CN107196787A - 一种分布式电源集群控制节点优化部署方法及装置 - Google Patents
一种分布式电源集群控制节点优化部署方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种分布式电源集群控制节点优化部署方法：设定分布式电源集群网络中的探测节点，确定网络坐标系；根据探测节点网络坐标计算分布式电源节点的坐标值；根据分布式电源节点的坐标值，确定分布式电源集群网络的质心；根据网络质心确定控制节点部署位置。本发明提供的技术方案利用网络坐标量化分析分布式电源各节点之间的网络距离，消除地理距离和网络距离不一致的影响，从而能优化控制器的部署位置，保障电网安全、稳定、优化运行；网络坐标通过探测数据获得，能够适应分布式电源的灵活并网，具有实际可操作性。
Description
技术领域
本发明属于电力系统分布式电源技术领域，具体涉及一种分布式电源集群控制节点优化部署方法及装置。
背景技术
随着温室效应、环境污染等问题日益得到全社会的重视，绿色环保、高效灵活的分布式电源逐步得到推广应用。分布式电源主要包括各类可再生能源发电系统(如风能、太阳能、生物质能等)，也包括各类储能系统(化学电池、飞轮、熔融盐储热等)，有利于节能减排，并能适应分散电力需求和资源分布，与大电网互为备用还可使供电可靠性得以改善。
但是，单独的分布式电源接入电网由于其自身的间歇性、波动性、随机性等特点给电网带来了一定的影响，使电网的潮流、故障机理特性等更加复杂，对分布式电源的控制必须以高效的信息通信平台为支撑。
在分布式电源的优化控制、优化部署中，除了电源位置、容量、稳定性等因素，还必须对通信网络影响因素进行量化分析，综合考虑多种影响因素保证电网的安全、稳定、优化运行。对于分布式电源，其通信接入不仅基于PLC，还可能采用光纤、专用无线、无线公网等多种技术手段。
因此，需要提供一种分布式电源集群控制节点优化部署方法及装置，来克服现有技术的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种分布式电源集群控制节点优化部署方法及装置，针对分布式电源接入电网的需求，通过网络坐标量化分析各节点之间的网络距离，进而对分布式电源控制器的部署进行优化分析。
一种分布式电源集群控制节点优化部署方法：
I、设定分布式电源集群网络中的探测节点，确定网络坐标系；
II、根据探测节点网络坐标计算分布式电源节点的坐标值；
III、根据分布式电源节点的坐标值，确定分布式电源集群网络的质心；
IV、根据网络质心确定控制节点部署位置。
进一步的，，所述步骤I包括：将随机指定的分布式电源节点设定为探测节点，所述探测节点包括电源监测节点和控制节点；并将所述控制节点设为网络坐标基准点，确定网络坐标系。
进一步的，所述步骤II包括：根据所述探测节点与所述分布式电源集群网络中的各分布式电源节点的网络连接状态，计算各电源节点在所述网络坐标系中的坐标值；
优选的，所述计算方法包括：
所述探测节点在与所述分布式电源集群网络中的每个分布式电源节点进行网络探测，接收各分布式电源节点返回的网络探测信息，并根据所述网络探测信息中包含的网络连通状态和网络时延信息，计算所述电源节点在所述网络坐标系中的坐标值。
进一步的，所述步骤III包括：
III-1、设定网络节点个数为n，规定网络坐标维数为d，其中n≥d；
III-2、设系统所有n个节点两两之间的距离组成的n*n的端到端距离矩阵为D，D矩阵中的元素D(i,j)表示节点i和节点j之间的网络距离，满足D(i,j)≥0，节点i的网络坐标NCi如下式所示：
III-3、分布式电源集群网络的质心坐标如下式所示：
其中，1≤k≤d，为节点i在k维度上的坐标值。
进一步的，所述步骤IV包括：
网络质心o与现有控制节点i的网络距离如下式所示：
其中，NCi为网络中的节点i的网络坐标；NCo为网络质心o的网络坐标；
将与所述质心距离最近的节点确定为新的控制节点的位置。
优选的，DE(i,o),1≤i≤d中的最小值为DE(x,o),x∈i，将节点x对应的位置确定为新的控制节点的位置。
进一步的，所述分布式电源节点是安装位置固定的设备，包括：风机、光伏、储能；监测节点是电能质量监测装置，控制节点是微网协调控制器。
进一步的，所述分布式电源节点是安装位置固定的充电桩/充电站，控制节点是并网协调装置。
一种分布式电源集群控制节点优化部署装置，所述装置包括：
确定坐标系模块，用于设定分布式电源集群网络中的探测节点，确定网络坐标系；
确定坐标值模块，用于根据探测节点网络坐标计算分布式电源节点的坐标值；
确定质心模块，用于根据分布式电源节点的坐标值，确定分布式电源集群网络的质心；
执行模块，用于根据网络质心确定控制节点部署位置。
进一步的，所述确定坐标系模块，用于，
将随机指定的分布式电源节点设定为探测节点，所述探测节点包括电源监测节点和控制节点；并将所述控制节点设为网络坐标基准点，确定网络坐标系。
优选的，所述确定坐标值模块，用于，
根据所述探测节点与所述分布式电源集群网络中的各分布式电源节点的网络连接状态计算各电源节点在所述网络坐标系中的坐标值。
优选的，所述计算方法包括：
所述探测节点在与所述分布式电源集群网络中的每个分布式电源节点进行网络探测，接收各分布式电源节点返回的网络探测信息，并根据所述网络探测信息中包含的网络连通状态和网络时延信息，计算所述电源节点在所述网络坐标系中的坐标值；
优选的，所述确定质心模块，用于，
设定网络节点个数为n，规定网络坐标维数为d，其中n≥d；设系统所有n个节点两两之间的距离组成的n*n的端到端距离矩阵为D，D矩阵中的元素D(i,j)表示节点i和节点j之间的网络距离，满足D(i,j)≥0，节点i的网络坐标NCi如下式所示：
分布式电源集群网络的质心坐标如下式所示：
其中，1≤k≤d，为节点i在k维度上的坐标值；
优选的，所述执行模块，用于，
网络质心o与现有控制节点i的网络距离如下式所示：
其中，NCi为网络中的节点i的网络坐标；NCo为网络质心o的网络坐标；
将与所述质心距离最近的节点确定为新的控制节点的位置。
优选的，DE(i,o),1≤i≤d中的最小值为DE(x,o),x∈i，将节点x对应的位置确定为新的控制节点的位置；
优选的，所述分布式电源节点是安装位置固定的设备，包括：风机、光伏、储能；监测节点是电能质量监测装置，控制节点是微网协调控制器；
优选的，所述分布式电源节点是安装位置固定的充电桩/充电站，控制节点是并网协调装置。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提出的技术方案通过对通信节点在虚拟的几何空间中赋予坐标位置，利用节点间的空间距离表示网络连通、网络延迟等特性，利用网络坐标量化分析分布式电源各节点之间的网络距离，能够为分布式电源的规划提供可量化的信息通信指标，从而能优化控制器的部署位置，保障电网安全、稳定、优化运行；网络坐标通过探测数据获得，能够适应分布式电源的灵活并网，具有实际可操作性。
附图说明
图1为本发明提供的一种分布式电源集群的网络坐标定位及其控制节点优化部署方法流程图；
图2为本发明提供的一种确定网络坐标基准点和网络坐标系的方法；
图3为本发明提供的一种计算节点i和节点j之间的网络距离的方法；
图4为本发明提供的一种计算分布式电源集群网络的质心的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方案：
如图1所示，一种分布式电源集群的网络坐标定位及其布点优化方法包括以下步骤：
步骤1：对所选的分布式电源集群网络初始化；
步骤2：指定网络中的探测节点，确定网络坐标基准点及网络坐标系；
步骤3：将分布式电源节点映射到网络坐标系，确定分布式电源节点的坐标值；
步骤4：以分布式电源节点的坐标值，确定分布式电源集群网络的质心；
步骤5：计算网络质心与现有控制节点的偏差，选择偏差最小的节点位置作为控制节点建议部署位置。
所述步骤1中，需识别所选的分布式电源集群网络中的所有分布式电源节点、电源监测节点、控制节点，且所有节点具备通信能力。
所述步骤2中，在所选的分布式电源集群网络中指定电源监测节点、控制节点作为探测节点，通过获取探测节点到电源节点的网络连通状态、网络时延等，确定网络坐标基准点及网络坐标系。
所述步骤3中，将所选的分布式电源集群网络中的每个分布式电源节点对应网络坐标系中的一个坐标点，并保存坐标点和分布式电源节点的网络地址之间的映射关系。
所述步骤4包括以下步骤：
步骤41：设定网络节点个数为n，规定网络坐标维数为d，其中n≥d；
步骤42：设系统所有n个节点两两之间的距离组成的n*n的端到端距离矩阵为D。D矩阵中的元素D(i,j)表示节点i和节点j之间的网络距离，满足D(i,j)≥0。网络坐标系统进行O(n)次测量，并根据测量得到的信息进行协同计算，求得各个节点的坐标，节点i的网络坐标用NCi表示,有1≤k≤d，为节点i在k维度上的坐标值；
步骤43：计算质心坐标为
所述步骤5中，包括以下步骤，如图4所示：
步骤51：假设网络节点个数为n，规定网络坐标维数为d，其中n≥d，网络中的节点1-n的网络坐标分别定义为NC1,NC2,…NCn；
步骤52：节点i的网络坐标为NCi，则有1≤k≤d，为节点i在k维度上的坐标值；
步骤53：用表示节点i和节点j之间通过网络坐标系统预测的网络距离，由以下公式计算节点i和节点j之间的网络距离DE(i,j)，
如图3所示；
步骤54：设质心坐标为NCo，计算网络中所有节点i与质心o之间的距离DE(i,o)；
步骤55：对比得出DE(i,o),1≤i≤d中的最小值为DE(x,o),x∈i，则节点x为与质心偏差最小的节点。
实施例一：本发明的技术方案适用于孤立微网环境。本发明实施例中的分布式电源节点可以是风机、光伏、储能等安装位置固定的设备，监测节点可以是电能质量监测装置，控制节点可以是微网协调控制器。监测节点与控制节点均为虚拟节点，在物理位置上均与分布式电源节点相同。具体为：
步骤1，对网络初始化，识别孤立微网中的分布式电源节点、电源监测节点、控制节点，所有节点均具有通信能力；
步骤2，在网络中选取电能质量监测装置、微网协调控制器作为探测节点，获得探测节点到分布式电源的网络连通状态、网络延时，设置所有节点的初始坐标，从而确定网络坐标基准点和网络坐标系，如附图2所示；
步骤3，根据网络坐标系中的分布式电源节点和控制节点坐标计算分布式电源节点的坐标值，进而计算网络空间的质心位置，以及网络质心和微网协调控制器节点的偏差，对微网协调控制器节点的部署方案进行比较，选择偏差最小的网络地址作为控制节点的部署位置。
实施例二：本发明的技术方案适用于电动汽车动态组网环境。本发明实施例中的分布式电源节点是安装位置固定的充电桩/充电站，控制节点是并网协调装置，充电桩/充电站连接的电动汽车数量是动态变化的，电动汽车可以在任意的充电桩/充电站连接电网进行充放电。具体为：
步骤1，对网络初始化，识别电动汽车网络中的充电桩/充电站节点、控制节点，所有节点均具有通信能力；
步骤2，在网络中选取并网协调装置作为探测节点，获得探测节点到电源节点的网络连通状态、网络延时，从而确定网络坐标基准点和网络坐标系；
步骤3，根据网络坐标系中的电源节点和控制节点的坐标计算分布式电源节点的坐标值，进而计算网络空间的质心位置，以及网络质心和微网协调控制器节点的偏差，对电动汽车充电方案进行比较，选择偏差最小的网络地址，作为在当前电网运行条件下建议电动汽车进行充放电的位置。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请特批的权利要求保护范围之内。
Claims (11)
1.一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于：
I、设定分布式电源集群网络中的探测节点，确定网络坐标系；
II、根据探测节点网络坐标计算分布式电源节点的坐标值；
III、根据分布式电源节点的坐标值，确定分布式电源集群网络的质心；
IV、根据网络质心确定控制节点部署位置。
2.如权利要求1所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，所述步骤I包括：将随机指定的分布式电源节点设定为探测节点，所述探测节点包括电源监测节点和控制节点；并将所述控制节点设为网络坐标基准点，确定网络坐标系。
3.如权利要求1所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，所述步骤II包括：根据所述探测节点与所述分布式电源集群网络中的各分布式电源节点的网络连接状态，计算各电源节点在所述网络坐标系中的坐标值。
4.如权利要求3所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，所述计算方法包括：
所述探测节点在与所述分布式电源集群网络中的每个分布式电源节点进行网络探测，接收各分布式电源节点返回的网络探测信息，并根据所述网络探测信息中包含的网络连通状态和网络时延信息，计算所述电源节点在所述网络坐标系中的坐标值。
5.如权利要求1所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，所述步骤III包括：
III-1、设定网络节点个数为n，规定网络坐标维数为d，其中n≥d；
III-2、设系统所有n个节点两两之间的距离组成的n*n的端到端距离矩阵为D，D矩阵中的元素D(i,j)表示节点i和节点j之间的网络距离，满足D(i,j)≥0，节点i的网络坐标NCi如下式所示：
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III-3、分布式电源集群网络的质心坐标如下式所示：
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其中，1≤k≤d，为节点i在k维度上的坐标值。
6.如权利要求1所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，所述步骤IV包括：
网络质心o与现有控制节点i的网络距离如下式所示：
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其中，NCi为网络中的节点i的网络坐标；NCo为网络质心o的网络坐标；
将与所述质心距离最近的节点确定为新的控制节点的位置。
7.如权利要求6所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，DE(i,o),1≤i≤d中的最小值为DE(x,o),x∈i，将节点x对应的位置确定为新的控制节点的位置。
8.如权利要求1所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，所述分布式电源节点是安装位置固定的设备，包括：风机、光伏、储能；监测节点是电能质量监测装置，控制节点是微网协调控制器。
9.如权利要求1所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署方法，其特征在于，所述分布式电源节点是安装位置固定的充电桩/充电站，控制节点是并网协调装置。
10.一种分布式电源集群控制节点优化部署装置，其特征在于，所述装置包括：
确定坐标系模块，用于设定分布式电源集群网络中的探测节点，确定网络坐标系；
确定坐标值模块，用于根据探测节点网络坐标计算分布式电源节点的坐标值；
确定质心模块，用于根据分布式电源节点的坐标值，确定分布式电源集群网络的质心；
执行模块，用于根据网络质心确定控制节点部署位置。
11.如权利要求10所述的一种分布式电源集群控制节点优化部署装置，其特征在于，所述确定坐标系模块，用于，
将随机指定的分布式电源节点设定为探测节点，所述探测节点包括电源监测节点和控制节点；并将所述控制节点设为网络坐标基准点，确定网络坐标系。
优选的，所述确定坐标值模块，用于，
根据所述探测节点与所述分布式电源集群网络中的各分布式电源节点的网络连接状态，计算各电源节点在所述网络坐标系中的坐标值。
优选的，所述计算方法包括：
所述探测节点在与所述分布式电源集群网络中的每个分布式电源节点进行网络探测，接收各分布式电源节点返回的网络探测信息，并根据所述网络探测信息中包含的网络连通状态和网络时延信息，计算所述电源节点在所述网络坐标系中的坐标值。
优选的，所述确定质心模块，用于，
设定网络节点个数为n，规定网络坐标维数为d，其中n≥d；设系统所有n个节点两两之间的距离组成的n*n的端到端距离矩阵为D，D矩阵中的元素D(i,j)表示节点i和节点j之间的网络距离，满足D(i,j)≥0，节点i的网络坐标NCi如下式所示：
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分布式电源集群网络的质心坐标如下式所示：
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</mrow>
</mrow>
其中，1≤k≤d，为节点i在k维度上的坐标值。
优选的，所述执行模块，用于，
网络质心o与现有控制节点i的网络距离如下式所示：
<mrow>
<msup>
<mi>D</mi>
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</mrow>
2
其中，NCi为网络中的节点i的网络坐标；NCo为网络质心o的网络坐标；
将与所述质心距离最近的节点确定为新的控制节点的位置。
优选的，DE(i,o),1≤i≤d中的最小值为DE(x,o),x∈i，将节点x对应的位置确定为新的控制节点的位置。
优选的，所述分布式电源节点是安装位置固定的设备，包括：风机、光伏、储能；监测节点是电能质量监测装置，控制节点是微网协调控制器。
优选的，所述分布式电源节点是安装位置固定的充电桩/充电站，控制节点是并网协调装置。
Priority Applications (1)
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| CN201710237031.2A CN107196787B (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 一种分布式电源集群控制节点优化部署方法及装置 |
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| CN201710237031.2A CN107196787B (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 一种分布式电源集群控制节点优化部署方法及装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN115021290A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-06 | 国网北京市电力公司 | 一种源网荷储柔性优化调控方法、装置、设备及介质 |
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2017
- 2017-04-12 CN CN201710237031.2A patent/CN107196787B/zh active Active
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| CN115021290B (zh) * | 2022-06-30 | 2024-04-09 | 国网北京市电力公司 | 一种源网荷储柔性优化调控方法、装置、设备及介质 |
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