CN112580829A - 一种用于韧性配电网体系的管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于韧性配电网体系的管理系统及方法，属于配电网极端事件应对技术领域。本发明系统，包括：规划模块，使用优化配置方案对韧性配电网进行优化配置；感知模块，根据运行及恢复方案对韧性配电网因实时态势引起的故障恢复运行；生存模块，针对极端事件根据主动防御方案及协调运行方案进行抵御冲击及控制韧性配电网正常运行；协同模块，对韧性配电网体系进行生态管理；评估模块，根据辅助决策方案对韧性配电网体系的韧性进行提升管理。本发明在规划、感知、生存、协调、评估等方面开展共建共治，筑牢供电风险防控生命线，有效利用主体力量，共同应对极端事件，保障受冲击的用电主体，重新恢复用电。
Description
技术领域
本发明涉及配电网极端事件应对技术领域，并且更具体地，涉及一种用于韧性配电网体系的管理系统及方法。
背景技术
提升配电网韧性通常采取两种措施，一是灾前的预防措施，二是灾中/后的恢复措施。预防措施是在系统受到大扰动时，通过相关预报信息，提前判断扰动对配电网造成影响的严重程度，快速切换配电网运行模式，使配电网处于最佳运行状态，缩小停电范围、支撑关键负荷用电的调控方式。恢复措施是在系统受到大扰动中或结束后，配电网采取主动措施保证关键负荷不断电，并迅速恢复至系统正常情况下的期望状态的调控方式。
在韧性配电网各项技术中，源-网-荷-储协调控制技术最重要也是最为复杂，目前有关此方面的研究相对较少，现阶段的研究主要体现在以下方面：大规模分布式电源接入后对电网电能质量以及供电可靠性带来的冲击问题研究；需求侧负荷对电网响应等。
在源网协调方面，目前的研究主要在于传统的电机和电网协调运行所存在的问题，例如火电机组的灵活性调整、电力系统电压控制等问题，对于分布式电源接入对现有电力系统运行带来的冲击、分布式电源出力的随机性缺乏有效的应对。
在需求侧响应方面，主要为基于价格引导的用户侧需求相应，目前的研究尚处在尝试阶段，好多细则机制还有待修正，充分利用用户剩余空间，第三方公司以合同管理的形式出资为用户按照储能设备，通过储能为用户提供峰期电源，实现功能设备共享，也成为需求侧响应的一种表现形式。现在研究主要是针对储能与需求侧响应单方面的研究，还没有涉及对储能、分布式电源、用户需求侧等多方面有机统一协调研究，在荷源互动方面，由于负荷和电源并没有直接相连，相关研究也甚少，现阶段的荷源互动仅限于根据负荷使用情况来对发电量进行调控，并未发挥负荷在荷源互动中的主导作用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于韧性配电网体系的管理系统，包括：
规划模块，所述规划模块根据韧性配电网体系的构建方案，确定韧性配电网体系关键用户的优化配置方案，使用优化配置方案对韧性配电网进行优化配置；
感知模块，所述感知模块建立韧性配电网的感知体系，监控韧性配电网体系内部及外部的实时态势感知，根据实时态势感知确定韧性配电网体系的运行及恢复方案，根据运行及恢复方案对韧性配电网因实时态势引起的故障恢复运行；
生存模块，所述生存模块监控韧性配电网体系是否出现极端事件，预先根据极端事件配置历史极端事件主动防御方案及协调运行方案，当出现极端事件时，针对极端事件根据主动防御方案及协调运行方案进行抵御冲击及控制韧性配电网正常运行；
协同模块，所述协同模块建立供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，通过供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，对韧性配电网体系进行生态管理；
评估模块，所述评估模块针对韧性配电网体系、体系中配电设备、关键用户及配电网体系的电网恢复能力进行评估，获取评估结果，根据评估结果提供辅助决策方案，根据辅助决策方案对韧性配电网体系的韧性进行提升管理。
可选的，实时态势感知包括：韧性配电网体系的电气量及状态量感知、故障感知和数据安全感知，外部环境态势感知，和薄弱环节与关键环节感知。
可选的，协调运行方案，具体包括：微网群协调控制与分布自治，关键用户应急用电保障与调节，配电网应急抢修，配电网重构与恢复，用能系统与基础设施协同恢复。
本发明还提出了一种用于韧性配电网体系的管理方法，包括：
根据韧性配电网体系的构建方案，确定韧性配电网体系关键用户的优化配置方案，使用优化配置方案对韧性配电网进行优化配置；
建立韧性配电网的感知体系，监控韧性配电网体系内部及外部的实时态势感知，根据实时态势感知确定韧性配电网体系的运行及恢复方案，根据运行及恢复方案对韧性配电网因实时态势引起的故障恢复运行；
监控韧性配电网体系是否出现极端事件，预先根据极端事件配置历史极端事件主动防御方案及协调运行方案，当出现极端事件时，针对极端事件根据主动防御方案及协调运行方案进行抵御冲击及控制韧性配电网正常运行；
建立供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，通过供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，对韧性配电网体系进行生态管理；
针对韧性配电网体系、体系中配电设备、关键用户及配电网体系的电网恢复能力进行评估，获取评估结果，根据评估结果提供辅助决策方案，根据辅助决策方案对韧性配电网体系的韧性进行提升管理。
可选的，实时态势感知包括：韧性配电网体系的电气量及状态量感知、故障感知和数据安全感知，外部环境态势感知，和薄弱环节与关键环节感知。
可选的，协调运行方案，具体包括：微网群协调控制与分布自治，关键用户应急用电保障与调节，配电网应急抢修，配电网重构与恢复，用能系统与基础设施协同恢复。
本发明在规划、感知、生存、协调、评估等方面开展共建共治，筑牢供电风险防控生命线，有效利用主体力量，共同应对极端事件，保障受冲击的用电主体，重新恢复用电。
附图说明
图1为本发明一种用于韧性配电网体系的管理系统结构图；
图2为本发明一种用于韧性配电网体系的管理方法流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提供了一种用于韧性配电网体系的管理系统，如图1所示，包括：
规划模块，所述规划模块根据韧性配电网体系的构建方案，确定韧性配电网体系关键用户的优化配置方案，使用优化配置方案对韧性配电网进行优化配置；
感知模块，所述感知模块建立韧性配电网的感知体系，监控韧性配电网体系内部及外部的实时态势感知，根据实时态势感知确定韧性配电网体系的运行及恢复方案，根据运行及恢复方案对韧性配电网因实时态势引起的故障恢复运行；
生存模块，所述生存模块监控韧性配电网体系是否出现极端事件，预先根据极端事件配置历史极端事件主动防御方案及协调运行方案，当出现极端事件时，针对极端事件根据主动防御方案及协调运行方案进行抵御冲击及控制韧性配电网正常运行；
协同模块，所述协同模块建立供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，通过供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，对韧性配电网体系进行生态管理；
评估模块，所述评估模块针对韧性配电网体系、体系中配电设备、关键用户及配电网体系的电网恢复能力进行评估，获取评估结果，根据评估结果提供辅助决策方案，根据辅助决策方案对韧性配电网体系的韧性进行提升管理。
实时态势感知包括：韧性配电网体系的电气量及状态量感知、故障感知和数据安全感知，外部环境态势感知，和薄弱环节与关键环节感知。
协调运行方案，具体包括：微网群协调控制与分布自治，关键用户应急用电保障与调节，配电网应急抢修，配电网重构与恢复，用能系统与基础设施协同恢复。
本发明实现的理论基础如下：
1、应对极端事件的韧性配电网规划建设；
完善能源互联网技术体系，结合钻石型电网建设，制定韧性配电网技术路线及示范工程建设方案，开展韧性配电网制度标准体系建设，选取示范区域开展韧性配电网建设，为后续韧性配电网模型、分布式电源储能设备最优配置策略等研究提供验证基础和落地实施支撑。
韧性配电网技术路线研究，制定完善的规划和示范区建设方案，高效利用配电网、用户、政府资源，达到降低系统风险、提高极端事件系统防御和恢复能力的目标，为城市韧性配电网的研究指明方向，为示范工程落地和工程实施提供全面支撑。
韧性配电网相关制度规范、标准体系及韧性评估指数，为韧性配电网技术研究及工程建设提供标准，为相关制度建设提供法律依据，支撑韧性配电网示范工程、制度规范更好地开展、实施、落地。
适应韧性提升的配电网规划建设，科学完善的配电网网络是韧性配电网分布协同自治运行的基础，改造后的配电网网络将有力支撑韧性配电网及韧性城市的建设。
2、极端事件下控制运行能力提升；
示范线路或区域内可能会接入多个微电网，并存在多种形式能源协调互动的需求，为满足上述要求，需要示范线路上所有开关均应具备三遥功能，同时配套分布式电源及负荷在相应布点应设置相应容量固定储能或移动储能车。
通过在示范线路或区域内基于统一平台建设多种形式能源协调互动控制系统，建设支撑微网独立运行及多微网并列并网运行的多微网配电网调度控制系统，同时配置适应多微网灵活运行的保护策略，并实现多微网常态运行及灾后协同恢复策略，从而有效提升配电网的韧性，保障供电可靠性。
极端事件后微网紧急自适应切换孤岛运行技术，利用微网可控可调度的特点，通过其为能量管理系统提供的测量数据和电气参数等信息，实现应急调度管理，提供多种计划方式下的安全稳定模式切换策略，以保障100％切换成功率为目标，从而达到极端事件下的配电网主动防御。
多微网协同控制、实时分布自治运行，以微网群协调控制与分布自治，实现尖峰负荷时出力调峰和应急情况下对配电网的支撑作用，以保证故障后关键负荷的持续性供电为目标，实现多种选择的故障后恢复供电策略，实现外部电网异常情况下微电网提前感知预判和局部配电网的重构与恢复，提升配电网韧性。
韧性配电网分布式保护控制，构建面向韧性配电网的分布式保护模型，形成分布式区域保护技术方案及分布式就地智能自愈控制策略；通过智能终端(包括继电保护装置)之间直接对等交换实时数据，自主判断、自主决策、协同工作，不依赖于主站，自动快速地完成配电网故障隔离和供电恢复。
3、关键用户供电支撑能力提升；
在关键用户供电支撑能力方面，全面提升负荷分级定制化供电服务、关键负荷研判与保障技术、需求侧管理水平、源荷互动调节能力。研究源荷互动控制技术、用户定制化供电服务策略、需求侧管理方法、用户韧性评估体系及相关配套政策、韧性配电网下电力市场运行交易策略及政策、韧性配电网下用户管理及极端事件后用户恢复策略，实现配电网与用户的高效协同和相互支撑。
韧性配电网中关键用户研判机制，韧性配电网中关键用户研判及相关机制措施，能够为电网抢修策略、用户用能保障、抢修资源路径优化等提供重要依据，确保韧性配电网关键负荷安全稳定运行。
极端事件下用户调节及响应，极端事件下关键用户用能的调节及响应，将实现配电网与用户的高效协同和相互支撑，保证极端事件下关键用户的持续供电或供电快速恢复。
4、韧性配电网政企联动机制建设；
研究城市及配电网风险辨识、风险分级、风险评估方法；研究城市与配电网数据信息联动、多种能源供需联动、重要用户联动，制定城市多应急体系联动协调管理及机制方案，充分支撑城市安全管理和应急管理体系建设，进一步提升城市配电网的韧性，为韧性城市建设奠定基础。
城市及配电网风险辨识、分级、评估，通过制订风险辨识、分级、评估标准，提出管控措施，落实有关韧性城市及配电网风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制的要求，提高城市及配电网风险管理水平。
韧性城市及配电网应急体系联动机制，韧性配电网融入韧性城市建设，促进城市中配电网与气象、交通、应急管理等部门在极端事件情况下的协同合作，实现政企高效联动，充分支撑韧性城市建设。
5、韧性配电网智能应对能力建设；
基于物联网技术实现智能设备信息互联互通和环境设备状态自动感知，借助全息数字孪生、大数据、人工智能等技术集成，实现运检资源和要素的动态优化配置；基于海量业务信息大数据分析、多源数据融合实现故障智能诊断与智慧协同抢修。
极端事件下电网生存能力综合研判，通过极端事件冲击下电网设备抵御能力及冲击后恢复能力的评估，支撑配电网及用户韧性恢复。
极端灾害下快速应急供电与指挥支撑，在极端事件发生时，能高效监测并处理报警信息。在极端事件造成大规模停电后，能快速形成系统应急恢复与指挥决策；增强灾害电力应急装备的机动性、环保性、智能性、可靠性。
极端情况下智能协同抢修，充分制定配电网智能抢修策略，提高电力作业的应急反应速度及能力，提升各类资源整合度，确保在出现突发情况的时候，尽快恢复电网及用户供电功能，提高配电网及城市韧性。
本发明还提出了一种用于韧性配电网体系的管理方法，如图2所示，包括：
根据韧性配电网体系的构建方案，确定韧性配电网体系关键用户的优化配置方案，使用优化配置方案对韧性配电网进行优化配置；
建立韧性配电网的感知体系，监控韧性配电网体系内部及外部的实时态势感知，根据实时态势感知确定韧性配电网体系的运行及恢复方案，根据运行及恢复方案对韧性配电网因实时态势引起的故障恢复运行；
监控韧性配电网体系是否出现极端事件，预先根据极端事件配置历史极端事件主动防御方案及协调运行方案，当出现极端事件时，针对极端事件根据主动防御方案及协调运行方案进行抵御冲击及控制韧性配电网正常运行；
建立供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，通过供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，对韧性配电网体系进行生态管理；
针对韧性配电网体系、体系中配电设备、关键用户及配电网体系的电网恢复能力进行评估，获取评估结果，根据评估结果提供辅助决策方案，根据辅助决策方案对韧性配电网体系的韧性进行提升管理。
实时态势感知包括：韧性配电网体系的电气量及状态量感知、故障感知和数据安全感知，外部环境态势感知，和薄弱环节与关键环节感知。
协调运行方案，具体包括：微网群协调控制与分布自治，关键用户应急用电保障与调节，配电网应急抢修，配电网重构与恢复，用能系统与基础设施协同恢复。
本发明在规划、感知、生存、协调、评估等方面开展共建共治，筑牢供电风险防控生命线，有效利用主体力量，共同应对极端事件，保障受冲击的用电主体，重新恢复用电。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种用于韧性配电网体系的管理系统，所述系统包括：
规划模块，所述规划模块根据韧性配电网体系的构建方案，确定韧性配电网体系关键用户的优化配置方案，使用优化配置方案对韧性配电网进行优化配置；
感知模块，所述感知模块建立韧性配电网的感知体系，监控韧性配电网体系内部及外部的实时态势感知，根据实时态势感知确定韧性配电网体系的运行及恢复方案，根据运行及恢复方案对韧性配电网因实时态势引起的故障恢复运行；
生存模块，所述生存模块监控韧性配电网体系是否出现极端事件，预先根据极端事件配置历史极端事件主动防御方案及协调运行方案，当出现极端事件时，针对极端事件根据主动防御方案及协调运行方案进行抵御冲击及控制韧性配电网正常运行；
协同模块，所述协同模块建立供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，通过供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，对韧性配电网体系进行生态管理；
评估模块，所述评估模块针对韧性配电网体系、体系中配电设备、关键用户及配电网体系的电网恢复能力进行评估，获取评估结果，根据评估结果提供辅助决策方案，根据辅助决策方案对韧性配电网体系的韧性进行提升管理。
2.根据权利要求1所述的系统，所述实时态势感知包括：韧性配电网体系的电气量及状态量感知、故障感知和数据安全感知，外部环境态势感知，和薄弱环节与关键环节感知。
3.根据权利要求1所述的系统，所述协调运行方案，具体包括：微网群协调控制与分布自治，关键用户应急用电保障与调节，配电网应急抢修，配电网重构与恢复，用能系统与基础设施协同恢复。
4.一种用于韧性配电网体系的管理方法，所述方法包括：
根据韧性配电网体系的构建方案，确定韧性配电网体系关键用户的优化配置方案，使用优化配置方案对韧性配电网进行优化配置；
建立韧性配电网的感知体系，监控韧性配电网体系内部及外部的实时态势感知，根据实时态势感知确定韧性配电网体系的运行及恢复方案，根据运行及恢复方案对韧性配电网因实时态势引起的故障恢复运行；
监控韧性配电网体系是否出现极端事件，预先根据极端事件配置历史极端事件主动防御方案及协调运行方案，当出现极端事件时，针对极端事件根据主动防御方案及协调运行方案进行抵御冲击及控制韧性配电网正常运行；
建立供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，通过供电生命线风险防控方案、应急管理方案及灾害应急管理方案，对韧性配电网体系进行生态管理；
针对韧性配电网体系、体系中配电设备、关键用户及配电网体系的电网恢复能力进行评估，获取评估结果，根据评估结果提供辅助决策方案，根据辅助决策方案对韧性配电网体系的韧性进行提升管理。
5.根据权利要求4所述的方法，所述实时态势感知包括：韧性配电网体系的电气量及状态量感知、故障感知和数据安全感知，外部环境态势感知，和薄弱环节与关键环节感知。
6.根据权利要求4所述的方法，所述协调运行方案，具体包括：微网群协调控制与分布自治，关键用户应急用电保障与调节，配电网应急抢修，配电网重构与恢复，用能系统与基础设施协同恢复。
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|---|---|---|---|
| CN202011246346.1A CN112580829A (zh) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 一种用于韧性配电网体系的管理系统及方法 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112688320A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-04-20 | 国网上海市电力公司 | 一种韧性配电网管理系统 |
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-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011246346.1A patent/CN112580829A/zh active Pending
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