CN114519450A - 一种适用于新型电力系统的配电网态势感知方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于新型电力系统的配电网态势感知方法及系统，其中，一种适用于新型电力系统的配电网态势感知方法包括，通过数据采集模块对监测系统的多源数据进行采集；利用数据处理融合模块对数据采集模块采集的多源数据进行预处理和融合；分析预测模块根据融合后的数据对分布式电源出力、用户用电情况、配电网负荷情况进行分析及预测；预警处置模块根据分析预测模块输出的预测结果，分析识别配电网故障风险，并生成配电网故障风险处置预案；本发明能够对配电网运行情况进行全方位、可视化操作调度，有效地提升配电网的调度效率，保障配电网的平稳运行，提升供电可靠性。

Description

一种适用于新型电力系统的配电网态势感知方法及系统
技术领域
本发明涉及态势感知的技术领域，尤其涉及一种适用于新型电力系统的配电网态势感知方法及系统。
背景技术
分布式可再生能源接入配电网就地消纳，配网结构发生变化，配电网逐步向供需互动的有源网络过渡，对配电网安全性、经济性、智能化、开放性提出了更高的要求，需要有效支撑技术应对。现阶段配电网运行管理也存在诸多的难点。(1)信息孤立，难以利用，数据质量参差不齐，大量人工数据统计工作费时费力；(2)业务协同难，多业务下难以信息融合、资源共享及动态扩展；(3)人工成本高，面对多系统海量数据、工作人员缺乏信息化手段进行协同分析，人工凭经验分析耗时耗力；(4)智能水平低，现在无法满足提前感知电网风险及运行方式、操作安全防范等；(5)数据价值没有充分发挥，数据挖掘不深入，技术支撑手段不足；(6)业务场景分散且不共享，调度业务场景分散且需要与人工智能技术相结合，如故障分析、运行风险等场景。
目前，国内新型电力系统还处于发展阶段，面对大量分布式电源、可控负荷、储能等大量接入配电网，配电网逐渐向有源网过渡，配电网得稳定性、安全性也面临前所未有的挑战。新型电力系统配电网态势感知技术的研究就显得很有必要，目前针对新型电力系统配电网态势感知技术的研究还处于发展初期，大家都在摸索，鉴于目前新型电力系统的实际发展现状，有些技术仍处于研究阶段，无法落地实施验证。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，通过数据采集模块对监测系统的多源数据进行采集；利用数据处理融合模块对数据采集模块采集的多源数据进行预处理和融合；分析预测模块根据融合后的数据对分布式电源出力、用户用电情况、配电网负荷情况进行分析及预测；预警处置模块根据分析预测模块输出的预测结果，分析识别配电网故障风险，并生成配电网故障风险处置预案。
作为本发明所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法的一种优选方案，其中：还包括可视化模块；可视化模块利用DLP高清晰数字显示技术、显示单元无缝拼接技术和多屏图像处理技术，将配电网的当前状态、用户用电情况分析结果、分布式电源出力和配电网负荷情况预测结果、配电网故障、风险处置预案接入调度系统的大屏驾驶舱进行显示。
作为本发明所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法的一种优选方案，其中：监测系统的多源数据包括，配网实时数据、配网历史数据；变电站图形信息、变电站模型信息、变电站拓扑信息、变电站实时数据；单线图、配网图形信息、配网模型信息、配网拓扑信息；配电网GIS数据；专变模型信息、可控负荷模型信息、电动汽车充电设置模型信息、充电设施运行数据；公变、专变运行信息，可控负荷运行信息，电量、计量状态；新型电力系统配电网模型，分布式电源状态、充电设施设备状态、配电网实时运行数据；分布式电源模型信息，分布式电源运行数据，储能设备模型，储能荷电数据；光照、气温、风速、风向、相对湿度、气压、降雨量。
作为本发明所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法的一种优选方案，其中：预处理和融合包括，去除采集的多源数据中的异常、错误、冗余数据，完成预处理；将预处理后的数据变换统一数据格式，进行数据融合。
作为本发明所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法的一种优选方案，其中：分析用户用电情况包括，将融合后的数据进行聚类，并统计每个聚类簇的中心点；计算中心点与样本点的距离，根据距离划分簇，即划分用户用电类型。
作为本发明所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法的一种优选方案，其中：分析及预测分布式电源出力包括，根据分布式能源系统的运行数据构建分布式电源的出力模型，分析分布式电源的出力规律，根据配电网当前状态数据及未来气象数据，结合分布式电源的出力模型，完成分布式电源在当前或者未来的出力预测。
作为本发明所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法的一种优选方案，其中：分析及预测配电网负荷情况包括，根据用电用户类型，分别分析居民用电负荷、工业用电负荷及商业用电负荷三类用户用电负荷的变化规律，实现用户级的负荷情况预测；通过分析馈线连接的用户的用电习惯，结合馈线历史负荷及历史用户用电情况，分析确定影响馈线负荷的因素，构建馈线负荷预测模型，从而完成馈线的负荷预测；根据馈线的负荷预测数据，对母线进行负荷预测，完成配电网负荷情况的预测。
作为本发明所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知系统的一种优选方案，其中：包括，数据采集模块，用于采集监测系统的多源数据；数据处理融合模块，与所述数据采集模块连接，用于对数据采集模块采集的多源数据进行预处理和融合；分析预测模块，与所述数据处理融合模块连接，用于根据融合后的数据对分布式电源出力、用户用电情况、配电网负荷情况进行分析及预测；预警处置模块，与所述分析预测模块连接，用于根据分析预测模块输出的预测结果，分析识别配电网故障风险，并生成配电网故障风险处置预案；可视化模块，分别与分析预测模块、预警处置模块连接，其利用DLP高清晰数字显示技术、显示单元无缝拼接技术和多屏图像处理技术，用于将配电网的当前状态、用户用电情况分析结果、分布式电源出力和配电网负荷情况预测结果、配电网故障、风险处置预案接入调度系统的大屏驾驶舱进行显示。
本发明的有益效果：本发明能够对配电网运行情况进行全方位、可视化操作调度，有效地提升配电网的调度效率，保障配电网的平稳运行，提升供电可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明第二个实施例所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供了一种适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，包括：
S1：通过数据采集模块100对监测系统的多源数据进行采集。
数据采集模块100通过数据总线采集来自DMS配电管理系统、EMS能量管理系统、PMS电力管理系统、GIS地理信息系统、电力营销系统、用电信息采集系统、新型电力系统配电网状态监测系统、分布式能源系统、电力气象系统的运行数据，具体的：
(1)DMS配电管理系统：配网实时数据、配网历史数据；
(2)EMS能量管理系统：变电站图形信息、变电站模型信息、变电站拓扑信息、变电站实时数据；
(3)PMS电力管理系统：单线图、配网图形信息、配网模型信息、配网拓扑信息；
(4)GIS地理信息系统：配电网GIS数据；
(5)电力营销系统：专变模型信息、可控负荷模型信息、电动汽车充电设置模型信息、充电设施运行数据；
(6)用电信息采集系统：公变、专变运行信息，可控负荷运行信息，电量、计量状态；
(7)新型电力系统配电网状态监测系统：新型电力系统配电网模型，分布式电源状态、充电设施设备状态、配电网实时运行数据；
(8)分布式能源系统：分布式电源模型信息，分布式电源运行数据，储能设备模型，储能荷电数据；
(9)电力气象系统：光照、气温、风速、风向、相对湿度、气压、降雨量。
S2：利用数据处理融合模块200对数据采集模块100采集的多源数据进行预处理和融合。
(1)去除采集的多源数据中的异常、错误、冗余数据，完成预处理；
(2)将预处理后的数据变换统一数据格式，进行数据融合，为后续的配电网态势感知提供数据支持。
S3：分析预测模块300根据融合后的数据对分布式电源出力、用户用电情况、配电网负荷情况进行分析及预测。
(1)分析用户用电情况
①将融合后的数据进行聚类，并统计每个聚类簇的中心点；
②计算中心点与样本点的距离，根据距离划分簇，即划分用户用电类型。
(2)分析及预测分布式电源出力
根据分布式能源系统的运行数据构建分布式电源的出力模型，分析分布式电源的出力规律，根据配电网当前状态数据及未来气象数据，结合分布式电源的出力模型，完成分布式电源在当前或者未来的出力预测。
(3)分析及预测配电网负荷情况
配电网负荷分析主要分为三级：用户级、馈线级、母线级，因此，本实施例对配电网负荷情况的预测以“用户-馈线-母线”的思路进行配电网负荷情况的预测，具体的，
①首先从用户角度出发，根据用电用户类型，分别分析居民用电负荷、工业用电负荷及商业用电负荷三类用户用电负荷的变化规律，实现用户级的负荷情况预测；
②从馈线角度出发，通过分析馈线连接的用户的用电习惯，结合馈线历史负荷及历史用户用电情况，分析确定影响馈线负荷的因素，利用LightBM算法、LSTM多项式拟合构建馈线负荷预测模型，从而完成馈线的负荷预测；
③从母线角度出发，根据馈线的负荷预测数据，对母线进行负荷预测，完成配电网负荷情况的预测。
S4：预警处置模块400根据分析预测模块300输出的预测结果，分析识别配电网故障风险，并生成配电网故障风险处置预案。
以预测结果为依据，利用配电网故障、风险识别预警及处置决策专家系统对配电网的当前及未来运行状态进行深入挖掘与分析，对配电网故障及风险进行识别，即对电网实时状态进行故障、风险及风险级别评估，根据评估结果进一步识别配电网的薄弱环节，并进行预警。
以配电网故障、风险识别预警处置专家系统中的处置方案知识库为辅助依据，自动生成配电网故障、风险处置预案。
其中，配电网故障、风险识别预警处置专家系统的处置方案知识库包含了海量的已被验证的处置专家决策方案、专家经验等。
S5：利用可视化模块500对配电网的当前状态、用户用电情况分析结果、分布式电源出力和配电网负荷情况预测结果、配电网故障、风险处置预案进行可视化。
可视化模块500利用DLP高清晰数字显示技术、显示单元无缝拼接技术和多屏图像处理技术，将配电网的当前状态、用户用电情况分析结果、分布式电源出力和配电网负荷情况预测结果、配电网故障、风险处置预案接入调度系统的大屏驾驶舱进行显示。
为了对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择传统的技术方案和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
为验证本方法相对传统的技术方案具有较高调度效率，本实施例中将采用传统的技术方案和本方法分别对配电网进行实时调度，统计某时段的调度出力，结果如下表所示。
表1：调度出力对比。
时段 传统的技术方案 本方法
8：00～10：00 68.7kW 15.6kW
14：00～16：00 75.8kW 16.8kW
18：00～20：00 54.2kW 12.7kW
由表1可见，本方法相较于传统的技术方案，明显地改善了调度情况，
实施例2
参照图1，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种适用于新型电力系统的配电网态势感知系统，包括，
数据采集模块100，用于采集监测系统的多源数据；
数据处理融合模块200，与数据采集模块100连接，用于对数据采集模块100采集的多源数据进行预处理和融合；
分析预测模块300，与数据处理融合模块200连接，用于根据融合后的数据对分布式电源出力、用户用电情况、配电网负荷情况进行分析及预测；
预警处置模块400，与分析预测模块300连接，用于根据分析预测模块300输出的预测结果，分析识别配电网故障风险，并生成配电网故障风险处置预案；
可视化模块500，分别与分析预测模块300、预警处置模块400连接，其利用DLP高清晰数字显示技术、显示单元无缝拼接技术和多屏图像处理技术，用于将配电网的当前状态、用户用电情况分析结果、分布式电源出力和配电网负荷情况预测结果、配电网故障、风险处置预案接入调度系统的大屏驾驶舱进行显示。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，其特征在于：包括，
通过数据采集模块(100)对监测系统的多源数据进行采集；
利用数据处理融合模块(200)对数据采集模块(100)采集的多源数据进行预处理和融合；
分析预测模块(300)根据融合后的数据对分布式电源出力、用户用电情况、配电网负荷情况进行分析及预测；
预警处置模块(400)根据分析预测模块(300)输出的预测结果，分析识别配电网故障风险，并生成配电网故障风险处置预案。
2.如权利要求1所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，其特征在于：还包括可视化模块(500)；
可视化模块(500)利用DLP高清晰数字显示技术、显示单元无缝拼接技术和多屏图像处理技术，将配电网的当前状态、用户用电情况分析结果、分布式电源出力和配电网负荷情况预测结果、配电网故障、风险处置预案接入调度系统的大屏驾驶舱进行显示。
3.如权利要求1或2所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，其特征在于：监测系统的多源数据包括，
配网实时数据、配网历史数据；变电站图形信息、变电站模型信息、变电站拓扑信息、变电站实时数据；单线图、配网图形信息、配网模型信息、配网拓扑信息；配电网GIS数据；专变模型信息、可控负荷模型信息、电动汽车充电设置模型信息、充电设施运行数据；公变、专变运行信息，可控负荷运行信息，电量、计量状态；新型电力系统配电网模型，分布式电源状态、充电设施设备状态、配电网实时运行数据；分布式电源模型信息，分布式电源运行数据，储能设备模型，储能荷电数据；光照、气温、风速、风向、相对湿度、气压、降雨量。
4.如权利要求3所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，其特征在于：预处理和融合包括，
去除采集的多源数据中的异常、错误、冗余数据，完成预处理；
将预处理后的数据变换统一数据格式，进行数据融合。
5.如权利要求4所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，其特征在于：分析用户用电情况包括，
将融合后的数据进行聚类，并统计每个聚类簇的中心点；
计算中心点与样本点的距离，根据距离划分簇，即划分用户用电类型。
6.如权利要求4或5所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，其特征在于：分析及预测分布式电源出力包括，
根据分布式能源系统的运行数据构建分布式电源的出力模型，分析分布式电源的出力规律，根据配电网当前状态数据及未来气象数据，结合分布式电源的出力模型，完成分布式电源在当前或者未来的出力预测。
7.如权利要求6所述的适用于新型电力系统的配电网态势感知方法，其特征在于：分析及预测配电网负荷情况包括，
根据用电用户类型，分别分析居民用电负荷、工业用电负荷及商业用电负荷三类用户用电负荷的变化规律，实现用户级的负荷情况预测；
通过分析馈线连接的用户的用电习惯，结合馈线历史负荷及历史用户用电情况，分析确定影响馈线负荷的因素，构建馈线负荷预测模型，从而完成馈线的负荷预测；
根据馈线的负荷预测数据，对母线进行负荷预测，完成配电网负荷情况的预测。
8.一种适用于新型电力系统的配电网态势感知系统，其特征在于：包括，
数据采集模块(100)，用于采集监测系统的多源数据；
数据处理融合模块(200)，与所述数据采集模块(100)连接，用于对数据采集模块(100)采集的多源数据进行预处理和融合；
分析预测模块(300)，与所述数据处理融合模块(200)连接，用于根据融合后的数据对分布式电源出力、用户用电情况、配电网负荷情况进行分析及预测；
预警处置模块(400)，与所述分析预测模块(300)连接，用于根据分析预测模块(300)输出的预测结果，分析识别配电网故障风险，并生成配电网故障风险处置预案；
可视化模块(500)，分别与分析预测模块(300)、预警处置模块(400)连接，其利用DLP高清晰数字显示技术、显示单元无缝拼接技术和多屏图像处理技术，用于将配电网的当前状态、用户用电情况分析结果、分布式电源出力和配电网负荷情况预测结果、配电网故障、风险处置预案接入调度系统的大屏驾驶舱进行显示。
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