CN107360579B - 一种基于无线网络及大数据的电力监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电力监控技术改进领域，提供了一种基于无线网络及大数据的电力监控方法，该电力监控方法通过北斗卫星通信模块为主干节点构建区域无线传感网络，所述电力监控方法包括以下步骤：A、在不同的区域利用北斗卫星通信模块构建区域无线传感网络,构成区域内大数据计算节点；B、设置大数据计算中心,接收不同区域内各大数据计算节点的数据信息,大数据计算中心对接收到的数据和系统相关数据进行分析和计算,得到准确的电力系统的相关监控信息及电能性能指标。本发明可以低成本方便实现电力网络检测全覆盖，检测信息时间地理位置准确的大数据电力监控系统。

Description

一种基于无线网络及大数据的电力监控方法及系统

技术领域

本发明属于电网监控技术改进领域，尤其涉及一种基于无线网络及大数据的电力监控方法及系统。

背景技术

中国的发输供配电系统存在设备投资效率低，容量闲置严重的问题，其载荷平均利用率不到50％，造成严重的投资和资源浪费；智能电网的建设，又对电网系统提出了更为严峻的挑战。因为智能电网需要接纳各种各样的新的分布式发电电源，如风力发电，太阳能发电等，这些分布式发电电源所带来的干扰如果处理不好，将会严重影响电能质量，甚至导致电网不稳定。而导致这一问题的根本原因是对整个电网，从发电，变电，输电和配电，用户用电等各个环节缺乏准确且同步的检测，系统有效的协调控制也就很难做到，因而也无法给出系统的稳定裕度和边界在哪里，发电设备和用电负荷也就做不到科学有效的及时调度，导致资源浪费，并严重影响系统运行的稳定可靠性。要实现对整个电力网络进行全系统的、同步的、精确的监控，就目前传统的机理建模，再分析计算的研究方法显然已经解决不了根本问题，因为这样庞大的全覆盖的实时检测网络的建设成本将是一个天文数字。另外，靠传统检测建模计算分析的方法，面对各种各样的干扰和非线性，也无法实现对电网的实时精确的检测和监控。

电力系统大数据的概念和技术可以支撑电力系统的多数据源，多区域，跨时空的数据进行有机融合，可以从更为宏观的视角，全网络的视角，动态地，实时地对整个电力系统进行数据采集，分析，实现全方位的信息获取。因而有可能最终实现对全电网的实时精确的同步检测和监控，为最大限度地提高电网效率和智能电网建设打下扎实的技术基础。

目前电网系统无法做到全方位监控，因为成本太高；而且无法做到实时监控，因为电网的动态时间太短(毫秒级)，而目前电网参数检测到处理的时间一般都会超过毫秒级，因而，做不到实时监控。因而，目前在关键部位利用电力传感器进行检测监控的技术，无法满足电网资源高效率利用和电能质量准确控制的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无线网络及大数据的电力监控方法，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种基于无线网络及大数据的电力监控方法，该电力监控方法通过北斗卫星通信模块为主干节点构建区域无线传感网络，所述电力监控方法包括以下步骤：

A、在不同的区域利用北斗卫星通信模块构建区域无线传感网络并在主干节点匹配分布式大数据计算节点；

B、构建以电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络系统。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A中包括以下步骤：

A1、在不同区域以电力网络为中心位置以北斗卫星通信模块建设通信主干节点；

A2、在区域内以通信节点为中心装设带有编号及电参数检测传感器的RFID节点；

A3、各个RFID节点按照设置好的频率将检测到的电网参数发送到北斗卫星通信主干节点；

A4、北斗卫星主干节点将自己的地里数据和时间信息添加收到带有编号的RFID信息中；

A5、由匹配的分布式大数据计算节点对区域RFID传送的电网参数进行大数据运算得出所在区域网络各个相关电力参数特征值；

A6、北斗卫星通信节点通过卫星通信将计算得到的区域电参数特征量传送到电网大数据计算中心。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤B中包括：

B1、各个区域分布式大数据计算节点通过卫星通信连接电力系统大数据计算中构成电力无线网络系统。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤A5中计算电路参数特征值的函数为：

其中，Q₀为电能质量或电网传输容量等性能指标参数，u为候选的与性能指标相关的特征量，r为候已选相关特征量，R为已选电网特征量集。

本发明的进一步技术方案是：在大数据中心和分布式节点计算电力系统的关键性能指标的函数为：Q₀＝Q_s+a₁Δr₁+a₂Δr₂+…+a_mΔr_m，其中，Δr_i(i＝1，2，...，m)为相关特征量，a_i(1，2，...，m)为相关特征量的灵敏度系数；所有节点中数据都是地理-时间-电力采样数据的三维数据。

本发明的另一目的在于提供一种基于无线网络及大数据的电力监控系统，该电力监控系统通过北斗卫星通信模块为主干节点构建区域无线传感网络，所述电力监控系统包括：

区域节点建设模块，用于在不同的区域利用北斗卫星通信模块构建区域无线传感网络并在主干节点匹配分布式大数据计算节点；

构建网络模块，用于构建以电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络系统。

本发明的进一步技术方案是：所述区域节点建设模块中包括：

通信主干节点单元，用于在不同区域以电力网络为中心位置以北斗卫星通信模块建设通信主干节点；

区域周边节点单元，用于在区域内以通信节点为中心装设带有编号及电参数检测传感器的RFID节点；

区域电网参数发送单元，用于各个RFID节点按照设置好的频率将检测到的电网参数发送到北斗卫星通信主干节点；

信息添加单元，用于北斗卫星主干节点将自己的地里数据和时间信息添加收到带有编号的RFID信息中；

特征值计算单元，用于由匹配的分布式大数据计算节点对区域RFID传送的电网参数进行大数据运算得出所在区域网络各个相关电力参数特征值；

结果传输单元，用于北斗卫星通信节点通过卫星通信将计算得到的区域电参数特征量传送到电网大数据计算中心。

本发明的进一步技术方案是：所述构建网络模块中包括：

构建网络单元，用于各个区域分布式大数据计算节点通过卫星通信连接电力系统大数据计算中构成电力无线网络系统。

本发明的进一步技术方案是：所述特征值计算单元中计算电路参数特征值的函数为：

其中，Q₀为电能质量或电网传输容量等性能指标参数，u为候选的与性能指标相关的特征量，r为已选相关特征量，R为已选电网特征量集。

本发明的进一步技术方案是：在大数据中心和分布式节点计算电力系统的关键性能指标的函数为：Q₀＝Q_s+a₁Δr₁+a₂Δr₂+…+a_mΔr_m，其中，Δr_i(i＝1，2，...，m)为相关特征量，a_i(1，2，...，m)为相关特征量的灵敏度系数；所有节点中数据都是地理-时间-电力采样数据的三维数据。

本发明的有益效果是：RFID无线射频通信技术，具有成本十分低廉，且安装方便，又是基于无线技术，采用RFID与传感器结合将相关检测可以方便且低成本地覆盖整个电网系统参数的检测；而北斗卫星具有精密的时钟和地理方位数据，且能将数据传输到任何可能的地理位置，因而采用RFID与北斗通信模块相结合的方法，即可以低成本地构建全覆盖电力系统检测传感网络，又可以通过北斗通信技术对这些RFID传感信息加注精确的时间和地理位置信息，并可以将这些精确的信息传送到在任何位置的大数据中心。因而便可以建立以时间-空间-电力采样数值三维坐标下的立体电力网络信息监控系统。低成本方便实现电力网络检测全覆盖，检测信息时间地理位置准确，且可以传送到任何位置的大数据中心。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于无物线网络及大数据的电力监控方法流程图。

图2是本发明实施例提供的北斗卫星通信卫星模块为主节点的区域无线传感网络示意图。

图3是本发明实施例提供的电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明提供的基于无线网络及大数据的电力监控方法流程图，该电力监控方法通过北斗卫星通信模块为主干节点构建区域无线传感网络，其详述如下：

步骤S1，在不同的区域利用北斗卫星通信模块构建区域无线传感网络构成区域内大数据计算节点；在一个区域内，以该区域内(1)构建以北斗卫星通信模块为通信主干节点的区域无线传感网络，并在该主干节点匹配分布式大数据计算节点该区域无线传感网路的建设几工作流程是：(a)在某个电力网络区域的中心位置，设置以北斗卫星通信模块为通信主干节点。

(b)再以该主干通信节点为中心，在每个检测中心的北斗卫星通信节点周边区域，按电网检测信号的需要，装设带编号的带有电参数检测传感器的RFID节点。

(c)带有电参数检测的RFID节点按设置好的频率将检测到的电网参数发射传送到北斗卫星通信节点。

(d)北斗卫星通信节点在收到带编号的RFID信息的时，即将自己的地理数据和当时的时间信息添加到带编号的RFID信息中。

(e)由在北斗卫星通信节点匹配的分布式大数据计算中心，对由RFID传送到区域电网参数进行大数据运算，得出所在区域网络各相关电力参数特征量。

(f)北斗卫星通信节点通过卫星通信将分布式大数据计算得到的区域电参数特征量传送到电网大数据计算中心。显然这些特征量由于携带有精确的地理位置数据，这些特征量所对应的电力网络的位置是非常明确的。整个区域无线传感网如图2所示。

所有节点，无论是北斗卫星通信节点还是RFID节点数据都是地理-时间-电力采样数据的三维数据。

步骤S2，构建以电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络系统。在以北斗卫星通信模块为主节点的区域无线传感网的基础上，可以很容易构建以电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络。由于北斗卫星通信为主节点带有卫星通信功能，其传输数据的距离基本上可以到任何指定的位置，因而，无论电力系统大数据计算中心设置在哪个地理位置，各以北斗卫星通信模块为主干节点的区域无线传感网络的电力参数特征量都可以通过卫星通信直接传送到带有北斗卫星通信节点的电力系统大数据计算中心。如图3所示。

大数据计算中心采用分布式体系结构：

(1)每个北斗模块节点作为分布式计算节点，负责将北斗模块区域电网的参数和特征的选择计算，并将结果传送到大数据中心，且接受大数据中心安排的计算任务；

(2)大数据中心接收个分布式节点传送过来的计算结果，并向各分布式节点安排计算任务；

(3)分布式计算节点选择相关特征量可以采用后面式子计算：

其中，Q₀为电能质量或电网传输容量等性能指标参数，u为候选的与性能指标相关的特征量，r为候已选相关特征量，R为已选电网特征量集。

(4)在大数据中心和各分布式节点，可以通过后面的式子计算电力系统的关键性能指标：Q₀＝Q_s+a₁Δr₁+a₂Δr₂+…+a_mΔr_m，以实现系统对系统传输容量或电能质量的监控。其中，Δr_i(i＝1，2，...，m)为相关特征量，a_i(1，2，...，m)为相关特征量的灵敏度系数。

本发明的另一目的在于提供一种基于无线网络及大数据的电力监控系统，该电力监控系统通过北斗卫星通信模块为主干节点构建区域无线传感网络，所述电力监控系统包括：

区域节点建设模块，用于在不同的区域利用北斗卫星通信模块构建区域无线传感网络并在主干节点匹配分布式大数据计算节点；

构建网络模块，用于构建以电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络系统。

所述区域节点建设模块中包括：

通信主干节点单元，用于在不同区域以电力网络为中心位置以北斗卫星通信模块建设通信主干节点；

区域周边节点单元，用于在区域内以通信节点为中心装设带有编号及电参数检测传感器的RFID节点；

区域电网参数发送单元，用于各个RFID节点按照设置好的频率将检测到的电网参数发送到北斗卫星通信主干节点；

信息添加单元，用于北斗卫星主干节点将自己的地里数据和时间信息添加收到带有编号的RFID信息中；

特征值计算单元，用于由匹配的分布式大数据计算节点对区域RFID传送的电网参数进行大数据运算得出所在区域网络各个相关电力参数特征值；

结果传输单元，用于北斗卫星通信节点通过卫星通信将计算得到的区域电参数特征量传送到电网大数据计算中心。

所述构建网络模块中包括：

构建网络单元，用于各个区域分布式大数据计算节点通过卫星通信连接电力系统大数据计算中构成电力无线网络系统。

所述特征值计算单元中计算电路参数特征值的函数为：

其中，Q₀为电能质量或电网传输容量等性能指标参数，u为候选的与性能指标相关的特征量，r为候已选相关特征量，R为已选电网特征量集。

在大数据中心和分布式节点计算电力系统的关键性能指标的函数为：Q₀＝Q_s+a₁Δr₁+a₂Δr₂+…+a_mΔr_m，其中，Δr_i(i＝1，2，...，m)为相关特征量，a_i(1，2，...，m)为相关特征量的灵敏度系数；所有节点中数据都是地理-时间-电力采样数据的三维数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于无线网络及大数据的电力监控方法，该电力监控方法通过北斗卫星通信模块为主干节点构建区域无线传感网络，其特征在于，所述电力监控方法包括以下步骤：

A、在不同的区域利用北斗卫星通信模块构建区域无线传感网络并在主干节点匹配分布式大数据计算节点；

B、构建以电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络系统；

所述步骤A中包括以下步骤：

A1、在不同区域以电力网络为中心位置以北斗卫星通信模块建设通信主干节点；

A2、在区域内以通信节点为中心装设带有编号及电参数检测传感器的RFID节点；

A3、各个RFID节点按照设置好的频率将检测到的电网参数发送到北斗卫星通信主干节点；

A4、北斗卫星主干节点将自己的地里数据和时间信息添加收到带有编号的RFID信息中；

A5、由匹配的分布式大数据计算节点对区域RFID传送的电网参数进行大数据运算得出所在区域网络各个相关电力参数特征值；

计算电路参数特征值的函数为：

其中，Q₀为电能质量或电网传输容量等性能指标参数，u为候选的与性能指标相关的特征量，r为候已选相关特征量，R为已选电网特征量集；

A6、北斗卫星通信节点通过卫星通信将计算得到的区域电参数特征量传送到电网大数据计算中心；

所述步骤B中包括：

B1、各个区域分布式大数据计算节点通过卫星通信连接电力系统大数据计算中构成电力无线网络系统。

2.根据权利要求1所述的电力监控方法，其特征在于，在大数据中心和分布式节点计算电力系统的关键性能指标的函数为：

Q₀＝Q_s+a₁Δr₁+a₂Δr₂+...+a_mΔr_m

其中，Δr_i(i＝1，2，...，m)为相关特征量，a_i(1，2，...，m)为相关特征量的灵敏度系数；所有节点中数据都是地理-时间-电力采样数据的三维数据。

3.一种基于无线网络及大数据的电力监控系统，该电力监控系统通过北斗卫星通信模块为主干节点构建区域无线传感网络，其特征在于，所述电力监控系统包括：

区域节点建设模块，用于在不同的区域利用北斗卫星通信模块构建区域无线传感网络并在主干节点匹配分布式大数据计算节点；

构建网络模块，用于构建以电力系统大数据计算中心为主节点的电力无线网络系统；

所述区域节点建设模块中包括：

通信主干节点单元，用于在不同区域以电力网络为中心位置以北斗卫星通信模块建设通信主干节点；

区域周边节点单元，用于在区域内以通信节点为中心装设带有编号及电参数检测传感器的RFID节点；

区域电网参数发送单元，用于各个RFID节点按照设置好的频率将检测到的电网参数发送到北斗卫星通信主干节点；

信息添加单元，用于北斗卫星主干节点将自己的地里数据和时间信息添加收到带有编号的RFID信息中；

特征值计算单元，用于由匹配的分布式大数据计算节点对区域RFID传送的电网参数进行大数据运算得出所在区域网络各个相关电力参数特征值；

所述特征值计算单元中计算电路参数特征值的函数为：

其中，Q₀为电能质量或电网传输容量等性能指标参数，u为候选的与性能指标相关的特征量，r为候已选相关特征量，R为已选电网特征量集；

结果传输单元，用于北斗卫星通信节点通过卫星通信将计算得到的区域电参数特征量传送到电网大数据计算中心；

所述构建网络模块中包括：

构建网络单元，用于各个区域分布式大数据计算节点通过卫星通信连接电力系统大数据计算中心构成电力无线网络系统。

4.根据权利要求3所述的电力监控系统，其特征在于，在大数据中心和分布式节点计算电力系统的关键性能指标的函数为：

Q₀＝Q_s+a₁Δr₁+a₂Δr₂+...+a_mΔr_m

其中，Δr_i(i＝1，2，...，m)为相关特征量，a_i(1，2，...，m)为相关特征量的灵敏度系数；所有节点中数据都是地理-时间-电力采样数据的三维数据。

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