CN113794285A - 一种农业机井集群智能柔性调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农业机井集群智能柔性调控方法，包括布置在农田里用于监测土壤温湿度的墒情传感器，在机井出水口安装的用于监测机井水流量和流速的水流量传感器以及检测机井水压力情况的压力传感器，用于辅助判断灌溉机组的用电时长、用电时段、用电功率等，采用低压边缘融合控制器以及系统主站，以区域电能量供需平衡为目标，方便对区域电能量供需进行控制，解决目前农业机井为代表的农业电气化负荷大规模接入电网，用电无序化造成台区季节性尖峰负荷日益突出，台区过载重载比例持续增大，很容易造成台区重过载情况，严重者烧毁变压器的问题。

Description

一种农业机井集群智能柔性调控方法
技术领域
本发明属于农业机井控制技术领域，具体涉及一种农业机井集群智能柔性调控方法。
背景技术
农业灌溉是农业生产中的重中之重，但是传统的农业农田机井分散，不便管理，而且每当农忙时期，农业灌溉的机井比较多，当众多机井同时灌溉工作时，很容易造成台区重过载情况，严重者烧毁变压器，供电公司针对这一问题目前传统的解决办法是要求供电所基层员工在此期间增大巡视频次，主要依靠人工运维巡视的手段，这种手段不能从根本上解决农业机井有序用电并且保证台区变压器安全稳定运行，仍然存在潜在的巨大安全风险；以农业机井为代表的农业电气化负荷大规模接入电网，用电无序化造成台区季节性尖峰负荷日益突出，台区过载重载比例持续增大，面向网源协同的台区精准调控与机井智慧用电是解决这一问题的必然选择。
发明内容
本发明的目的是提供一种农业机井集群智能柔性调控方法，解决目前农业机井为代表的农业电气化负荷大规模接入电网，用电无序化造成台区季节性尖峰负荷日益突出，台区过载重载比例持续增大，很容易造成台区重过载情况，严重者烧毁变压器的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种农业机井集群智能柔性调控方法，包括布置在农田里用于监测土壤温湿度的墒情传感器，在机井出水口安装的用于监测机井水流量和流速的水流量传感器以及检测机井水压力情况的压力传感器，所述墒情传感器、水流量传感器和压力传感器与低压边缘融合控制器通信连接，低压边缘融合控制器用于采集所述墒情传感器、水流量传感器和压力传感器的实时数据，判断灌溉机组的用电时长、用电时段和用电功率；
所述低压边缘融合控制器还通过RS485与台区三相电表通信连接，低压边缘融合控制器用于获取台区三相电表的有功/无功/实在功率、三相电流和电压数据；
低压边缘融合控制器通过4G无线专网与系统主站通信连接；所述系统主站用于，系统主站用于远程给所述低压边缘融合控制器下发遥控指令，控制对应机井的塑壳断路器通/断，进而控制机井启/停，进而控制区域电能量供需平衡。
根据上述技术，系统通过设置多种传感器，包括布置在农田里用于监测土壤温湿度的墒情传感器，在机井出水口安装的用于监测机井水流量和流速的水流量传感器以及检测机井水压力情况的压力传感器，用于辅助判断灌溉机组的用电时长、用电时段、用电功率等，通过采用低压边缘融合控制器以及系统主站，以区域电能量供需平衡为目标，方便对区域电能量供需进行控制，解决目前农业机井为代表的农业电气化负荷大规模接入电网，用电无序化造成台区季节性尖峰负荷日益突出，台区过载重载比例持续增大，很容易造成台区重过载情况，严重者烧毁变压器的问题。
在一种可能的设计中，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展用户用电行为识别和综合用能分析，根据识别结果和分析结果对应机井用电进行控制；在机井侧，当机井设备发起用电请求时，系统主站根据负荷预测引导用户预约负荷低谷时间段用电。通过系统主站根据采集的数据以及线路负载情况结合大数据云平台对用户的用电行为进行识别和综合用能分析来控制机井的用电，实现主动控制；另一方面，系统主站根据负荷预测引导用户预约负荷低谷时间段用电，通过互动引导以及主动控制实现对机井区域用电平衡的控制。
在一种可能的设计中，当第N台机井发起用电申请时，低压边缘融合控制器根据该机井的容量及目前台区用电负荷状态进行评估，如果该机井额定功率运行超过台区允许条件，则所述低压边缘融合控制器下发控制指令闭锁物联网型漏保，禁止第N台机井设备通电运行。
在一种可能的设计中，系统主站根据机井设备按照预设规则指定优先级排名，根据优先级排名进行相应地给机井用户分配电能。
在一种可能的设计中，系统主站控制标记为低优先级的机井用户在配变容量充足时提前用电，容量不足时暂停用电；
在一种可能的设计中，当第N台机井设备发起用电请求时，低压边缘融合控制器根据优先级策略调配负荷，从前面N－1台机井设备中转移容量给第N台机井设备。
在一种可能的设计中，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展用户用电行为识别和综合用能分析包括：
地区电网运行态势分析：根据线路负荷预测、分布式电源出力预测和检修计划数据信息，汇集配网侧分布式新能源上送路径处的出力，预判电网在未来时段负荷快速增长导致线路或主变的潮流过载及电压越限情况；
在一种可能的设计中，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展综合用能分析包括：
潮流趋势预判：结合历史负荷运行曲线判断电网的运行趋势，根据运行趋势预判潮流重载条件是否需要紧急处理，根据判断结果对紧张条件趋于减缓的进行告警处理，对紧张条件趋于严重的触发负荷转供辅助决策，以提供控制策略。
在一种可能的设计中，所述负荷转供辅助决策通过改变分段开关和联络开关的组合状态，选择用户的供电路径。
在一种可能的设计中，所述系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展综合用能分析包括：
无功电压控制辅助决策：监测预定地区电网局部区域内新能源无功可调资源、有载调压变压器分接头和可投切无功补偿装置的运行状态和功率因素，当功率因数异常时，控制无功补偿装置投入电容器，调节无功功率。
有益效果：
1、本发明提供的一种农业机井集群智能柔性调控方法，系统通过设置多种传感器，包括布置在农田里用于监测土壤温湿度的墒情传感器，在机井出水口安装的用于监测机井水流量和流速的水流量传感器以及检测机井水压力情况的压力传感器，用于辅助判断灌溉机组的用电时长、用电时段、用电功率等，通过采用低压边缘融合控制器以及系统主站，以区域电能量供需平衡为目标，方便对区域电能量供需进行控制，解决目前农业机井为代表的农业电气化负荷大规模接入电网，用电无序化造成台区季节性尖峰负荷日益突出，台区过载重载比例持续增大，很容易造成台区重过载情况，严重者烧毁变压器的问题；
2、本发明提供的一种农业机井集群智能柔性调控方法，通过系统主站根据采集的数据以及线路负载情况结合大数据云平台对用户的用电行为进行识别和综合用能分析来控制机井的用电，实现主动控制；另一方面，系统主站根据负荷预测引导用户预约负荷低谷时间段用电，通过互动引导以及主动控制实现对机井区域用电平衡的控制。
3.本发明提供的一种农业机井集群智能柔性调控方法，降低台区过载重载比例，解决以农业电气化设施用电为主的季节性和区域性高峰供电紧张的现象；通过墒情传感器对土地湿度等情况进行实时监测给水，达到科学节约水量；提高农业负荷配置能力，增进了“网－荷”协同联系；解决了用户侧农业负荷用电无序问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的一种农业机井集群智能柔性调控方法中的系统构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本发明提供的所述农业机井集群智能柔性调控方法，包括布置在农田里用于监测土壤温湿度的多个墒情传感器，在机井出水口安装的用于监测机井水流量和流速的水流量传感器以及检测机井水压力情况的压力传感器，辅助判断灌溉机组的用电时长、用电时段、用电功率等，降低电能损失，实现台区负荷智慧用电；所述墒情传感器、水流量传感器和压力传感器通过RS485和/或LoRa(Long Range)模块与低压边缘融合控制器通信连接，低压边缘融合控制器用于采集所述墒情传感器、水流量传感器和压力传感器的实时数据；
具体示例的，如图1所示，农业机井集群智能柔性调控方法对应的系统包括布置在农田里用于监测土壤温湿度的多个墒情传感器，所述墒情传感器设置有LoRa模块，所述墒情传感器通过LoRa模块通信连接有LoRa网关；所述LoRa网关与低压边缘融合控制器通信连接，所述低压边缘融合控制器用于采集所述墒情传感器的实时数据；所述低压边缘融合控制器还与台区三相电表通信连接，所述低压边缘融合控制器用于获取所述台区三相电表的有功/无功/实在功率、三相电流和电压数据；低压边缘融合控制器还通信连接有机井的塑壳断路器；所述低压边缘融合控制器设置有4G模块，所述无线专网与系统主站通信连接；所述系统主站用于远程给所述低压边缘融合控制器下发遥控指令，控制对应机井的塑壳断路器通/断，进而控制机井启/停。
具体示例的，所述墒情传感器设置有LoRa模块，所述墒情传感器通过LoRa模块通信连接有LoRa网关；所述LoRa网关与低压边缘融合控制器通信连接，所述低压边缘融合控制器通过RS485与台区三相电表、水流量传感器、压力传感器、塑壳断路器和LoRa网关通信连接；
具体示例的，系统包括状态感知层：农田布置墒情传感器，监测土壤温湿度，在机井出水口安装水流量传感器、压力传感器，监测机井水流量、流速和压力情况，辅助判断灌溉机组的用电时长、用电时段、用电功率等，降低电能损失，实现台区负荷智慧用电；
所述低压边缘融合控制器还通过RS485与台区三相电表通信连接，低压边缘融合控制器用于获取台区三相电表的有功/无功/实在功率、三相电流和电压数据；
具体示例的，系统包括边缘汇集层，低压边缘融合控制器通过RS485和LoRa采集传感器实时数据，同时通过RS485获取台区三相电表的有功/无功/实在功率、三相电流、电压等数据；
低压边缘融合控制器通过4G无线专网与系统主站通信连接；所述系统主站用于控制区域电能量供需平衡。
具体示例的，系统包括平台管理层，低压边缘融合控制器通过4G无线专网上传至系统主站，以区域电能量供需平衡为目标，通过大数据云平台开展用户用电行为识别和综合用能分析，系统主站对采集数据进行分析、运算，结合线路负载情况，远程给低压边缘融合控制器下发遥控指令，控制塑壳断路器通/断，进而控制机井启/停，最终支撑广域灌溉机群的有序用能控制，为客户提供合理的用电建议，提高用电效率。
采用所述的农业机井集群智能柔性调控方法，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展用户用电行为识别和综合用能分析，远程给所述低压边缘融合控制器下发遥控指令，控制对应机井的塑壳断路器通/断，进而控制机井启/停；当机井设备发起用电请求时，系统主站根据负荷预测引导用户预约负荷低谷时间段用电。
具体示例的，系统采用互动引导、分时复用的方式进行控制，当机井设备发起用电请求时，系统根据负荷预测引导用户预约负荷低估时间段用电。将此类负荷标记为低优先级，在配变容量充足时提前用电，容量不足时暂停用电，比如当第N(N是机井数量)台机井设备发起用电请求时，低压边缘融合控制器根据优先级策略调配负荷，从前面N－1台机井设备中转移容量给第N台机井设备。
在一种可能的实施方式中，当第N台机井发起用电申请时，低压边缘融合控制器根据该机井的容量及目前台区用电负荷状态进行评估，如果该机井额定功率运行超过台区允许条件，则所述低压边缘融合控制器下发控制指令闭锁物联网型漏保，禁止第N台机井设备通电运行。
具体示例的，低压边缘融合控制可以控制闭锁机井对应的物联网型漏保进行控制；实施时，所述机井的电路上设置有物联网型漏电保护器，所述物联网型漏电保护器与低压边缘融合控制器通信连接，所述低压边缘融合控制器用于通过发送控制指令给机井对应的物联网型漏电保护器，控制物联网型漏电保护器的通/断，进而控制机井启/停。
在一种可能的实施方式中，系统主站根据机井设备按照预设规则指定优先级排名，根据优先级排名进行相应地给机井用户分配电能。具体示例的，系统根据优先级排列分配：根据机井设备按照某种规则，例如优先公共服务机井、特殊机井，指定优先级排名，相应地给优先级高的机井用户分配电能。
在一种可能的实施方式中，系统主站控制标记为低优先级的机井用户在配变容量充足时提前用电，容量不足时暂停用电；
在一种可能的实施方式中，当第N台机井设备发起用电请求时，低压边缘融合控制器根据优先级策略调配负荷，从前面N－1台机井设备中转移容量给第N台机井设备。
在一种可能的实施方式中，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展用户用电行为识别和综合用能分析包括：
地区电网运行态势分析：根据线路负荷预测、分布式电源出力预测和检修计划数据信息，汇集配网侧分布式新能源上送路径处的出力，预判电网在未来时段负荷快速增长导致线路或主变的潮流过载及电压越限情况；
在一种可能的实施方式中，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展综合用能分析包括：
潮流趋势预判：结合历史负荷运行曲线判断电网的运行趋势，根据运行趋势预判潮流重载条件是否需要紧急处理，根据判断结果对紧张条件趋于减缓的进行告警处理，对紧张条件趋于严重的触发负荷转供辅助决策，以提供控制策略。
所述负荷转供辅助决策通过改变分段开关和联络开关的组合状态，选择用户的供电路径。
所述系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展综合用能分析包括：
无功电压控制辅助决策：监测预定地区电网局部区域内新能源无功可调资源、有载调压变压器分接头和可投切无功补偿装置的运行状态和功率因素，当功率因数异常时，控制无功补偿装置投入电容器，调节无功功率。
具体示例的，系统通过平台管理层进行用户用电行为识别和综合用能分析，进而控制用电，主要包括对地区电网运行态势分析，用电潮流趋势预判，负荷转供辅助决策，无功电压控制辅助决策，实现柔性负荷调节对已接入地区电网并具备参电网调节的柔性负荷资源，考虑调节能力、响应时间、控制代价，提供柔性负荷的调节策略。
综上，系统降低台区过载重载比例，解决以农业电气化设施用电为主的季节性和区域性高峰供电紧张的现象。可以达到科学节约水量。提高农业负荷配置能力，增进了“网-荷”协同联系。解决了用户侧农业负荷用电无序问题。
上述系统分模块、分层次控制，将农业负荷数据与配电自动化系统的电气量数据对比、融合。为负荷预测与控制提供根本性解决办法，负荷用电引导策略帮助用户安全、有序用电。自动控制用户机井启动，避免人工启动机井的繁琐步骤。
综上所述，本发明提供的一种农业机井集群智能柔性调控方法，系统通过设置多种传感器，包括布置在农田里用于监测土壤温湿度的墒情传感器，在机井出水口安装的用于监测机井水流量和流速的水流量传感器以及检测机井水压力情况的压力传感器，用于辅助判断灌溉机组的用电时长、用电时段、用电功率等，通过采用低压边缘融合控制器以及系统主站，以区域电能量供需平衡为目标，方便对区域电能量供需进行控制，解决目前农业机井为代表的农业电气化负荷大规模接入电网，用电无序化造成台区季节性尖峰负荷日益突出，台区过载重载比例持续增大，很容易造成台区重过载情况，严重者烧毁变压器的问题。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，包括在农田里布置用于监测土壤温湿度的墒情传感器，在机井出水口安装用于监测机井水流量和流速的水流量传感器以及在检测机井水压力情况的压力传感器；所述墒情传感器、水流量传感器和压力传感器与低压边缘融合控制器通信连接；所述低压边缘融合控制器用于采集所述墒情传感器、水流量传感器和压力传感器的实时数据，并判断灌溉机组的用电时长、用电时段和用电功率；
所述低压边缘融合控制器还通过RS485与台区三相电表通信连接，低压边缘融合控制器用于获取台区三相电表的有功功率、无功功率、实在功率、三相电流和电压数据；
低压边缘融合控制器通过4G无线专网与系统主站通信连接；所述系统主站用于远程给所述低压边缘融合控制器下发遥控指令，控制对应机井的塑壳断路器通/断，进而控制机井启/停，进而控制区域电能量供需平衡。
2.根据权利要求1所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，所述系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展用户用电行为识别和综合用能分析，根据识别结果和分析结果对对应的机井用电进行控制；在机井侧，当机井设备发起用电请求时，系统主站根据负荷预测引导用户预约负荷低谷时间段用电。
3.根据权利要求2所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，当第N台机井发起用电申请时，低压边缘融合控制器根据该机井的容量及目前台区用电负荷状态进行评估，如果该机井额定功率运行超过台区允许条件，则所述低压边缘融合控制器下发控制指令闭锁物联网型漏保，禁止第N台机井设备通电运行。
4.根据权利要求2所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，系统主站根据机井设备按照预设规则指定优先级排名，根据优先级排名进行相应地给机井用户分配电能。
5.根据权利要求4所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，系统主站控制标记为低优先级的机井用户在配变容量充足时提前用电，容量不足时暂停用电。
6.根据权利要求1所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，当第N台机井设备发起用电请求时，低压边缘融合控制器根据优先级策略调配负荷，从前面N－1台机井设备中转移容量给第N台机井设备。
7.根据权利要求2所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展用户用电行为识别和综合用能分析包括：
地区电网运行态势分析：根据线路负荷预测、分布式电源出力预测和检修计划数据信息，汇集配网侧分布式新能源上送路径处的出力，预判电网在未来时段负荷快速增长导致线路或主变的潮流过载及电压越限情况。
8.根据权利要求2所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展综合用能分析包括：
潮流趋势预判：结合历史负荷运行曲线判断电网的运行趋势，根据运行趋势预判潮流重载条件是否需要紧急处理，根据判断结果对紧张条件趋于减缓的进行告警处理，对紧张条件趋于严重的触发负荷转供辅助决策，以提供控制策略。
9.根据权利要求2所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，所述负荷转供辅助决策通过改变分段开关和联络开关的组合状态，选择用户的供电路径。
10.根据权利要求2所述的农业机井集群智能柔性调控方法，其特征在于，所述系统主站根据采集的数据以及线路负载情况，并通过大数据云平台开展综合用能分析，根据识别结果和分析结果对应机井用电进行控制包括：
无功电压控制辅助决策：监测预定地区电网局部区域内新能源无功可调资源、有载调压变压器分接头和可投切无功补偿装置的运行状态和功率因素，当功率因数异常时，控制无功补偿装置投入电容器，调节无功功率。
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