CN113391149A - 一种智能电网用户负荷状态远程监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用户负荷状态远程更新方法。本发明通过将监测中心收到的用户负荷状态作为当前时刻与接收到下一个用户负荷状态之间时间段内的用户负荷状态以使使得监测中心不用使用预测或统计的方法来预测非状态信息更新时段的用户负荷状态；通过控制低压集抄终端的发送每一个状态更新前的等待延迟以使得使得用户负荷状态变化远程估计均方误差最小，并且通过将等待延迟与当前时刻的用户负荷状态信息和确认信息的网络传输延迟，以及用户负荷状态变化阈值约束下的期望采集时间间隔进行动态关联以减少足用户负荷状态信息的新鲜度要求。

Description

一种智能电网用户负荷状态远程监测方法及系统

技术领域

本发明涉及用户用电负荷状态监测领域，具体涉及一种智能电网用户负荷状态远程监测方法及系统。

背景技术

低压台区用户用电负荷状态监测是智能电网的一个重要业务。实时监测用户负荷，不仅可以提高配电系统的可靠性，保证供电的连续性；还可以提高系统的管理效率，降低运行成本。传统的监测系统一般是以固定时间间隔周期性地将低压集抄终端采集的用户负荷状态发送给远程监测中心。随着智能电网业务的多样化和扩大化发展，低压集抄终端的数量越来越多，低压用电负荷状态信息数据呈爆炸式增长。海量状态信息同时涌向监测中心的方式容易造成网络拥塞，使得状态信息经历较长的通信网络传输延迟，导致监测中心监测到的用户负荷状态信息新鲜度较低。对于一个数据源通过通信网络将其产生的状态更新信息传输到远程监测终端的系统，信息年龄定义为当前时刻与监测终端所接收到的最新的状态信息在数据源端产生的时间差_，即信息年龄Δt＝t-U(t)，t表示当前时刻，U(t)表示监测终端接收到的最新的状态信息在数据源端产生的时刻。信息年龄越小，则表示信息越新鲜，反之，则表示信息新鲜度越低。此外，固定时间间隔发送状态信息的方式还会造成网络带宽资源的浪费，例如，当前一个状态信息还在网络中传输的时候，新的状态更新周期到达，新的状态信息也将在网络中传输，一方面增加网络传输负荷，另一方面，前一个状态信息从信息新鲜度来说已经是无效的，其继续传输就是网络带宽资源的浪费。固定时间间隔发送状态信息的方式难以实时反映用户用电负荷状态的瞬时变化。例如，当在非状态更新时刻，低压集抄终端观察到了用户用电负荷的突然上升，然后，由于不在状态更新时刻，该异常状态并不能及时发送给远程的监测系统，可能导致严重的后果。

虽然数据源接收到监测中心的确认后可以等待一段时间后再发送下一个用户负荷状态更新信息。然而，如何确定等待延迟面临诸多挑战。首先，用户负荷是一个动态变化的过程，其状态数据随着时间的变化而变化，在相同的时间间隔内，其状态变化是不一致的，因此，等待延迟也应该随着用户负荷状态的变化而变化；其次，网络传输延迟也是一个动态变化的过程，不同序号的用户负荷状态信息在通信网络上所经历的传输延迟也不同，此外不同序号的确认信息在通信网络上所经历的传输延迟也不同，网络传输延迟的动态变化特性使得如何获得下一个负荷状态更新信息的等待延迟问题更加复杂难解。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用户负荷状态远程监测方法及系统。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种用户负荷状态远程监测方法，包括步骤：

S01：低压集抄终端将用户负荷状态序号更新为i+1，其中，i为更新前的序号且i≥0的自然数；

S02：低压集抄终端采集当前时刻的用户负荷状态

其中，S_i为采集时刻；

S03：低压集抄终端向监测中心发送用户用电信息，所述用户用电信息包括低压集抄终端所采集的用户负荷状态

和采集时刻S_i；

S04：监测中心接收到所述用户用电信息后，提取所述用户用电信息中的用户负荷状态

并将其作为监测到的最新的用户负荷状态，同时记录接收到所述用户用电信息的接收时刻R_i；

S05：监测中心向所述低压集抄终端发送确认信息，所述确认信息包括所述监测中心接收到所述用电信息的接收时刻R_i；

S06：低压集抄终端接收到所述确认信息后，记录接收到所述确认信息的确认时刻T_i和所述确认信息中的接收时刻R_i；

S07：低压集抄终端等待延迟时间X_i后返回步骤S01，

其中，X_i≥0且

为低压集抄终端在T_i+X_i时刻采集到的用户负荷状态，β为用户负荷状态变化阈值。

优选的，延迟时间X_i的确定步骤包括：

S201：确定当前时刻用户负荷状态信息传输延迟的数学期望E[Y]；

S202：确定当前时刻确认信息的传输延迟的数学期望E[V]；

S203：确定当前时刻用户负荷状态的期望采集时间间隔τ；

S204：判断E[Y]+E[V]＜τ是否成立：若是则前往步骤S205；若否则跳往步骤S206；

S205：等待τ-E[Y]+E[V]时间后前往步骤S206；

S206：判断当前时刻的用户负荷状态

与缓存中最新的用户负荷状态

的差值的绝对值是否大于等于β；若是则前往步骤S207；

S207：等待延迟时间X_i设置为当前时刻t与接收到最新的确认信息的时刻T_i的差值。

优选的，用户负荷状态信息传输延迟的数学期望

其中，Y_j为第j个用户负荷状态信息的传输延迟，且Y_j＝R_j-S_j，j∈{1，2，...，i}。

优选的，确认信息的传输延迟的数学期望

其中，V_j为第j个确认信息的传输延迟，且V_j＝T_j-R_j，j∈{1，2，...，i}。

优选的，期望采集时间间隔τ＝max(T_e，T_f)，其中，

T_j＝S_j+1-S_j，S_j表示采集第j个负荷状态的时刻，j∈{1，2，...，i}。

一种用户负荷状态远程监测系统，包括低压集抄终端和远程监测中心，所述用户负荷状态远程监测系统实现上述用户负荷状态远程更新方法。

相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于：本发明的智能电网用户负荷状态远程更新方法将监测中心最新收到的用户负荷状态作为当前时刻与接收到下一个用户负荷状态之间时间段内的用户负荷状态的方式，使得监测中心不用使用预测或统计的方法来预测非状态信息更新时段的用户负荷状态，减少了监测系统的算法复杂度；通过控制低压集抄终端的发送每一个状态更新前的等待延迟，使得用户负荷状态变化远程估计均方误差最小，并且通过将等待延迟与当前时刻的用户负荷状态信息和确认信息的网络传输延迟、以及用户负荷状态变化阈值约束下的期望采集时间间隔进行动态关联，减少了用户负荷状态信息的平均信息年龄，满足用户负荷状态信息的新鲜度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为用户负荷状态远程更新方法流程图；

图2为延迟时间计算流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例的智能电网用户负荷状态远程监测方法步骤包括：

S01：低压集抄终端将用户负荷状态序号更新为i+1，其中，自然数i≥1表示更新前的序号，前往步骤S02；

S02：低压集抄终端采集当前时刻的用户负荷状态

其中，S_i表示当前时刻，并将采集时间S_i和用户负荷状态

放入缓存，前往步骤S03；

S03：低压集抄终端向监测中心发送用户用电信息，所述信息包括低压集抄终端所采集的最新的用户负荷状态

和采集的时刻S_i；

S04：监测中心接收到所述信息后，提取所述信息中的用户负荷状态

并将其作为监测到的最新的用户负荷状态，同时记录接收到该信息的时刻R_i；

S05：监测中心向所述低压集抄终端发送确认信息，所述确认信息包括所述监测中心接收到所述用电信息的时刻R_i；

S06：低压集抄终端接收到所述确认信息后，记录接收到所述确认信息的时刻T_i和所述确认信息中的R_i；

S07：低压集抄等待延迟时间X_i，然后返回步骤S01，所述等待时间X_i需同时满足：a)X_i≥0，b)

其中，

表示低压集抄终端在(T_i+X_i)时刻观察到的用户负荷状态数据，β≥0表示用户负荷状态变化阈值。

如图2所示，延迟时间X_i的确定方法具体步骤包括：

S201：确定当前时刻用户负荷状态信息传输延迟的数学期望E[Y]，确定方法为：将截至当前时刻低压集抄终端发送的所有负荷状态信息的传输延迟的均值记为当前时刻用户负荷状态信息传输延迟的数学期望E[Y]，即，令i表示截至当前时刻已发送的负荷状态信息的最大序号，令Y_j(j∈{1，2，...，i})表示第j个信息的传输延迟，则

其中，第j个信息的传输延迟是监测中心接收到该信息的时刻与低压集抄终端发送该信息的时刻的差值，即，Y_j＝R_j-S_j。；

S202：确定当前时刻确认信息的传输延迟的数学期望E[V]，确定方法为：将截至当前时刻监测中心向所述低压集抄终端所发送的确认信息所经历的传输延迟的均值记为当前时刻确认信息的传输延迟的数学期望E[V]，即，令i表示截至当前时刻低压集抄终端已接收的确认信息的最大序号，令V_j(j∈{1，2，...，i})表示第j个确认信息的传输延迟，则

其中，第j个确认信息的传输延迟是低压集抄终端接收到该信息的时刻与监测中心发送该信息的时刻的差值，即，V_j＝T_j-R_j。；

S203：确定当前时刻用户负荷状态的期望采集时间间隔τ，确定方法为：将阈值限制下的期望状态更新时间间隔T_e和用户负荷状态变化曲线的无失真采样时间间隔T_f的最大值记为当前时刻用户负荷状态的期望采集时间间隔τ，即，τ＝max(T_e，T_f)，进一步地，阈值限制下的期望状态更新时间间隔T_e通过公式

获得，其中，E[T_β]表示截至当前时刻的平均状态更新时间间隔，即，

表示其方差，即，

其中，T_j＝S_j+1-S_j，S_j表示采集第j(j∈{1，2，...，i})个负荷状态的时刻。；

S204：判断当前时刻用户负荷状态信息传输延迟的数学期望与当前时刻确认信息的传输延迟的数学期望之和是否小于当前时刻低压集抄终端侧用户负荷状态的期望采集时间间隔，即，判断E[Y]+E[V]＜τ是否成立：是，则前往步骤S205；否，则跳往步骤S206；

S205：等待τ-E[Y]+E[V]时间后，前往步骤S206；

S206：判断当前时刻的用户负荷状态与缓存中最新的用户负荷状态

的差值的绝对值是否大于等于β：是，则前往步骤S207；

S207：等待延迟X_i设置为当前时刻t与接收到最新的确认信息的时刻T_i的差值，即，X_i＝t-T_i，本过程结束。

本实施例还提供了一种智能电网用户负荷状态远程监测系统，所述系统包括一个及以上低压集抄终端和一个远程监测中心，低压集抄终端实时采集用户的用电负荷；当智能电网用户负荷状态远程监测系统启动后，执行上述的用户负荷状态远程更新过程。以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用户负荷状态远程监测方法，其特征在于，包括步骤：

S01：低压集抄终端将用户负荷状态序号更新为i₊₁，其中，i为更新前的序号且i≥0的自然数；

S02：低压集抄终端采集当前时刻的用户负荷状态

其中，S_i为采集时刻；

S03：低压集抄终端向监测中心发送用户用电信息，所述用户用电信息包括低压集抄终端所采集的用户负荷状态

和采集时刻S_i；

S04：监测中心接收到所述用户用电信息后，提取所述用户用电信息中的用户负荷状态

并将其作为监测到的最新的用户负荷状态，同时记录接收到所述用户用电信息的接收时刻R_i；

S05：监测中心向所述低压集抄终端发送确认信息，所述确认信息包括所述监测中心接收到所述用电信息的接收时刻R_i；

S06：低压集抄终端接收到所述确认信息后，记录接收到所述确认信息的确认时刻T_i和所述确认信息中的接收时刻R_i；

S07：低压集抄终端等待延迟时间X_i后返回步骤S01，

其中，X_i≥0且

为低压集抄终端在T_i+X_i时刻采集到的用户负荷状态，β为用户负荷状态变化阈值。

2.根据权利要求1所述的用户负荷状态远程更新方法，其特征在于，所述延迟时间X_i的确定步骤包括：

S201：确定当前时刻用户负荷状态信息传输延迟的数学期望E[Y]；

S202：确定当前时刻确认信息的传输延迟的数学期望E[V]；

S203：确定当前时刻用户负荷状态的期望采集时间间隔τ；

S204：判断E[Y]+E[V]＜τ是否成立：若是则前往步骤S205；若否则跳往步骤S206；

S205：等待τ-E[Y]+E[V]时间后前往步骤S206；

S206：判断当前时刻的用户负荷状态

与缓存中最新的用户负荷状态

的差值的绝对值是否大于等于β；若是则前往步骤S207；

S207：等待延迟时间X_i设置为当前时刻t与接收到最新的确认信息的时刻T_i的差值。

3.根据权利要求2所述的用户负荷状态远程更新方法，其特征在于，所述用户负荷状态信息传输延迟的数学期望

其中，Y_j为第j个信息的传输延迟，且Y_j＝R_j-S_j，j∈{1，2，...，i}。

4.根据权利要求3所述的智能电网用户负荷状态远程更新方法，其特征在于，所述确认信息的传输延迟的数学期望

其中，V_j为第j个确认信息的传输延迟，且V_j＝T_j-R_j，j∈{1，2，...，i}。

5.根据权利要求4所述的智能电网用户负荷状态远程更新方法，其特征在于，期望采集时间间隔τ＝max(T_e，T_f)，其中，

T_j＝S_j+1-S_j，S_j表示采集第j个负荷状态的时刻，j∈{1，2，...，i}。

6.一种用户负荷状态远程监测系统，包括低压集抄终端和远程监测中心，其特征在于，所述用户负荷状态远程监测系统实现权利要求1-5任一所述的用户负荷状态远程更新方法。

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