CN110676942A - 一种具有用户端和供应端的智能电网系统 - Google Patents

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梅峰
张文杰
姚一杨
王彦波
柴谦益
倪旭明
王斌
蔡怡挺
江樱
沈潇军
王勇
叶伟静
戴鹏程
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Abstract

本发明提供了一种具有用户端和供应端的智能电网系统，包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括发电装置、用电装置和信息采集模块；软件部分包括用于对电网进行主动调节的智能电网管理系统、通讯网络平台、计算模块和安全模块。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：解决了智能电网中一类带有传输损耗的社会福利问题，所有计算模块通过只使用其邻居计算模块的信息协同寻找问题的最优解，具有计算成本低、安全性高、鲁棒性强等优点。

Description

一种具有用户端和供应端的智能电网系统
技术领域
本发明涉及智能电网技术领域，尤其涉及一种具有用户端和供应端的智能电网系统。
背景技术
智能电网是一个完全自动化的网络系统，网络中的每个节点都被实时监控，并保护从发电厂到用户端电器之间每一点上的电流和信息的双向流动。通过广泛应用分布式智能，信息通信以及自动控制系统的集成，智能电网保证了市场交易的实时进行以及电网中各节点之间的无缝连接。从技术角度讲，智能电网有三个层面的含义：首先利用传感器对发电，输电，配电，供电等环节关键设备的运行状况进行实时监控；然后将获得的数据通过网络系统进行收集，整合；最后通过对数据的分析，挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。从功能特征上讲，一方面智能电网在系统安全性、供电可靠性、电能质量、运行效率、资产管理等方面较传统电网有着实质性的提高；另一方面智能电网支持各种分布式发电与储能设备的即插即用并且支持与用户之间的互动。
从网络的观点来看，智能电网可以被看作是一个多智能体系统。智能电网中的每一个发电机组和用户都可以被看作为多智能体系统中的节点，相应的发电机组之间的通讯方式以及发电机组和用户之间的电力传输都可被看作是多智能体系统中连接节点的边。因此，越来越多的分布式优化算法等都被应用到了智能电网的相关研究中。
智能电网中的社会福利问题是指在发电机的发电量和用户的用电量满足一定的约束条件下，寻找最优的电力分配使得全网社会福利最大化。本发明主要针对一类带有输电损耗(输电损耗形如：βp2)的社会福利问题。
发明内容
本发明的目的是针对一类带有传输损耗的社会福利问题，提供一种基于状态一致的分布式优化算法。本发明所要解决的技术问题是避免带有中心处理器的集中式算法，设计分布式算法减少算法的计算成本并且提高算法的鲁棒性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种智能电网系统，其特征在于，本系统主要用于进行全网的电力调控，本系统包括硬件部分和软件部分，其中，所述硬件部分包括发电装置、用电装置和信息采集模块；所述软件部分包括用于对电网进行主动调节的计算程序、智能电网管理系统、通讯网络平台、计算模块和安全模块。
在上述的一种智能电网系统，其特征在于，所述信息采集模块采集包括供应端允许发电信息、用户端允许用电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息等信息。
在上述的一种智能电网系统，其特征在于，所述计算模块接收信采集模块的信息，并通过通讯网络平台进行协同运算。
一种智能电网系统，其特征在于，本系统的软件部分还包括智能电网管理系统、通讯网络平台和计算模块，所述智能电网管理系统统计和输送各用户端的允许用电信息、各供应端的允许供电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息至通讯网络平台中的相应的计算模块，并且各计算模块通过通讯网络平台进行数据处理并通过智能电网管理系统将计算结果输送给各用户端和各供电端，所述智能电网管理系统统计和输送各用户端的允许用电信息、各供应端的允许供电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息至通讯网络平台，各计算模块通过智能电网管理系统将计算结果输送给各用户端和各供电端均设置有所述安全模块。
用户端与供电端相关数据在传输之前均通过安全模块加密处理，使得电网相关的核心数据以及用户的重要隐私得到保护；通讯数据经过安全模块中的噪音加密技术处理后再进行传输，避免数据泄密和攻击者入侵干扰。
本发明针对一类带有传输损耗的社会福利问题，在这类问题中供应端i的成本函数具有如下形式：
Figure BDA0002281508380000021
其中ai,bi,ci是供应端i的成本函数信息。在这类问题中用户端j的福利函数具有如下形式：其中αj,ωj是用户端j的福利函数信息。供应端允许发电信息为用户端允许用电信息为
Figure BDA0002281508380000024
各输电损耗函数信息为βi。具体的带有传输损耗的社会福利问题数学模型如下：
min
Figure BDA0002281508380000025
s.t.
Figure BDA0002281508380000026
Figure BDA0002281508380000027
i∈Vg
Figure BDA0002281508380000028
j∈Vd
本发明定义Vg＝{1,2,…,n}和Vd＝{n+1,…,n+m}。定义
Figure BDA0002281508380000029
其中
Figure BDA00022815083800000210
是第k个计算模块对第i个计算模块的状态的估计。本发明使用基于状态一致的思想设计算法，因此，定义P＝((p1)T,…(pn+m)T)T为所有计算模块的状态向量。根据pk，定义第k个计算模块获取的新用电成本函数或供电福利函数，
Figure BDA00022815083800000211
定义约束函数为
Figure BDA00022815083800000212
Figure BDA0002281508380000033
k＝1,2…n+m
Figure BDA0002281508380000034
k＝1,2…n+m
Figure BDA0002281508380000035
k＝1,2…n+m
k＝1,2…n+m
其中
Figure BDA0002281508380000037
表示函数的梯度信息，
Figure BDA0002281508380000038
如果x＞0或λ＞0，否则
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
针对智能电网中带有输电损耗的社会福利问题，本发明基于状态一致设计分布式优化算法，从而寻得最优的电力分配以最大化电网的社会福利；
1、本发明中所有计算模块通过采集通讯网络中其邻居计算模块的信息统筹分析，协同计算出问题的最优电力分配；
2、为应对供电中断使得一些对供电敏感的高科技设备损坏甚至长时间停运，恐怖袭击与自然灾害带来的破坏，可避免出现大面积停电等实际存在的情况，本发明具有计算成本低、安全性高、鲁棒性强等优点。
附图说明
图1为本发明中智能电网的模拟图。
图2为本发明实施例中供应端参数。
图3为本发明实施例中用户端参数。
图4为各计算模块对全网信息的估计。
图5为所有计算模块对全网信息估计达到一致。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本系统主要用于进行全网的电力调控，本系统包括硬件部分和软件部分，其中，硬件部分包括发电装置、用电装置和信息采集模块；软件部分包括用于对电网进行主动调节的智能电网管理系统、通讯网络平台、计算模块和安全模块。
本发明为处理一类带有传输损耗的社会福利问题而设计，本发明主要基于状态一致发明分布式算法寻求问题的最优电力分配。
本系统的软件部分还包括智能电网管理系统、通讯网络平台和计算模块，智能电网管理系统统计和输送各用户端的允许用电信息、各供应端的允许供电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息至通讯网络平台中的相应的计算模块，并且各计算模块通过通讯网络平台进行数据处理并通过智能电网管理系统将计算结果输送给各用户端和各供电端，智能电网管理系统统计和输送各用户端的用电信息、各供应端的供电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息至通讯网络平台，各计算模块通过智能电网管理系统将计算结果输送给各用户端和各供电端均设置有安全模块。
需要说明的是：如图1所示，在使用此发明之前，使用者需将各用户端的允许用电信息、各供应端的允许供电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息传输至通讯网络平台中的相应的计算模块。
举例如下：
如图2，考虑带有10个供应端和18个用户端的IEEE-39电力系统的社会福利问题。各供应端的信息和各用户端的信息如图2和图3所示。图4和图5表明，本发明在此案例中求得问题的最优解，同时在图5中，所有计算模块的状态估计达到一致。
主动调节：针对供电中断使得一些对供电敏感的高科技设备损坏甚至长时间停运的情况，使用者可以在网络通讯平台中去除相应的计算模块。

Claims (4)

1.一种具有用户端和供应端的智能电网系统，其特征在于：包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括发电装置、用电装置和信息采集模块；所述软件部分包括用于对电网进行主动调节的智能电网管理系统、通讯网络平台、计算模块和安全模块。
2.根据权利要求1所述的一种具有用户端和供应端的智能电网系统，其特征在于：所述信息采集模块采集包括供应端允许发电信息、用户端允许用电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息。
3.根据权利要求2所述的一种具有用户端和供应端的智能电网系统，其特征在于：所述计算模块接收采集模块的信息，并通过通讯网络平台进行协同运算。
4.根据权利要求1所述的一种具有用户端和供应端的智能电网系统，其特征在于：所述软件部分还包括智能电网管理系统、通讯网络平台和计算模块，所述智能电网管理系统统计和输送各用户端的允许用电信息、各供应端的允许供电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息至通讯网络平台中的相应的计算模块，并且各计算模块通过通讯网络平台进行数据处理并通过智能电网管理系统将计算结果输送给各用户端和各供电端，所述智能电网管理系统统计和输送各用户端的用电信息、各供应端的供电信息、供应端福利函数信息、用户端成本函数信息和输电损耗函数信息至通讯网络平台，各计算模块通过智能电网管理系统将计算结果输送给各用户端和各供电端均设置有所述安全模块。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103094985A (zh) * 2013-01-24 2013-05-08 成都宏天电传工程有限公司 一种智能电网系统

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