CN107623733A - 一种基于云平台的电力网络监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云平台的电力网络监测系统，包括主控单元、数据云平台、北斗定位通讯装置、电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端、频率监测终端、人机操作平台、显示屏、存储服务器和外部电源。本发明能根据调度的要求指令或者市场信号，主动进行负荷调整，以维护整个系统的稳定性和经济性，微电力网络的负荷集中度高，这使得负荷响应更加灵活和迅速，更符合电力系统市场化的要求，有效预测电力网络中的不确定性因素，提高电力网络调控的有效性和安全性，提高了电力网络运行的平稳性和效率。

Description

一种基于云平台的电力网络监测系统

技术领域

本发明涉及电力网络领域，具体涉及一种基于云平台的电力网络监测系统。

背景技术

近年来，随着风电、太阳能等新能源的快速发展，其间歇性和波动性增加了发电机的不确定性，给电力系统的安全、稳定运行带来了巨大挑战。目前电力网络侧主要通过水电以及火电等常规发电机组对新能源发电的随机性进行补偿，这种仅从发电侧进行调控的方法，其经济性较差；目前国内学者提出了需求侧响应，即通过价格信号或激励手段引导电力用户负荷转移等方式，有其优势，但是由于电价以及用户响应行为具有随机性，需求响应的结果往往是不确定的；目前国内对于负荷调度进行了初步的理论探讨，但是并未有通过技术手段将负荷进行统一管理和智能调度的系统平台。

随着智能电力网络技术的进一步发展，以及未来管理体制的进一步完善，建设统一的区域能量管理系统，通过综合运用现代通信、计算机、自动控制等先进技术，来满足区域用户日趋多样化的用电服务需求，满足电动汽车、分布式电源、储能装置等新能源新设备的接入与推广应用需求，实现区域供电智能可靠、服务智能互动、能效智能管理，使人们获得更可靠、更高效、更便捷、更清洁的高质量电力，将成为未来的区域电力管控技术发展的一个必然趋势。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于云平台的电力网络监测系统，实现了电力网络情况数据的实时采集，且所有的监测数据均自带北斗定位信息，实现了监测模块位置的确定，提高了监测的精确度；实现了电力网络情况的实时评估，也实现了所有电力网络调控政策的仿真模拟实施，提高了电力网络运行的平稳性和效率；通过物理模型的建立，并在物理模型进行虚拟监测模块的设计，使得用户可以更加直观观察电力网络的情况。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于云平台的电力网络监测系统，包括主控单元、数据云平台、北斗定位通讯装置、电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端、频率监测终端、人机操作平台、显示屏、存储服务器和外部电源；

所述主控单元内部包括中央处理器、无线通信模块、A/D转换模块、有效值计算模块、物理模型构建评估模块、虚拟仿真分析模块和电源模块；

所述电场强度探测器，用于对电力网络的电场强度进行监测，并将监测到的电场强度信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述磁场强度探测器，用于对电力网络的磁场强度进行监测，并将监测到的磁场强度信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述摄像头，用于根据中央处理器的命令启动进行指定监测段的视频影像的采集，并将采集到的视频采集信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器，通过无线通信模块发送显示屏进行显示；

所述电压监测终端，用于对电力网络电压进行监测并将监测到的电压监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述电流监测终端，用于对电力网络电流进行监测并将监测到的电流监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述负载监测终端，用于对电力网络负载进行监测并将监测到的负载监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述频率监测终端，用于对电力网络频率进行监测并将监测到的频率监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述中央处理器，用于对电力网络进行综合调度控制；接收各个监测终端通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台发送过来的监测信息和时间信息进行标记后，发送到数据库进行储存，发送到显示屏进行显示；另外通过A/D转换模块传导至所述有效值计算模块，该有效值计算模块根据所述电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端和频率监测终端所监测的实时电场强度信息、磁场强度信息、视频信息、电压信息、电流信息、负载信息和频率信息获得对应的有效值，以人机操作平台输入的监测段基本信息数据，并将这些数据通过虚拟仿真分析模块进行分析，将数据格式发送到物料模块构建评估模块，根据预设的构建评估方法对电力网络状态进行评估，并将评估结果发送到显示屏进行显示，发送到数据库进行储存；用于接收人机操作模块输入的控制命令并将这些控制命令按照预设的算法发送到指定的模块进行执行；根据信息调用命令，从数据储存模块中调用人们所需的数据信息；

物理模型构建模块，用于根据接收到的中央处理器发送的数据建立监测段电力网络物理模型；

虚拟仿真分析模块，将在监测段电力网络物理模型中插入的各类型的能达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元，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；

人机操作平台，用于输入信息调用命令、控制命令和待监测段基本信息数据；

显示屏，用于显示各监测模块的监测结果、电力网络状态评估模块的评估结果以及人工专家评估模块，并基于各种监测结果和评估结果输出表征水质环境的二维结果图、三维结果图；

存储服务器，用于存储所有电力网络监测信息以及人机操作平台输入信息调用、控制的信息数据；

外部电源，用于给主控单元内部的电源模块进行供电。

进一步地，所述主控单元包括若干台工业计算机，工业计算机与云计算平台相连接，每个工业计算机连接有一个独立的存储服务器，工业计算机与存储服务器之间设置有防火墙。

进一步地，所述电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端和频率监测终端内部均包括时序模块，该时序模块与北斗定位通讯装置相连接，并控制北斗定位通讯模块以固定时序周期向所述数据云平台上传监测数据。

进一步地，所述频率监测模块包括频率分析模块、校准模块和反馈模块，频率分析模块将分析结果送入校准模块，反馈模块根据校准模块的校准结果对频率分析模块进行反馈控制。

进一步地，所述负载监测模块包括瞬时负载监测模块和平均负载监测模块，瞬时负载模块对电力网络的负载波动变化率进行监测，平均负载监测模块对电力网络的负载波动趋势进行监测。

进一步地，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。

进一步地，所述电压监测终端采用电压互感器，所述电流监测终端采用电流互感器。

本发明具有以下有益效果：

1、能根据调度的要求指令或者市场信号，主动进行负荷调整，以维护整个系统的稳定性和经济性。相比于传统电力网络，微电力网络的负荷集中度高，这使得负荷响应更加灵活和迅速。因此综合考虑源、储、荷的优化调度更符合电力系统市场化的要求。

2、提高了电力网络对可再生能源的消纳能力，促进削峰填谷，提升负荷率和设备运行效率。

3、有效预测电力网络中的不确定性因素，提高电力网络调控的有效性和安全性。

4、所有的监测数据均自带北斗定位信息，实现了监测模块位置的确定，提高了监测的精确度。

5、实现了电力网络情况的实时评估，也实现了所有电力网络调控政策的仿真模拟实施，提高了电力网络运行的平稳性和效率。

6、通过物理模型的建立，并在物理模型进行虚拟监测模块的设计，使得用户可以更加直观观察电力网络的情况。

附图说明

图1为本发明实施例一种基于云平台的电力网络监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于云平台的电力网络监测系统，包括主控单元、数据云平台、北斗定位通讯装置、电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端、频率监测终端、人机操作平台、显示屏、存储服务器和外部电源；

所述主控单元内部包括中央处理器、无线通信模块、A/D转换模块、有效值计算模块、物理模型构建评估模块、虚拟仿真分析模块和电源模块；

所述电场强度探测器，用于对电力网络的电场强度进行监测，并将监测到的电场强度信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述磁场强度探测器，用于对电力网络的磁场强度进行监测，并将监测到的磁场强度信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述摄像头，用于根据中央处理器的命令启动进行指定监测段的视频影像的采集，并将采集到的视频采集信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器，通过无线通信模块发送显示屏进行显示；

所述电压监测终端，用于对电力网络电压进行监测并将监测到的电压监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述电流监测终端，用于对电力网络电流进行监测并将监测到的电流监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述负载监测终端，用于对电力网络负载进行监测并将监测到的负载监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述频率监测终端，用于对电力网络频率进行监测并将监测到的频率监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述中央处理器，用于对电力网络进行综合调度控制；接收各个监测终端通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台发送过来的监测信息和时间信息进行标记后，发送到数据库进行储存，发送到显示屏进行显示；另外通过A/D转换模块传导至所述有效值计算模块，该有效值计算模块根据所述电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端和频率监测终端所监测的实时电场强度信息、磁场强度信息、视频信息、电压信息、电流信息、负载信息和频率信息获得对应的有效值，以人机操作平台输入的监测段基本信息数据，并将这些数据通过虚拟仿真分析模块进行分析，将数据格式发送到物料模块构建评估模块，根据预设的构建评估方法对电力网络状态进行评估，并将评估结果发送到显示屏进行显示，发送到数据库进行储存；用于接收人机操作模块输入的控制命令并将这些控制命令按照预设的算法发送到指定的模块进行执行；根据信息调用命令，从数据储存模块中调用人们所需的数据信息；

物理模型构建模块，用于根据接收到的中央处理器发送的数据建立监测段电力网络物理模型；

虚拟仿真分析模块，将在监测段电力网络物理模型中插入的各类型的能达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元，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；

人机操作平台，用于输入信息调用命令、控制命令和待监测段基本信息数据；

显示屏，用于显示各监测模块的监测结果、电力网络状态评估模块的评估结果以及人工专家评估模块，并基于各种监测结果和评估结果输出表征水质环境的二维结果图、三维结果图；

存储服务器，用于存储所有电力网络监测信息以及人机操作平台输入信息调用、控制的信息数据；

外部电源，用于给主控单元内部的电源模块进行供电。

所述主控单元包括若干台工业计算机，工业计算机与云计算平台相连接，每个工业计算机连接有一个独立的存储服务器，工业计算机与存储服务器之间设置有防火墙。

所述电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端和频率监测终端内部均包括时序模块，该时序模块与北斗定位通讯装置相连接，并控制北斗定位通讯模块以固定时序周期向所述数据云平台上传监测数据。

所述频率监测模块包括频率分析模块、校准模块和反馈模块，频率分析模块将分析结果送入校准模块，反馈模块根据校准模块的校准结果对频率分析模块进行反馈控制。

所述负载监测模块包括瞬时负载监测模块和平均负载监测模块，瞬时负载模块对电力网络的负载波动变化率进行监测，平均负载监测模块对电力网络的负载波动趋势进行监测。

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。

所述电压监测终端采用电压互感器，所述电流监测终端采用电流互感器。

以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于云平台的电力网络监测系统，其特征在于：包括主控单元、数据云平台、北斗定位通讯装置、电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端、频率监测终端、人机操作平台、显示屏、存储服务器和外部电源；

所述主控单元内部包括中央处理器、无线通信模块、A/D转换模块、有效值计算模块、物理模型构建评估模块、虚拟仿真分析模块和电源模块；

所述电场强度探测器，用于对电力网络的电场强度进行监测，并将监测到的电场强度信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述磁场强度探测器，用于对电力网络的磁场强度进行监测，并将监测到的磁场强度信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述摄像头，用于根据中央处理器的命令启动进行指定监测段的视频影像的采集，并将采集到的视频采集信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器，通过无线通信模块发送显示屏进行显示；

所述电压监测终端，用于对电力网络电压进行监测并将监测到的电压监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述电流监测终端，用于对电力网络电流进行监测并将监测到的电流监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述负载监测终端，用于对电力网络负载进行监测并将监测到的负载监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述频率监测终端，用于对电力网络频率进行监测并将监测到的频率监测信息通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台，发送到中央处理器；

所述中央处理器，用于对电力网络进行综合调度控制；接收各个监测终端通过北斗定位通讯装置传输至数据云平台发送过来的监测信息和时间信息进行标记后，发送到数据库进行储存，发送到显示屏进行显示；另外通过A/D转换模块传导至所述有效值计算模块，该有效值计算模块根据所述电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端和频率监测终端所监测的实时电场强度信息、磁场强度信息、视频信息、电压信息、电流信息、负载信息和频率信息获得对应的有效值，以人机操作平台输入的监测段基本信息数据，并将这些数据通过虚拟仿真分析模块进行分析，将数据格式发送到物料模块构建评估模块，根据预设的构建评估方法对电力网络状态进行评估，并将评估结果发送到显示屏进行显示，发送到数据库进行储存；用于接收人机操作模块输入的控制命令并将这些控制命令按照预设的算法发送到指定的模块进行执行；根据信息调用命令，从数据储存模块中调用人们所需的数据信息；

物理模型构建模块，用于根据接收到的中央处理器发送的数据建立监测段电力网络物理模型；

虚拟仿真分析模块，将在监测段电力网络物理模型中插入的各类型的能达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元，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；

人机操作平台，用于输入信息调用命令、控制命令和待监测段基本信息数据；

显示屏，用于显示各监测模块的监测结果、电力网络状态评估模块的评估结果以及人工专家评估模块，并基于各种监测结果和评估结果输出表征水质环境的二维结果图、三维结果图；

存储服务器，用于存储所有电力网络监测信息以及人机操作平台输入信息调用、控制的信息数据；

外部电源，用于给主控单元内部的电源模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于云平台的电力网络监测系统，其特征在于：所述主控单元包括若干台工业计算机，工业计算机与云计算平台相连接，每个工业计算机连接有一个独立的存储服务器，工业计算机与存储服务器之间设置有防火墙。

3.根据权利要求1所述的一种基于云平台的电力网络监测系统，其特征在于：所述电场强度探测器、磁场强度探测器、摄像头、电压监测终端、电流监测终端、负载监测终端和频率监测终端内部均包括时序模块，该时序模块与北斗定位通讯装置相连接，并控制北斗定位通讯模块以固定时序周期向所述数据云平台上传监测数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于云平台的电力网络监测系统，其特征在于：所述频率监测模块包括频率分析模块、校准模块和反馈模块，频率分析模块将分析结果送入校准模块，反馈模块根据校准模块的校准结果对频率分析模块进行反馈控制。

5.根据权利要求1所述的一种基于云平台的电力网络监测系统，其特征在于：所述负载监测模块包括瞬时负载监测模块和平均负载监测模块，瞬时负载模块对电力网络的负载波动变化率进行监测，平均负载监测模块对电力网络的负载波动趋势进行监测。

6.根据权利要求1所述的一种基于云平台的电力网络监测系统，其特征在于：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。

7.根据权利要求1所述的一种基于云平台的电力网络监测系统，其特征在于：所述电压监测终端采用电压互感器，所述电流监测终端采用电流互感器。