CN110011422A - 基于人工神经网络的智能配电运行监测系统及调控方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于人工神经网络的智能配电运行监测系统及调控方法；优选新能源发电电力和电网多负荷柔性接入智能配电运行监测治理系统，利用智能配电监测管理技术集成了光伏、储能蓄电、移动充电桩多负荷柔性即插即用技术，通过互联网技术构成一个动态优化布局的智能配电网络，实现布局合理、节省资源、提高效率、调峰调压用电、降低用电成本，提供了用电质量及用电可靠性，使得多负荷间协调控制运行；结合大数据技术量化台区线损指标与配变运行各指标之间的关联关系，为台区治理、改造、规划提供直接的数据支撑，为配用电行业提供业务解决方案。

Description

基于人工神经网络的智能配电运行监测系统及调控方法
技术领域
本发明属于智能配电网技术领域，涉及一种基于人工神经网络的智能配电运行监测系统及调控方法，尤其涉及一种给予人工神经网络的多负荷柔性接入智能配电运行监测系统及运行调控方法。
背景技术
配电变压器监控系统在国内许多供电公司都进行了试点工作，但是现有投运的配电变压器监控系统仍存在一些问题，主要表现在以下方面：一方面，由于配电变压器分布点多、分布面广，难以选择合适的通信方式，使得信息得不到有效的传送；另一方面由于缺乏有效的配电变压器的分析软件，使得收集的配电变压器信息得不到有效的应用。造成的结果是虽然有一部分配电变压器监控终端在现场投运，但取得的效果并不理想，配电变压器未能得到运行状态分析和经济运行分析。
随着社会的发展，分布式光伏、储能、微电网、增量配网发展迅猛，这些场景改变了传统配网运行特点，由“无源”网也逐步发展为“有源可控”网，调度对象越来越多，控制要求也越来越高。配电网的规模在急剧地膨胀，对接入系统要求越来越高，对于电能质量、电力运行以及维护的要求也越来越高。配电网电缆使用率日益提高，由于线路阻抗比R/X较大，电压对有功功率的变化也较敏感，有功/无功潮流均会对节点电压产生较大影响，进一步加剧了各种负荷接入配电网高电压的问题。
配电自动化是配网中现时的一个发展热点，远程监控正在成为一种重要的监测手段，但这在配电台区的应用上还没有得到重视。在实时远程监测配电台区的三相平衡度、电压合格率、负载率、负荷曲线等方面，是单一现时的配电台区正在使用的TTU设备实现不了的。因此，如何解决上述问题，是本来领域技术人员着重要研究的内容。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种基于人工神经网络的智能配电运行监测系统及调控方法；利用了分布式配电网关于配电台区运行管理及分析优化的处理方法和柔性控制接入技术，解决了多负荷能够柔性接入布局建设的困境。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于人工神经网络的智能配电运行监测系统，包括系统控制与信息平台系统、智能配电柜系统、配电台区运行管理系统、光伏发电系统、风能发电系统、储能接入管理系统、通信网络、公共电网、用户用电负荷系统及电网电力线；
所述系统控制与信息平台系统通过通信网络运行管控的信息交互链路；
所述储能接入管理系统用于储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，并采用可重构电池网络，通过储能蓄电池双向逆变系统接入所述电网电力线；所述电网电力线连接所述光伏发电系统、风能发电系统及用户用电负荷系统，并通过所述电网配电系统接入公共电网，构成新能源多负荷接入供电的电力系统；
所述光伏发电系统、风能发电系统接入电网电力线，由所述电网电力线分别连接用户用电负荷、储能蓄电池双向逆变系统，构成光伏发电系统为储能接入管理系统及用户用电负荷系统供电以及向公共电网馈电的电力路径；
所述公共电网通过电网配电系统接入电网电力线，由所述电网电力线分别连接用户用电负荷、储能蓄电池双向逆变系统以及其它能源接入负荷系统，构成公共电网为这些新能源负荷供电的电力路径；
所述智能配电柜系统包括配电柜体、TTU终端、低压分支监测单元、低压开关、通信系统及储能系统；
所述配电台区运行管理系统包括一体化电子式智能低压开关，实现对配电台区分支线路的控制，测量分支线路的电压、电流、剩余电流值，实现配电台区分支线路的过压、过载、漏电保护功能。
进一步地，所述信息平台系统包括：采集服务器、数据库服务器、应用服务器、工作站及WEB服务器；所述信息平台系统采用冗余数据库和网络结构，采集服务器和应用服务器采用单机、双机热备或集群方式，所述信息平台系统基于分布式任务管理服务机制，采用负荷均衡技术；所述信息平台系统具备图形化的展示方式，以电网逻辑图结合地理信息图进行基本数据的展示，并基于WEB，进行配电台区大量的分析和研究，主要有负荷分析、三相不平衡分析、供电质量分析、变压器效率分析及用电趋势分析，从而实现对配电台区的实时监控，对配电台区运行的优化分析；对配电台区的运行管理。
进一步地，所述监测系统同时与多个电池柜控制终端进行通信，存储电池柜控制终端上传的电池网络状态信息和故障信息，便于工作人员进行单体电池的换修和巡检，从而工作人员通过云平台进行统一调度，控制各电池柜控制终端协助电网实现的削峰填谷。
进一步地，所述储能接入管理系统主要是储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，利用可重构电池网络，便于及时对过充过放单体电池进行处理，有利于延长变电站电池系统的使用寿命和维护成本，可以对电池网络中各单体电池状态进行实时监控，便于工作人员进行运维检修，可以调配配电网负荷进行削峰填谷。
进一步地，所述配电台区运行管理系统的研究基于配电台区的现状和需求，首先实现对配电台区的基本监测和分析功能，研发一种壁挂式智能配电台区运行管理终端设备，实现对原有配电台区的升级改造。该方式投资小、性价比高。
进一步地，为实现对配电台区分支线路的控制，研究一种一体化电子式智能低压开关，测量分支线路的电压、电流、剩余电流值，实现配电台区分支线路的过压、过载、漏电等保护功能，其集保护、控制、通讯于一体，具有功能强、体积小、易安装等特性。
进一步地，系统控制与信息平台系统通过通信网络运行管控的信息交互链路。通过采用GPRS通讯方式实现了联网和漫游，使得利用网络传输数据无须再组建专用通信网络。结合配电台区运行的通讯需求，完成多种电力协议联合兼容，实现支持DL/T376.1《电力用户用电信息采集系统通信协议》规约，Q/GDW130-2005《电力负荷管理系统数据传输规约》规约，DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》规约，DL/T645-2007《多功能电能表通信规约》规约等。信息平台系统拟采用的硬件配置包括：采集服务器，数据库服务器，应用服务器，工作站，WEB服务器。整个系统采用冗余数据库和网络结构，采集服务器和应用服务器根据系统规模的大小可采用单机、双机热备、集群等多种方式，系统基于分布式任务管理服务机制，采用负荷均衡技术。系统内任何一台计算机故障均不会影响其它节点功能的实现。信息平台系统具备图形化的展示方式，能够以电网逻辑图结合地理信息图进行基本数据的展示，并基于WEB，进行配电台区大量的分析和研究，主要有负荷分析，三相不平衡分析，供电质量分析、变压器效率分析、用电趋势分析等，从而使应用系统能够实现对配电台区的实时监控，对配电台区运行的优化分析；对配电台区的运行管理。
进一步地，所述智能配电柜系统包括配电柜体、TTU终端、低压分支监测单元、低压开关、通信系统及储能系统；主要从分布式电源、网络拓扑、用电负荷三个方面开展调研。在电源层面，调研当地分布式新能源的分布特征、发电形式、出力特性、接入方式以及历年气象水文数据。在电网层面，调研现有交流供电系统和直流供电系统的典型拓扑结构、电压等级、母线结构、接线方式和接地方式等网络特征。在负荷层面，调研当地用户的用电模式和用电需求情况，调研当地负荷的分布特征、运行特性、用电要求。配电柜主要连接有相互交错的纵向安装支架和横向安装支架，采用屋檐门风格进行防水作用，以及桥梁式支架散热作用，能够极大的降低配电箱在长期使用时所受到的损伤，进而能够延长该配电柜的使用寿命，且实现了配电台区设备智能一体化、精细化，提高经济效益和降低工作难度，能够有效提高配电台区运行与管理工作效率，降低成本，实现区域化管理。本智能配电柜主要完成一种基于人工神经网络的多负荷柔性接入智能配电运行监测系统及调控方法研究做硬件支持，该配电柜体提供一种结构简单，使用方便，安装便捷，能对延长配电柜及其配电设备使用寿命，集成度高，能实现多种数据指标的实时远程在线监测，故障检测与保护等功能，提高配电台区运行管理效率，提供多能源柔性接入接口，具有配电台区运行智能管理及优化功能的智能配电柜。
本发明还提供一种基于人工神经网络的智能配电运行调控方法，包括以下步骤：
系统控制与信息平台系统启动并进行系统自检，发现故障与异常时自动完成报警提示，并接入故障处理流程；否则系统接入正常运行流程，即：
1)系统控制与信息平台系统根据实时SOC数据和储能系统容量对有功下垂增益系数进行动态整定，实现了有功负荷在各微电源间的合理分配，使得发电系统可以根据自身发电裕度来承担负荷的变化量，改进下垂控制策略将输出功率以及储能系统的SOC状态作为本地信息，通过采集的本地信息计算出微电源输出的瞬时功率，然后通过低通滤波器获得其平均功率；
2)系统控制与信息平台系统通过通信网络实时采集系统设备运行的状态和参数，按预定时间节点进行动态调控并根据控制策略和实时监测的设备与储能系统荷电状态、配电网实时运行数据进行计算和分析，生成静态储能和动态储能神经网络拓扑结构图并以此调度和布局，使得台区范围内负荷布置合理的新能源发电接入系统与储能负荷容量；
3)系统控制与信息平台系统根据新能源发电实时状况特点，配电箱微气象系统调度静态储能与动态储能进行调换及补充电量，安排光伏、风电等新能源的接入配电电台，保证电量充足最大化利用；
4)用户及新能源负荷和移动终端通过通信网络与系统控制与信息平台系统交互信息，实时动态了解用户用电情况以及新能源发电位置和实时发电信息，并且在需要时发送自身台区并网点的位置信息预约动态储能与静态储能容量，实现柔性智能接入；
5)系统控制与信息平台系统根据储能蓄电池充放电监测参数，计算分析储能蓄电池健康状况，对于疲劳状态的储能蓄电池组串模块由储能蓄电池组串模块装卸设备将其放置在储能蓄电池组串模块充放电及维护系统中，进行维护性充放电，提高储能蓄电池在配电网中使用效率和安全可靠性；
6)在新能源发电系统发电不足时，由系统控制与信息平台系统根据电网阶梯电价和资源配置状况，选择指定不同时段相应区域储能蓄电充放电，实现调峰蓄电和经济蓄电，提高充电服务的经济效益；
7)在电网因故不能供电时，系统控制与信息平台系统控制电网配电系统断开公共电网，并控制储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，储能接入管理系统作为微电网电压源运行并建立微电网的支撑电力，其他新能源发电系统作为电流源运行，并由系统控制与信息平台系统调控其功率和能量，确保用户用电负荷直至公共电网供电，离网微电网由系统控制与信息平台系统切换为并网微电网。
进一步地，步骤3)中所述智能配电箱微气象系统包括控制器、温度采集器、温度传感器、湿度采集器和湿度传感器，所述温度采集器的输出端和湿度采集器的输出端均与控制器相连接，温度传感器的输出端与温度采集器相连接，湿度传感器的输出端与湿度采集器相连接，完成光伏等新能源发电的预测与协调控制。
进一步地，所述步骤7)中离网微电网由系统控制与信息平台系统切换为并网微电网采用基于功率/电压/电流三环控制的微电网并/离网平滑切换方法；分析微电网层面的主从控制策略和对等控制策略，以及微电源层面的PQ控制策略、V/f控制策略和改进下垂控制策略，建立了功率/电压/电流三环协调控制模型，并结合微电源层面的控制技术对微电网并/离网切换过程进行仿真分析，从而保证微电网具有并/离网平滑切换的能力。
进一步地，采用微电网交直流双模式自适应取电方式，从微电网内部储能系统的电池组直接取电，实现直流宽幅电压取电，并变换稳定至控制电源电压，与外部交流电取电形成双路自适应供电，实现交直流双路供电系统的互为备用。解决了常规采用UPS供电的容量有限、供电时间短、寿命短等缺陷，提高微电网控制系统供电安全可靠性，并解决微电网黑启动的控制系统供电难题，保障微网运行稳定。
进一步地，针对微电网内可能的分布式能源系统组合较多，且具有一定耦合性的特点，研究了光伏与风电的短期功率预测技术，进而以发电成本、环境成本最小，发电收益最大为目标优化了联合发电计划，提出了并网和离网两个状态下的微电网综合调度运行控制策略，并建立了微电网综合管理系统，使得微电网具有应对系统内能量时变性、不确定性和非对称性特点的能力。
进一步地，采用阻性负载、感性负载和容性负载三相负载功率独立控制的移动式微电网防孤岛检测装置，通过车载集控系统下发指令调节R、L、C，可任意组合模拟本地负载各种工况，采用无极微调功能，可实现谐振点快速精确调节。微电网扰动发生装置采用电动与制动的灵活控制，可实现能量双向流动，环保节能。具备对输出电压幅值和频率单独精确调节能力。电能质量测试系统可实现每周波1024个交流电压采样和256个电流采样，并连续存储一年以上数据。功率控制检测系统能模拟并下发微电网调度指令，对微电网开展功率控制。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明利用配电台区运行管理及分析优化的处理方法和可重构电池网络，实行新能源多负荷柔性接入管理。在分布式电源定容定址的基础上，利用双层规划模型第一层计算配电网络建设成本，第二层采用模拟经济调度的方式预测了其建成后的运行成本，从而达到了精确计算全寿命周期成本的目的；在不需要额外提供电源的基础上有效减轻直流双极供电系统的电压不平衡问题，进而有效降低线路总线损。分析新能源分布式电源控制策略和负荷特性，可以在线对故障电池进行隔离切除，不影响整个电池网络工作，不必停机，方便工作人员检修；在保证新能源最大出力和负荷供电不受影响的前提下，提出了基于储能元件自适应动态阈值控制的供电系统能量管理方法。利用可重构电池网络，便于及时对过充过放单体电池进行处理，有利于延长变电站电池系统的使用寿命和维护成本；采用一种自适应动态阈值方法控制储能元件的充放电功率，可以快速响应负荷消耗变化和天气变化原因引起的负荷需求变化，并作出充放电策略调整，提高了对新能源和电池储能的利用率。对电池网络中各单体电池状态进行实时监控，便于工作人员进行运维检修，可以调配变电站电池组协助电网进行削峰填谷，完成负荷平衡调节功能。
本发明提出基于GPRS通信的供电系统多电源协调控制策略，各单元设备具备即插即用功能，可实现多工况下各分布式电源根据电压切换其变换器控制模式，依据各自工作模式自适应下垂控制运行，使得供电系统能够保证多个分布式电源之间的功率分配合理，满足交流电源断电或光伏发电输入波动、负荷投切等工况下，保障局部直流稳定，实现整个系统的安全稳定运行。
本发明考虑配网的优化调度控制及储能直流供电系统运行模式的特性，结合分布式光伏发电，以及风电运行特性及储能优化运行控制等，开发出一种基于人工神经网络的多负荷柔性接入智能配电运行监测系统，可实现交流混合用电配电供电系统稳定运行。
本发明多负荷柔性接入智能配电运行监测系统建设与方法研究为台区治理、改造、规划提供直接的数据支撑，为配用电行业提供业务解决方案。
附图说明
图1为本发明用智能配电柜结构示意图。
图2为本发明用储能蓄电池充放电系统原理图。
图3为本发明用电池网络结构示意图。
图4为本发明结构示意图框图。
具体实施方式
以下结合附图，由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
如图1至图4所示，一种基于人工神经网络的智能配电运行监测系统，包括系统控制与信息平台系统、智能配电柜系统、配电台区运行管理系统、光伏发电系统、风能发电系统、储能接入管理系统、通信网络、公共电网、用户用电负荷系统及电网电力线；
所述系统控制与信息平台系统通过通信网络运行管控的信息交互链路；
所述储能接入管理系统用于储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，并采用可重构电池网络，通过储能蓄电池双向逆变系统接入所述电网电力线；所述电网电力线连接所述光伏发电系统、风能发电系统及用户用电负荷系统，并通过所述电网配电系统接入公共电网，构成新能源多负荷接入供电的电力系统；
所述光伏发电系统、风能发电系统接入电网电力线，由所述电网电力线分别连接用户用电负荷、储能蓄电池双向逆变系统，构成光伏发电系统为储能接入管理系统及用户用电负荷系统供电以及向公共电网馈电的电力路径；
所述公共电网通过电网配电系统接入电网电力线，由所述电网电力线分别连接用户用电负荷、储能蓄电池双向逆变系统以及其它能源接入负荷系统，构成公共电网为这些新能源负荷供电的电力路径；
所述智能配电柜系统包括配电柜体、TTU终端、低压分支监测单元、低压开关、通信系统及储能系统；
所述配电台区运行管理系统包括一体化电子式智能低压开关，实现对配电台区分支线路的控制，测量分支线路的电压、电流、剩余电流值，实现配电台区分支线路的过压、过载、漏电保护功能。
进一步地，所述信息平台系统包括：采集服务器、数据库服务器、应用服务器、工作站及WEB服务器；所述信息平台系统采用冗余数据库和网络结构，采集服务器和应用服务器采用单机、双机热备或集群方式，所述信息平台系统基于分布式任务管理服务机制，采用负荷均衡技术；所述信息平台系统具备图形化的展示方式，以电网逻辑图结合地理信息图进行基本数据的展示，并基于WEB，进行配电台区大量的分析和研究，主要有负荷分析、三相不平衡分析、供电质量分析、变压器效率分析及用电趋势分析，从而实现对配电台区的实时监控，对配电台区运行的优化分析；对配电台区的运行管理。
进一步地，所述监测系统同时与多个电池柜控制终端进行通信，存储电池柜控制终端上传的电池网络状态信息和故障信息，便于工作人员进行单体电池的换修和巡检，从而工作人员通过云平台进行统一调度，控制各电池柜控制终端协助电网实现的削峰填谷。
进一步地，所述储能接入管理系统主要是储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，利用可重构电池网络，便于及时对过充过放单体电池进行处理，有利于延长变电站电池系统的使用寿命和维护成本，可以对电池网络中各单体电池状态进行实时监控，便于工作人员进行运维检修，可以调配配电网负荷进行削峰填谷。
进一步地，所述配电台区运行管理系统的研究基于配电台区的现状和需求，首先实现对配电台区的基本监测和分析功能，研发一种壁挂式智能配电台区运行管理终端设备，实现对原有配电台区的升级改造。该方式投资小、性价比高。
进一步地，为实现对配电台区分支线路的控制，研究一种一体化电子式智能低压开关，测量分支线路的电压、电流、剩余电流值，实现配电台区分支线路的过压、过载、漏电等保护功能，其集保护、控制、通讯于一体，具有功能强、体积小、易安装等特性。
进一步地，系统控制与信息平台系统通过通信网络运行管控的信息交互链路。通过采用GPRS通讯方式实现了联网和漫游，使得利用网络传输数据无须再组建专用通信网络。结合配电台区运行的通讯需求，完成多种电力协议联合兼容，实现支持DL/T376.1《电力用户用电信息采集系统通信协议》规约，Q/GDW130-2005《电力负荷管理系统数据传输规约》规约，DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》规约，DL/T645-2007《多功能电能表通信规约》规约等。信息平台系统拟采用的硬件配置包括：采集服务器，数据库服务器，应用服务器，工作站，WEB服务器。整个系统采用冗余数据库和网络结构，采集服务器和应用服务器根据系统规模的大小可采用单机、双机热备、集群等多种方式，系统基于分布式任务管理服务机制，采用负荷均衡技术。系统内任何一台计算机故障均不会影响其它节点功能的实现。信息平台系统具备图形化的展示方式，能够以电网逻辑图结合地理信息图进行基本数据的展示，并基于WEB，进行配电台区大量的分析和研究，主要有负荷分析，三相不平衡分析，供电质量分析、变压器效率分析、用电趋势分析等，从而使应用系统能够实现对配电台区的实时监控，对配电台区运行的优化分析；对配电台区的运行管理。
进一步地，所述智能配电柜系统包括配电柜体、TTU终端、低压分支监测单元、低压开关、通信系统及储能系统；主要从分布式电源、网络拓扑、用电负荷三个方面开展调研。在电源层面，调研当地分布式新能源的分布特征、发电形式、出力特性、接入方式以及历年气象水文数据。在电网层面，调研现有交流供电系统和直流供电系统的典型拓扑结构、电压等级、母线结构、接线方式和接地方式等网络特征。在负荷层面，调研当地用户的用电模式和用电需求情况，调研当地负荷的分布特征、运行特性、用电要求。配电柜主要连接有相互交错的纵向安装支架和横向安装支架，采用屋檐门风格进行防水作用，以及桥梁式支架散热作用，能够极大的降低配电箱在长期使用时所受到的损伤，进而能够延长该配电柜的使用寿命，且实现了配电台区设备智能一体化、精细化，提高经济效益和降低工作难度，能够有效提高配电台区运行与管理工作效率，降低成本，实现区域化管理。本智能配电柜主要完成一种基于人工神经网络的多负荷柔性接入智能配电运行监测系统及调控方法研究做硬件支持，该配电柜体提供一种结构简单，使用方便，安装便捷，能对延长配电柜及其配电设备使用寿命，集成度高，能实现多种数据指标的实时远程在线监测，故障检测与保护等功能，提高配电台区运行管理效率，提供多能源柔性接入接口，具有配电台区运行智能管理及优化功能的智能配电柜。
配电台区运行智能管理及优化终端与置于配电箱箱体外部的配电变压器相连接，配电台区运行智能管理及优化终端与低压开关相连接，配电台区运行智能管理及优化终端与无功优化系统相连接，配电台区运行智能管理及优化终端和微气象系统均与通信系统相连接，总机系统与通信系统相连接。对配电网的源荷特性和供电模式特性进行分析。首先，对于源荷特性分析，在电源层面上分析不同新能源的出力特性和不同新能源之间的时空互补特性；在网络层面上分析交直流供电模式下的电压等级、拓扑结构、接线方式、接地方式和母线结构，以及对其产生影响的因素；在负荷层面上分析负荷分布情况、负荷特性曲线、用户用电要求以及新能源出力特性和负荷正负调峰的相关性。其次，对于供电模式特性分析，在技术层面上分析交直流供电模式下的供电容量、传输效率、传输损耗、故障恢复能力、供电可靠性、系统稳定性、过负荷能力、潮流控制能力、电能质量等技术指标；在经济层面上分析交直流供电模式下电网的建造成本、运行成本、维护成本、管理成本等经济指标；在负荷适应层面上分析交直流供电模式下的供电能力、负荷点电压水平、负荷适应度、单位负荷电能转换率等指标。
本发明还提供一种基于人工神经网络的智能配电运行调控方法，包括以下步骤：
系统控制与信息平台系统启动并进行系统自检，发现故障与异常时自动完成报警提示，并接入故障处理流程；否则系统接入正常运行流程，即：
1)系统控制与信息平台系统根据实时SOC数据和储能系统容量对有功下垂增益系数进行动态整定，实现了有功负荷在各微电源间的合理分配，使得发电系统可以根据自身发电裕度来承担负荷的变化量，改进下垂控制策略将输出功率以及储能系统的SOC状态作为本地信息，通过采集的本地信息计算出微电源输出的瞬时功率，然后通过低通滤波器获得其平均功率；
2)系统控制与信息平台系统通过通信网络实时采集系统设备运行的状态和参数，按预定时间节点进行动态调控并根据控制策略和实时监测的设备与储能系统荷电状态、配电网实时运行数据进行计算和分析，生成静态储能和动态储能神经网络拓扑结构图并以此调度和布局，使得台区范围内负荷布置合理的新能源发电接入系统与储能负荷容量；
3)系统控制与信息平台系统根据新能源发电实时状况特点，配电箱微气象系统调度静态储能与动态储能进行调换及补充电量，安排光伏、风电等新能源的接入配电电台，保证电量充足最大化利用；
4)用户及新能源负荷和移动终端通过通信网络与系统控制与信息平台系统交互信息，实时动态了解用户用电情况以及新能源发电位置和实时发电信息，并且在需要时发送自身台区并网点的位置信息预约动态储能与静态储能容量，实现柔性智能接入；
5)系统控制与信息平台系统根据储能蓄电池充放电监测参数，计算分析储能蓄电池健康状况，对于疲劳状态的储能蓄电池组串模块由储能蓄电池组串模块装卸设备将其放置在储能蓄电池组串模块充放电及维护系统中，进行维护性充放电，提高储能蓄电池在配电网中使用效率和安全可靠性；
6)在新能源发电系统发电不足时，由系统控制与信息平台系统根据电网阶梯电价和资源配置状况，选择指定不同时段相应区域储能蓄电充放电，实现调峰蓄电和经济蓄电，提高充电服务的经济效益；
7)在电网因故不能供电时，系统控制与信息平台系统控制电网配电系统断开公共电网，并控制储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，储能接入管理系统作为微电网电压源运行并建立微电网的支撑电力，其他新能源发电系统作为电流源运行，并由系统控制与信息平台系统调控其功率和能量，确保用户用电负荷直至公共电网供电，离网微电网由系统控制与信息平台系统切换为并网微电网。
进一步地，步骤3)中所述智能配电箱微气象系统包括控制器、温度采集器、温度传感器、湿度采集器和湿度传感器，所述温度采集器的输出端和湿度采集器的输出端均与控制器相连接，温度传感器的输出端与温度采集器相连接，湿度传感器的输出端与湿度采集器相连接，完成光伏等新能源发电的预测与协调控制。对风、光、储等分布式电源出力特性和典型负载运行特性分析和仿真验证成果，充分考虑电源、负荷协调控制等关键因素对直流母线电压稳定的影响，开展多源协调控制技术研究，直流供电系统中光伏、储能等分布式电源需通过 DC/DC 变换器接入直流母线，由于配电线路上存在阻抗压降，导致各并联电源之间产生环流，为减少环流，提高直流母线电压稳定性，在对比主从控制和下垂控制特性基础上，采用变系数下垂制策略，实现多 DC/DC 变换器的并联协调控制；深入分析各类型储能设备充放电容量、充放电倍率、过载值和限流值等影响因素，对储能系统采用自适应动态阈值算法，优化调度储能设备的出力，实现经济调度和潮流的优化；针对直流供电系统并网模式和离网模式两种运行状态，基于储能电池的荷电状态（SOC），分别提出了两种运行模式下多电源及负荷的协调控制策略。电池柜控制终端对电池网络的能量信息进行实时处理和分析，计算出各单体电池的SOC和SOH，判断各单体电池的健康状态，并对各单体电池的使用寿命进行估计。采用电池能量网卡（BDB）对单体电池的电压、电流、温度进行实时监测，电池能量集线器对各电池组支路的电压和电流进行实时监测，并将实时监测的数据通过总线传输至电池柜控制终端。离网情况下在保证供电电能质量的同时确保重要负荷供电，并网情况下能够有效平抑新能源发电的功率波动，提高新能源发电的接入能力。电池柜控制终端根据电池网络的能量信息，对各单体电池容量、电池组容量进行排序，当系统执行充电指令时，电池电量不足的单体电池、电池组优先进行充电；当系统执行放电指令时，电池电量不足的单体电池、电池组优先不参与充电。
电池柜控制终端通过电池网络能量信息的分析结果，当单体电池电压低于某一阈值时，判断为电池过放，当单体电池电压高于某一阈值时，判断为电池过充，当电池温度高于某一阈值时，发出高温报警指令，对过充和过放电池、高温报警电池进行隔离处理。程序运行中，先选中要隔离的电池编号，并在电池网络总输出电压、电流变化最小的基础上，重构各单体电池的连接方式，优化电池网络拓扑，并将新的开关阵列拓扑信息传输至开关阵列模块，进行电池网络重构。
进一步地，所述步骤7)中离网微电网由系统控制与信息平台系统切换为并网微电网采用基于功率/电压/电流三环控制的微电网并/离网平滑切换方法；分析微电网层面的主从控制策略和对等控制策略，以及微电源层面的PQ控制策略、V/f控制策略和改进下垂控制策略，建立了功率/电压/电流三环协调控制模型，并结合微电源层面的控制技术对微电网并/离网切换过程进行仿真分析，从而保证微电网具有并/离网平滑切换的能力。
进一步地，采用微电网交直流双模式自适应取电方式，从微电网内部储能系统的电池组直接取电，实现直流宽幅电压取电，并变换稳定至控制电源电压，与外部交流电取电形成双路自适应供电，实现交直流双路供电系统的互为备用。解决了常规采用UPS供电的容量有限、供电时间短、寿命短等缺陷，提高微电网控制系统供电安全可靠性，并解决微电网黑启动的控制系统供电难题，保障微网运行稳定。
进一步地，针对微电网内可能的分布式能源系统组合较多，且具有一定耦合性的特点，研究了光伏与风电的短期功率预测技术，进而以发电成本、环境成本最小，发电收益最大为目标优化了联合发电计划，提出了并网和离网两个状态下的微电网综合调度运行控制策略，并建立了微电网综合管理系统，使得微电网具有应对系统内能量时变性、不确定性和非对称性特点的能力。
进一步地，采用阻性负载、感性负载和容性负载三相负载功率独立控制的移动式微电网防孤岛检测装置，通过车载集控系统下发指令调节R、L、C，可任意组合模拟本地负载各种工况，采用无极微调功能，可实现谐振点快速精确调节。微电网扰动发生装置采用电动与制动的灵活控制，可实现能量双向流动，环保节能。具备对输出电压幅值和频率单独精确调节能力。电能质量测试系统可实现每周波1024个交流电压采样和256个电流采样，并连续存储一年以上数据。功率控制检测系统能模拟并下发微电网调度指令，对微电网开展功率控制。
本发明属于智能配电网技术领域，具体涉及一种基于人工神经网络的多负荷柔性接入智能配电运行监测系统及运行方法。优选新能源发电电力和电网多负荷柔性接入智能配电运行监测治理系统，利用智能配电监测管理技术集成了光伏、储能蓄电、移动充电桩多负荷柔性即插即用技术，通过互联网技术构成一个动态优化布局的智能配电网络，实现布局合理、节省资源、提高效率、调峰调压用电、降低用电成本，提供了用电质量及用电可靠性，使得多负荷间协调控制运行，在低压宽带载波通信、中压载波信等成熟的通信技术与产品基础之上，通过加装一组先进的智能感知单元以及协议转换装置实现10kV线路、10kV配电房、400kV供电线路、表（箱）前开关以及用户智能电表运行情况的全面感知，基于全面感知的供电网络与通信网络构建一套全新的“采集监测—故障研判—运维作业”闭环配用电运维体系。
此外，基于全面感知的供电网络结构，开展台区“变—线—户”关系自动梳理与档案维护，实现营配贯通可视化展示，并结合大数据技术量化台区线损指标与配变运行各指标之间的关联关系，为台区治理、改造、规划提供直接的数据支撑，为配用电行业提供业务解决方案。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种基于人工神经网络的智能配电运行监测系统，其特征在于：包括系统控制与信息平台系统、智能配电柜系统、配电台区运行管理系统、光伏发电系统、风能发电系统、储能接入管理系统、通信网络、公共电网、用户用电负荷系统及电网电力线；
所述系统控制与信息平台系统通过通信网络运行管控的信息交互链路；
所述储能接入管理系统用于储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，并采用可重构电池网络，通过储能蓄电池双向逆变系统接入所述电网电力线；所述电网电力线连接所述光伏发电系统、风能发电系统及用户用电负荷系统，并通过所述电网配电系统接入公共电网，构成新能源多负荷接入供电的电力系统；
所述光伏发电系统、风能发电系统接入电网电力线，由所述电网电力线分别连接用户用电负荷、储能蓄电池双向逆变系统，构成光伏发电系统为储能接入管理系统及用户用电负荷系统供电以及向公共电网馈电的电力路径；
所述公共电网通过电网配电系统接入电网电力线，由所述电网电力线分别连接用户用电负荷、储能蓄电池双向逆变系统以及其它能源接入负荷系统，构成公共电网为这些新能源负荷供电的电力路径；
所述智能配电柜系统包括配电柜体、TTU终端、低压分支监测单元、低压开关、通信系统及储能系统；
所述配电台区运行管理系统包括一体化电子式智能低压开关，实现对配电台区分支线路的控制，测量分支线路的电压、电流、剩余电流值，实现配电台区分支线路的过压、过载、漏电保护功能。
2.根据权利要求1所述的基于人工神经网络的智能配电运行监测系统，其特征在于：所述信息平台系统包括：采集服务器、数据库服务器、应用服务器、工作站及WEB服务器；所述信息平台系统采用冗余数据库和网络结构，采集服务器和应用服务器采用单机、双机热备或集群方式，所述信息平台系统基于分布式任务管理服务机制，采用负荷均衡技术；所述信息平台系统具备图形化的展示方式，以电网逻辑图结合地理信息图进行基本数据的展示，并基于WEB，进行配电台区大量的分析和研究，主要有负荷分析、三相不平衡分析、供电质量分析、变压器效率分析及用电趋势分析，从而实现对配电台区的实时监控，对配电台区运行的优化分析；对配电台区的运行管理。
3.根据权利要求1所述的基于人工神经网络的智能配电运行监测系统，其特征在于：所述监测系统同时与多个电池柜控制终端进行通信，存储电池柜控制终端上传的电池网络状态信息和故障信息，便于工作人员进行单体电池的换修和巡检，从而工作人员通过云平台进行统一调度，控制各电池柜控制终端协助电网实现的削峰填谷。
4.一种基于人工神经网络的智能配电运行调控方法，其特征在于：包括以下步骤：
系统控制与信息平台系统启动并进行系统自检，发现故障与异常时自动完成报警提示，并接入故障处理流程；否则系统接入正常运行流程，即：
1)系统控制与信息平台系统根据实时SOC数据和储能系统容量对有功下垂增益系数进行动态整定，实现了有功负荷在各微电源间的合理分配，使得发电系统可以根据自身发电裕度来承担负荷的变化量，改进下垂控制策略将输出功率以及储能系统的SOC状态作为本地信息，通过采集的本地信息计算出微电源输出的瞬时功率，然后通过低通滤波器获得其平均功率；
2)系统控制与信息平台系统通过通信网络实时采集系统设备运行的状态和参数，按预定时间节点进行动态调控并根据控制策略和实时监测的设备与储能系统荷电状态、配电网实时运行数据进行计算和分析，生成静态储能和动态储能神经网络拓扑结构图并以此调度和布局，使得台区范围内负荷布置合理的新能源发电接入系统与储能负荷容量；
3)系统控制与信息平台系统根据新能源发电实时状况特点，配电箱微气象系统调度静态储能与动态储能进行调换及补充电量，安排光伏、风电等新能源的接入配电电台，保证电量充足最大化利用；
4)用户及新能源负荷和移动终端通过通信网络与系统控制与信息平台系统交互信息，实时动态了解用户用电情况以及新能源发电位置和实时发电信息，并且在需要时发送自身台区并网点的位置信息预约动态储能与静态储能容量，实现柔性智能接入；
5)系统控制与信息平台系统根据储能蓄电池充放电监测参数，计算分析储能蓄电池健康状况，对于疲劳状态的储能蓄电池组串模块由储能蓄电池组串模块装卸设备将其放置在储能蓄电池组串模块充放电及维护系统中，进行维护性充放电，提高储能蓄电池在配电网中使用效率和安全可靠性；
6)在新能源发电系统发电不足时，由系统控制与信息平台系统根据电网阶梯电价和资源配置状况，选择指定不同时段相应区域储能蓄电充放电，实现调峰蓄电和经济蓄电，提高充电服务的经济效益；
7)在电网因故不能供电时，系统控制与信息平台系统控制电网配电系统断开公共电网，并控制储能蓄电池组串模块充放电及维护系统，储能接入管理系统作为微电网电压源运行并建立微电网的支撑电力，其他新能源发电系统作为电流源运行，并由系统控制与信息平台系统调控其功率和能量，确保用户用电负荷直至公共电网供电，离网微电网由系统控制与信息平台系统切换为并网微电网。
5.根据权利要求4所述的基于人工神经网络的智能配电运行调控方法，其特征在于：步骤3)中所述智能配电箱微气象系统包括控制器、温度采集器、温度传感器、湿度采集器和湿度传感器，所述温度采集器的输出端和湿度采集器的输出端均与控制器相连接，温度传感器的输出端与温度采集器相连接，湿度传感器的输出端与湿度采集器相连接，完成光伏等新能源发电的预测与协调控制。
6.根据权利要求4所述的基于人工神经网络的智能配电运行调控方法，其特征在于：所述步骤7)中离网微电网由系统控制与信息平台系统切换为并网微电网采用基于功率/电压/电流三环控制的微电网并/离网平滑切换方法；分析微电网层面的主从控制策略和对等控制策略，以及微电源层面的PQ控制策略、V/f控制策略和改进下垂控制策略，建立了功率/电压/电流三环协调控制模型，并结合微电源层面的控制技术对微电网并/离网切换过程进行仿真分析，从而保证微电网具有并/离网平滑切换的能力。
7.根据权利要求4所述的基于人工神经网络的智能配电运行调控方法，其特征在于：采用微电网交直流双模式自适应取电方式，从微电网内部储能系统的电池组直接取电，实现直流宽幅电压取电，并变换稳定至控制电源电压，与外部交流电取电形成双路自适应供电，实现交直流双路供电系统的互为备用。
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