；
磁光效应检测模块，用于电力设备电流以及周围磁场的数据的采集；
光弹性效应监测模块，用于电力设备变形以及周围环境压力的数据的采集。
3.根据权利要求1所述的一种电力综合自动化监控系统，其特征在于，所述功能检测模块内均安装有GPS定位装置。
4.根据权利要求1所述的一种电力综合自动化监控系统，其特征在于，所述视频信息采集模块通过均匀安装在一个球体装置上的N个鱼眼镜头进行360度全景视频数据的采集，并将所采集到的视频数据通过信息传输模块发送到数据预处理模块和电力信息管理模块。
5.根据权利要求1所述的一种电力综合自动化监控系统，其特征在于，所述控制命令预览模块包括
物理模型构建模块，通过Flac3D根据接收到的监测数据进行电力调度方案物理模型的建立；
虚拟参数作动模块，用于与物理模型构建模块中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；并用于改变转移节点的位置、方向设置，使数学模型运动；还用于根据接收的控制命令进行物理模型的分解、切割、放大和缩小；
虚拟参数模块，为在所建立的数学模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于输入可以分解为设计变量、设计目标和设计约束的参数、算法，并将输入参数、算法划分为单元、特性和载荷，分别作用到指定的模块上；并用于根据接收的控制命令进行三维模型的分解、切割、放大和缩小；
所述虚拟参数作动模块通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟参数模块，所述虚拟参数模块接收结果并自动显示结果数据。
6.根据权利要求1所述的一种电力综合自动化监控系统，其特征在于，电力群联合调度分析子模块内设有
图形绘制模块，用于根据所述监测数据绘制各种曲线图；
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果；
回归计算模块，用于通过不同函数对所绘制的曲线进行回归计算。
7.根据权利要求6所述的一种电力综合自动化监控系统，其特征在于，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形移动数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随监测管理段空间信息的变化规律。
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