CN111064278B - 一种基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现方法，通过基于边缘物联代理的精准负荷控制业务系统架构实现，包括可切负荷信息更新方法和故障告警负荷控制响应方法，可切负荷信息更新方法实现了边缘物联代理对于其所属区域内边缘侧电力系统中可切负荷信息的收集与维护，可以进一步支撑完善边缘物联代理的功能，充分发挥部署边缘物联代理给电力系统带来的优势。故障告警负荷控制响应方法实现了在边缘物联代理侧做出切除部分负荷的决策，相较于传统的方法无需故障信息到达协控中心站才做出决策，在电力系统边缘侧即可实现快速响应的部分负荷切除，减小了精准负荷控制业务的时延，能更有效保障电力系统稳定运行。

Description

一种基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现方法

技术领域

本发明涉及电力信息通信技术领域。

背景技术

源、网、荷是电力系统的重要组成部分，三部分相互关联、相互影响、相互制约，负荷控制是平衡电网功率、维持电网稳定运行的重要手段。在电网故障初期频率快速跌落、主干通道潮流越限、省际联络线功率超用、电网旋转备用不足等电网故障的情况下，为了防止电网崩溃，现有电力系统必须切除一部分线路的电力负荷，造成大面积的区域断电，造成严重的社会影响。而在新一代电力系统中将采用稳控技术来构建精准负荷控制系统，通过高性能的信息通信系统来减小负荷调度力度，进而实现源、网、荷的友好互动。在精准负荷控制系统中控制对象将精准到生产企业内部的可中断负荷，满足电网紧急情况下的应急处置的同时，仅涉及经济生活中企业用户的可中断负荷，如空调、电动汽车充电桩等，将社会影响降至最低。由于控制粒度变小，且电力系统故障需要实时快速响应，因此需要对大量用电设备实现低时延的负荷控制，精准负荷控制业务需要低时延高可靠的通信系统支撑。

目前，精准负荷控制业务实现的主要步骤为通过负控终端采集用户可切负荷信息，经过接入变电站、控制子站、控制主站、控制中心站上传至协控中心站，由此实现可切负荷信息的收集，然后负控终端在故障发生后经过控制子站、控制主站、控制中心站将故障告警信息上传至协控中心站，协控中心站接收到告警信息后进行统一负荷分配，然后下达切负荷指令，控制中心站、控制主站、控制子站在接收到切负荷指令后进一步负荷分配，并下发切负荷指令，最终负控终端接收到切负荷指令执行切负荷操作，由此实现精准负荷控制。但是，精准负荷控制业务主要目的是快速响应电网故障，需要极低的业务时延，而现有精准负荷控制业务实现方法中，故障发生后告警信息与切负荷指令需要通过控制子站、控制主站以及控制中心站等多层级系统设施逐步上报与下达，由协控中心站统一进行负荷分配，必然造成较高的通信时延，不能充分保障电力系统中的快速负荷控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现方法，以解决精准负荷控制中，现有精准负荷控制业务响应时延较高，无法有效支撑快速切负荷操作，造成电网运行风险的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现方法，通过基于边缘物联代理的精准负荷控制业务系统架构实现，包括可切负荷信息更新方法和故障告警负荷控制响应方法，其中，

基于边缘物联代理的精准负荷控制业务系统架构包括协控中心站、控制中心站、控制主站、控制子站、接入变电站以及接入层共6个层级，协控中心站与多个控制中心站通过光纤通信的方式实现连接，每个控制中心站与多个控制主站通过光纤通信的方式实现连接，每个控制主站与多个控制子站通过光纤通信的方式实现连接，每个控制子站与多个接入变电站通过光纤通信的方式实现连接，在每个接入变电站均部署了边缘物联代理与无线网络的基站，每个接入变电站通过无线通信的方式与无线网络基站覆盖范围内的负控终端实现连接，接入变电站通过基站与负控终端的交互信息通过部署在接入变电站的边缘物联代理实现处理和维护；

可切负荷信息更新方法包括如下步骤：

步骤(1)：负控终端收集用户可切负荷量信息，通过无线通信网络上传至接入变电站部署的基站，基站将信息传输给同样部署在接入变电站的边缘物联代理；步骤(2)：部署于接入变电站的边缘物联代理汇集并维护各个负控终端上报的可切负荷信息；

步骤(3)：部署于接入变电站的边缘物联代理将可切负荷信息继续通过控制子站、控制主站、控制中心站逐级上传至协控中心站；

步骤(4)：协控中心站汇集并维护全部可切负荷信息；

故障告警负荷控制响应方法包括如下步骤：

步骤(1)：负控终端检测到受端电网频率跌落，将故障信息通过无线网络发送到接入变电站的基站并传输至同样部署于接入变电站的覆盖本区域终端的边缘物联代理；

步骤(2)：边缘物联代理处理故障信息生成切负荷决策，通过接入变电站下达切负荷控制指令通过基站发送至各个负控终端，并将故障信息和已切负荷信息上传至控制子站；

步骤(3)：负控终端在收到切负荷控制指令后执行切负荷操作，控制子站、控制主站、控制中心站在接收到故障信息后，逐级上传故障信息和已切负荷信息，最终至协控中心站；

步骤(4)：协控中心站进行负荷分配，下达切负荷控制指令至控制中心站，控制中心站、控制主站、控制子站、接入变电站逐级根据切负荷指令进行负荷分配并继续下发切负荷控制指令；

步骤(5)：负控终端在收到切负荷控制指令后执行切负荷操作；

基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现架构在部署中，对控制中心站、控制主站、控制子站均采用双套配置，所述边缘物联代理接入变电站，与该接入变电站覆盖范围内所有电力终端设备实现通信互联，并收集到所覆盖范围内全部负控终端上报的可切负荷信息，所述协控中心站位于500kV及以上电压等级枢纽变电站；控制中心站、控制主站位于330kV/500kV及以上电压等级枢纽变电站或省电力公司调度机房，控制子站位于220kV及以上电压等级枢纽变电站，所述故障告警负荷控制响应方法步骤(4)中，协控中心站、控制中心站、控制主站、控制子站进行负荷分配时，先根据已经切除的负荷量，更新目前需求切除的负荷量与对应站点的可切除负荷量，然后再进一步为下一层站点分配切除负荷量。

本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：

1、可切负荷信息更新方法实现了边缘物联代理对于其所属区域内边缘侧电力系统中可切负荷信息的收集与维护，可以进一步支撑完善边缘物联代理的功能，充分发挥部署边缘物联代理给电力系统带来的优势。

2、故障告警负荷控制响应方法实现了在边缘物联代理侧做出切除部分负荷的决策，相较于传统的方法无需故障信息到达协控中心站才做出决策，在电力系统边缘侧即可实现快速响应的部分负荷切除，减小了精准负荷控制业务的时延，能更有效保障电力系统稳定运行。

本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1是根据本发明实施例的基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现架构示意图；

图2是根据本发明实施例的可切负荷信息更新方法实施流程图；

图3是根据本发明实施例的故障告警负荷控制响应方法实施流程图；

图4是根据本发明实施例的可切负荷信息更新方法实施示意图；

图5是根据本发明实施例的故障告警负荷控制响应方法实施示意图。

具体实施方式

随着泛在电力物联网的快速建设与发展，边缘物联代理作为泛在电力物联网中重要建设内容被广泛部署于电力通信系统边缘侧，边缘物联代理可以实现区域协同物联管理与终端统一接入，并提供边缘计算、多app应用等服务。因此，充分利用边缘物联代理服务于精准负荷控制业务，在边缘侧快速响应电网故障，将能有效降低精准负荷控制业务时延，维护电网稳定运行。

图1、图2和图3分别是是根据本发明实施例的基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现架构示意图、可切负荷信息更新方法与故障告警负荷控制响应方法实施流程图，以下将分别结合图4和图5根据本发明实施例的可切负荷信息更新方法与故障告警负荷控制响应方法的示意图来说明整个方法的实施过程。

以泛在电力物联网下精准负荷控制业务场景为例进行说明。整个精准负荷控制业务涉及到的电力系统设施包括协控中心站、控制中心站、控制主站、控制主站、控制子站、接入变电站以及接入层共6个层级，其中各层级下均连接多个下一层级电力设施，如协控中心站下连接了多个控制中心站，每个接入变电站均部署一个边缘物联代理，接入层则涉及负控终端，接入变电站与各负控终端通过无线网络实现通信。

本发明基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现方法，包括：基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现架构、可切负荷信息更新方法和故障告警负荷控制响应方法三部分。

在实施例中，本发明提供的基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现架构为：

基于边缘物联代理的精准负荷控制业务系统架构包括协控中心站、控制中心站、控制主站、控制子站、接入变电站以及接入层共6个层级，协控中心站与包括控制中心站A站与B站在内的多个控制中心站通过光纤通信的方式实现连接。控制中心站A站与包括控制子站A站在内的多个控制子站通过光纤通信的方式实现连接。控制中心站B站与包括控制子站B站在内的多个控制子站通过光纤通信的方式实现连接。控制子站A站与包括接入变电站A站在内的多个接入变电站通过光纤通信的方式实现连接。控制子站B站与包括接入变电站B站在内的多个接入变电站通过光纤通信的方式实现连接。接入变电站A站与包括负控终端A与负控终端B在内的多个负控终端通过无线网络的方式实现连接。接入变电站B站与包括负控终端C与负控终端D在内的多个负控终端通过无线网络的方式实现连接。边缘物联代理A与无线网络基站A被部署在接入变电站A站中，边缘物联代理B与无线网络基站B被部署在接入变电站B站中。

基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现架构在部署中，为了保障系统的高可靠性，需要对控制中心站、控制主站、控制子站均采用双套配置，满足N-1的可靠性要求。

在实施例中，本发明提供的可切负荷信息更新方法实施步骤为：

步骤(1)：在接入层以负控终端A为例，负控终端A收集用户可切负荷量信息，通过无线通信网络上传至接入变电站部署的基站A站，基站A站将信息传输给同样部署在接入变电站A的边缘物联代理A；

步骤(2)：在接入变电站层以边缘物联代理A为例，部署于接入变电站A站的边缘物联代理A汇集并维护各个负控终端上报的可切负荷信息，其中包括负控终端A所提供的可切负荷信息；

步骤(3)：边缘物联代理A将可切负荷信息继续通过控制子站A站、控制主站A站、控制中心站A站逐级上传至协控中心站；

步骤(4)：协控中心站汇集并维护全区域内可切负荷信息。

负控终端一般位于大用户配电房，边缘物联代理通常位于接入变电站，与该接入变电站覆盖范围内所有电力终端设备(包括负控终端)实现通信互联，并收集到所覆盖范围内全部负控终端上报的可切负荷信息，边缘物联代理覆盖全部种类的电力设备终端。可切负荷信息一般指大用户用电设备中非必要性电力设施，可响应切负荷操作，在受端电网频率跌落等故障情况下时可切除的负荷量信息。

协控中心站一般位于500kV及以上电压等级枢纽变电站；控制中心站、控制主站一般位于330kV/500kV及以上电压等级枢纽变电站或省电力公司调度机房，控制子站一般位于220kV及以上电压等级枢纽变电站。

可切负荷信息更新方法实现了边缘物联代理对于其所属区域内边缘侧电力系统中可切负荷信息的收集与维护，可以进一步支撑完善边缘物联代理的功能，充分发挥部署边缘物联代理给电力系统带来的优势。

在实施例中，本发明提供的故障告警负荷控制响应方法实施步骤为：

步骤(1)：假设负控终端B检测到受端电网频率跌落，将故障信息通过无线网络发送到接入变电站A站的基站A并传输至同样部署于接入变电站A站的覆盖本区域终端的边缘物联代理A；

步骤(2)：边缘物联代理A迅速处理故障信息生成切负荷决策，通过接入变电站A站下达切负荷控制指令通过基站A发送至各个负控终端，并将故障信息和已切负荷信息上传至控制子站A站；

步骤(3)：以负控终端A为例，在负控终端A收到切负荷控制指令后执行切负荷操作，控制子站A站、控制主站A站、控制中心站A站在接收到故障信息后，逐级上传故障信息和已切负荷信息，最终至协控中心站；

步骤(4)：协控中心站进行负荷分配，下达切负荷控制指令至各个控制中心站，控制中心站、控制主站、控制子站、边缘代理逐级根据切负荷指令进行负荷分配并继续下发切负荷控制指令。例如，控制中心站B站在接收到由协控中心站发出的切负荷控制指令后，进行负荷分配并根据分配结果下发切负荷控制指令至指定的控制主站，以此类推，最终将分配给负控终端D的控制指令送达；

步骤(5)：以负控终端D为例，负控终端D在收到切负荷控制指令后执行切负荷操作。

协控中心、控制中心站、控制主站、控制子站进行负荷分配时，需要先根据已经切除的负荷量，更新目前需求切除的负荷量与对应站点的可切除负荷量，然后再进一步为下一层站点分配切除负荷量。

本发明故障告警负荷控制响应方法针对电网故障导致的受端电网频率跌落低时延快速切负荷响应，相较于传统的方法无需故障信息到达协控中心站才做出决策，在电力系统边缘侧即可实现快速响应的部分负荷切除，减小了精准负荷控制业务的时延，有效提高了电网的可靠性与精准负荷控制业务效率，能更有效保障电力系统稳定运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (1)

1.一种基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现方法，其特征在于：通过基于边缘物联代理的精准负荷控制业务系统架构实现，包括可切负荷信息更新方法和故障告警负荷控制响应方法，其中，

基于边缘物联代理的精准负荷控制业务系统架构包括协控中心站、控制中心站、控制主站、控制子站、接入变电站以及接入层共6个层级，协控中心站与多个控制中心站通过光纤通信的方式实现连接，每个控制中心站与多个控制主站通过光纤通信的方式实现连接，每个控制主站与多个控制子站通过光纤通信的方式实现连接，每个控制子站与多个接入变电站通过光纤通信的方式实现连接，在每个接入变电站均部署了边缘物联代理与无线网络的基站，每个接入变电站通过无线通信的方式与无线网络基站覆盖范围内的负控终端实现连接，接入变电站通过基站与负控终端的交互信息通过部署在接入变电站的边缘物联代理实现处理和维护；

可切负荷信息更新方法包括如下步骤：

步骤(1)：负控终端收集用户可切负荷量信息，通过无线通信网络上传至接入变电站部署的基站，基站将信息传输给同样部署在接入变电站的边缘物联代理；步骤(2)：部署于接入变电站的边缘物联代理汇集并维护各个负控终端上报的可切负荷信息；

步骤(3)：部署于接入变电站的边缘物联代理将可切负荷信息继续通过控制子站、控制主站、控制中心站逐级上传至协控中心站；

步骤(4)：协控中心站汇集并维护全部可切负荷信息；

故障告警负荷控制响应方法包括如下步骤：

步骤(1)：负控终端检测到受端电网频率跌落，将故障信息通过无线网络发送到接入变电站的基站并传输至同样部署于接入变电站的覆盖本区域终端的边缘物联代理；

步骤(2)：边缘物联代理处理故障信息生成切负荷决策，通过接入变电站下达切负荷控制指令通过基站发送至各个负控终端，并将故障信息和已切负荷信息上传至控制子站；

步骤(3)：负控终端在收到切负荷控制指令后执行切负荷操作，控制子站、控制主站、控制中心站在接收到故障信息后，逐级上传故障信息和已切负荷信息，最终至协控中心站；

步骤(4)：协控中心站进行负荷分配，下达切负荷控制指令至控制中心站，控制中心站、控制主站、控制子站、接入变电站逐级根据切负荷指令进行负荷分配并继续下发切负荷控制指令；

步骤(5)：负控终端在收到切负荷控制指令后执行切负荷操作；

基于边缘物联代理的精准负荷控制业务实现架构在部署中，对控制中心站、控制主站、控制子站均采用双套配置，所述边缘物联代理接入变电站，与该接入变电站覆盖范围内所有电力终端设备实现通信互联，并收集到所覆盖范围内全部负控终端上报的可切负荷信息，所述协控中心站位于500kV及以上电压等级枢纽变电站；控制中心站、控制主站位于330kV/500kV及以上电压等级枢纽变电站或省电力公司调度机房，控制子站位于220kV及以上电压等级枢纽变电站，所述故障告警负荷控制响应方法步骤(4)中，协控中心站、控制中心站、控制主站、控制子站进行负荷分配时，先根据已经切除的负荷量，更新目前需求切除的负荷量与对应站点的可切除负荷量，然后再进一步为下一层站点分配切除负荷量。

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