CN116014740B - 一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集；选择出候选区域后使用最少化算法选择在候选区域内放置控制器，控制器接收电网调控中心的指令；排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，通过优化调度模型重新按照包含设备数量大小的最佳区域进行排序，直到所有的最佳区域都已被选取。本发明的优点在于充分利用每个控制单元，发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，实现部署最少的控制单元以覆盖最多的设备，减少控制单元的重复覆盖区域。
Description
技术领域
本发明涉及聚合控制技术领域，特别是涉及一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法。
背景技术
随着生活水平的提高，用电负荷发展迅速，大量的终端用电设备接入到电网系统中，对整个配电网的稳定性提出了更高的要求，仅靠电网传统手段调节维持安全稳定运行的难度越来越大，给电网安全、稳定、高效运行带来巨大压力，开展用户侧负荷调度控制是电网调控运行的发展方向，用户侧灵活负荷调控能够找出用电设备异常的原因，多个相互独立的控制单元组合形成整体的控制系统，各个控制单元之间通过通信、合作和协调的方式来完成单个控制单元不能完成的大量而又复杂的工作。
现有的控制器需要部署大量的控制单元，采集各个区域的用电情况进行分析，但是大量的控制单元实际工作时间短，大部分时间都处于闲置状态未得到有效利用，无法充分发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，控制系统不能客观地判断用电资源的优先级，不能对电网调控中心的调度指令进行解析，不能对负荷个体进行精确调控，形成的控制系统功能单一，无法满足电力应用场景多样、变化的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，从而充分利用每个控制单元，发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，实现部署最少的控制单元以覆盖最多的设备，减少控制单元的重复覆盖区域。
一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，包括：步骤1，对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集；步骤2，选择出候选区域后使用最少化算法选择在候选区域内放置控制器，控制器接收电网调控中心的指令；步骤3，使用整数线性规划最优解算法对其进行计算，得到部署控制器节点的最佳区域；步骤4，对得到的最佳区域按照包含设备的数量进行排序，包含设备数量最少的最佳区域在最上边，包含设备数量最多的最佳区域在最下边；步骤5，排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，多个控制器组合形成控制网；步骤6，通过优化调度模型重新按照包含设备数量大小的最佳区域进行排序，直到所有的最佳区域都已被选取。
对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集，充分利用每个控制单元，发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，多个控制器组合形成控制网，控制系统能客观地判断用电资源的优先级，对电网调控中心的调度指令进行解析，对负荷个体进行精确调控，实现部署最少的控制单元以覆盖最多的设备，减少控制单元的重复覆盖区域。
进一步，控制器接收电网调控中心的指令，其中控制器可读存储介质用于存储可执行指令，控制器设置有处理单元，处理单元用于读取可读存储介质中存储的可执行指令，控制器执行电网调控中心的聚合体调度指令分解方法，接收电网调控中心下发的整体部署指令，计算不同调度时刻各集群的参与因子，按照不同调度时刻的参与因子将整体调度指令分解为多个一级调度指令，将一级调度指令发送给能源控制器，调度指令与能源控制器单独对应。
进一步，部署控制器节点的最佳区域是一个传感节点集合通信范围的重叠区域，以自身的传感节点为元素建立10 个集合S1 到S10，再从传感节点N1开始计算，利用距离公式Distance(N1,N2 ) = X1−X2+(Y1−Y2)，算出N1、N2和N3之间重合的距离半径，半径重合之处表示N1、N2和N3的传感区域有重叠，将N2、N3 加入到集合S1，代表在N1的通信区域内有与N2和N3的通信区域重叠。
进一步，聚合体调度指令分解方法，其中接能源控制器下发一级调度指令，区域能源控制器采用基于动态参与因子的灵活负荷聚合体调度指令分解，基于状态队列排序算法将一级调度指令分解为多个二级调度指令，二级调度指令与区域能源控制器对应。
能够进行灵活负荷聚合体调度指令分解，通过考虑不同调频资源的频率响应特性，对不同负荷聚合体的调用优先级做出判断，实现频率的准确调控，合理利用不同资源的调频容量。
进一步，多个控制器组合形成控制网，控制网包含无线通信网络，无线通信网络与互联网连接，互联网分别与网关设备和通信网络基站连接，通信网络基站与多通道交互系统连接，多通道交互系统与用户连接，控制网还包含主控模块和外设模块，主控模块与多个外设模块连接，多个外设模块之间通过接口连接进行信号和能量传递。
进一步，覆盖传感器节点的部署方法，具体包含以下步骤，首先当节点距离目标点的距离小于感知半径时，认为能覆盖感知目标点，当距离大于感知半径时，目标节点不能覆盖感知目标点，再通过网格划分把区域划分为多个网格，整个区域离散化为若干网格的集合，通过算法把每个网格抽象为一个位置点，在每个位置点处放置一个感知节点实现全面覆盖，网格区域对目标点的覆盖通过概率感知模型进行约束。
进一步，优化调度模型是结合预测信息对多元资源进行优化调度，控制中心读取本地节点信息，对各类资源进行优化调度，再将相应调度指令信息下传给控制器。
控制器可以快速的应用在不同场景中，执行不同的任务，根据选择的应用场景和输入的参数，自动生成控制器的运行策略，保障控制器在不同应用场景下的精准运行。
进一步，主控模块包含微控制器，微控制器上的常用引脚与主控接口连接，主控接口的输出线与环状主控端子连接，微控制器还连接有电源，主控模块上分布多个相同的主控接口和主控端子，外设模块包含感知模块、通信模块和定位模块，感知模块通过图像和音频信号进行感知，通信模块通过蓝牙和路由网络方式进行通信，定位模块通过卫星定位方式进行定位。
进一步，概率感知模型是将待覆盖的目标点设为集合，然后逐行扫描所有的网格，将感知到目标点的个数最多的网格区域设置为一个节点，在被每个网格处的节点感知的目标点中，被感知概率值最小的目标点决定整体覆盖水平。
进一步，资源优化调度包含分析调控策略，将优化调度结果下达给本地控制中心，本地控制中心直接进行优化调度，并将有关结果返还给全局控制中心，全局控制中心获得最优调度结果，全局控制中心预测电网用电负荷，利用负荷预测信息对控制器传达指令。
本发明的优点在于：对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集，充分利用每个控制单元，发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，多个控制器组合形成控制网，控制系统能客观地判断用电资源的优先级，对电网调控中心的调度指令进行解析，对负荷个体进行精确调控，实现部署最少的控制单元以覆盖最多的设备，减少控制单元的重复覆盖区域。
附图说明
图1是一种配电网控制器最少化部署方法的流程示意图。
图2是一种控制器最少化部署指令接收的流程示意图。
图3是一种控制器最少化部署节点覆盖的流程示意图。
具体实施方式
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，从而充分利用每个控制单元，发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，实现部署最少的控制单元以覆盖最多的设备，减少控制单元的重复覆盖区域。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
作为一种实施方式，如图1所示，一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，包括：步骤1，对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集；步骤2，选择出候选区域后使用最少化算法选择在候选区域内放置控制器，控制器接收电网调控中心的指令；步骤3，使用整数线性规划最优解算法对其进行计算，得到部署控制器节点的最佳区域；步骤4，对得到的最佳区域按照包含设备的数量进行排序，包含设备数量最少的最佳区域在最上边，包含设备数量最多的最佳区域在最下边；步骤5，排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，多个控制器组合形成控制网；步骤6，通过优化调度模型重新按照包含设备数量大小的最佳区域进行排序，直到所有的最佳区域都已被选取。
优选的，优化调度模型是结合预测信息对多元资源进行优化调度，控制中心读取本地节点信息，对各类资源进行优化调度，再将相应调度指令信息下传给控制器。
优选的，控制器可以快速的应用在不同场景中，执行不同的任务，根据选择的应用场景和输入的参数，自动生成控制器的运行策略，保障控制器在不同应用场景下的精准运行。
优选的，概率感知模型是将待覆盖的目标点设为集合，然后逐行扫描所有的网格，将感知到目标点的个数最多的网格区域设置为一个节点，在被每个网格处的节点感知的目标点中，被感知概率值最小的目标点决定整体覆盖水平。
优选的，资源优化调度包含分析调控策略，将优化调度结果下达给本地控制中心，本地控制中心直接进行优化调度，并将有关结果返还给全局控制中心，全局控制中心获得最优调度结果，全局控制中心预测电网用电负荷，利用负荷预测信息对控制器传达指令。
作为一种实施方式，如图2所示，控制器接收电网调控中心的指令，其中控制器可读存储介质用于存储可执行指令，控制器设置有处理单元，处理单元用于读取可读存储介质中存储的可执行指令，控制器执行电网调控中心的聚合体调度指令分解方法，接收电网调控中心下发的整体部署指令，计算不同调度时刻各集群的参与因子，按照不同调度时刻的参与因子将整体调度指令分解为多个一级调度指令，将一级调度指令发送给能源控制器，调度指令与能源控制器单独对应。
优选的，对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集，充分利用每个控制单元，发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域。
优选的，聚合体调度指令分解方法，其中接能源控制器下发一级调度指令，区域能源控制器采用基于动态参与因子的灵活负荷聚合体调度指令分解，基于状态队列排序算法将一级调度指令分解为多个二级调度指令，二级调度指令与区域能源控制器对应。
优选的，能够进行灵活负荷聚合体调度指令分解，通过考虑不同调频资源的频率响应特性，对不同负荷聚合体的调用优先级做出判断，实现频率的准确调控，合理利用不同资源的调频容量。
优选的，多个控制器组合形成控制网，控制网包含无线通信网络，无线通信网络与互联网连接，互联网分别与网关设备和通信网络基站连接，通信网络基站与多通道交互系统连接，多通道交互系统与用户连接，控制网还包含主控模块和外设模块，主控模块与多个外设模块连接，多个外设模块之间通过接口连接进行信号和能量传递。
优选的，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，多个控制器组合形成控制网，控制系统能客观地判断用电资源的优先级，对电网调控中心的调度指令进行解析，对负荷个体进行精确调控，实现部署最少的控制单元以覆盖最多的设备，减少控制单元的重复覆盖区域。
作为一种实施方式，如图3所示，覆盖传感器节点的部署方法，具体包含以下步骤，首先当节点距离目标点的距离小于感知半径时，认为能覆盖感知目标点，当距离大于感知半径时，目标节点不能覆盖感知目标点，再通过网格划分把区域划分为多个网格，整个区域离散化为若干网格的集合，通过算法把每个网格抽象为一个位置点，在每个位置点处放置一个感知节点实现全面覆盖，网格区域对目标点的覆盖通过概率感知模型进行约束。
优选的，部署控制器节点的最佳区域是一个传感节点集合通信范围的重叠区域，以自身的传感节点为元素建立10 个集合S1 到S10，再从传感节点N1开始计算，利用距离公式Distance(N1,N2 ) = X1−X2+(Y1−Y2)，算出N1、N2和N3之间重合的距离半径，半径重合之处表示N1、N2和N3的传感区域有重叠，将N2、N3 加入到集合S1，代表在N1的通信区域内有与N2和N3的通信区域重叠。
优选的，主控模块包含微控制器，微控制器上的常用引脚与主控接口连接，主控接口的输出线与环状主控端子连接，微控制器还连接有电源，主控模块上分布多个相同的主控接口和主控端子，外设模块包含感知模块、通信模块和定位模块，感知模块通过图像和音频信号进行感知，通信模块通过蓝牙和路由网络方式进行通信，定位模块通过卫星定位方式进行定位。
本发明的有益效果：对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集，充分利用每个控制单元，发挥用户侧控制单元在促进电网供需和调控平衡方面的作用，排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，多个控制器组合形成控制网，控制系统能客观地判断用电资源的优先级，对电网调控中心的调度指令进行解析，对负荷个体进行精确调控，实现部署最少的控制单元以覆盖最多的设备，减少控制单元的重复覆盖区域。
能够进行灵活负荷聚合体调度指令分解，通过考虑不同调频资源的频率响应特性，对不同负荷聚合体的调用优先级做出判断，实现频率的准确调控，合理利用不同资源的调频容量；控制器可以快速的应用在不同场景中，执行不同的任务，根据选择的应用场景和输入的参数，自动生成控制器的运行策略，保障控制器在不同应用场景下的精准运行。
本发明说明书中提到的所有专利和出版物都表示这些是本领域的公开技术，本发明可以使用。这里所引用的所有专利和出版物都被同样列在参考文献中，跟每一个出版物具体的单独被参考引用一样。这里所述的本发明可以在缺乏任何一种元素或多种元素，一种限制或多种限制的情况下实现，这里这种限制没有特别说明。例如这里每一个实例中术语“包含”，“实质由......组成”和“由......组成”可以用两者之一的其余2个术语代替。这里采用的术语和表达方式所为描述方式，而不受其限制，这里也没有任何意图来指明此书描述的这些术语和解释排除了任何等同的特征，但是可以知道，可以在本发明和权利要求的范围内做任何合适的改变或修改。可以理解，本发明所描述的实施例子都是一些优选的实施例子和特点，任何本领域的一般技术人员都可以根据本发明描述的精髓下做一些更改和变化，这些更改和变化也被认为属于本发明的范围和独立权利要求以及附属权利要求所限制的范围内。
Claims (7)
1.一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，其特征在于：包括步骤1，对控制器的传感节点间的距离进行计算，通过覆盖传感器节点部署方法对通信范围有重叠的集合做交集；步骤2，选择出候选区域后使用最少化算法选择在候选区域内放置控制器，控制器接收电网调控中心的指令；步骤3，使用整数线性规划最优解算法对其进行计算，得到部署控制器节点的最佳区域；步骤4，对得到的最佳区域按照包含设备的数量进行排序，包含设备数量最少的最佳区域在最上边，包含设备数量最多的最佳区域在最下边；步骤5，排序后选择最下面的最佳区域作为部署控制器节点的区域，将覆盖设备数量最多的区域部署控制器，多个控制器组合形成控制网；步骤6，通过优化调度模型重新按照包含设备数量大小的最佳区域进行排序，直到所有的最佳区域都已被选取；
所述的控制器接收电网调控中心的指令，其中控制器可读存储介质用于存储可执行指令，控制器设置有处理单元，处理单元用于读取可读存储介质中存储的可执行指令，控制器执行电网调控中心的聚合体调度指令分解方法，接收电网调控中心下发的整体部署指令，计算不同调度时刻各集群的参与因子，按照不同调度时刻的参与因子将整体调度指令分解为多个一级调度指令，将一级调度指令发送给能源控制器，调度指令与能源控制器单独对应；所述的优化调度模型是结合预测信息对多元资源进行优化调度，控制中心读取本地节点信息，对各类资源进行优化调度，再将相应调度指令信息下传给控制器；
资源优化调度包含分析调控策略，将优化调度结果下达给本地控制中心，本地控制中心直接进行优化调度，并将有关结果返还给全局控制中心，全局控制中心获得最优调度结果，全局控制中心预测电网用电负荷，利用负荷预测信息对控制器传达指令。
2.根据权利要求1所述的一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，其特征在于：所述的部署控制器节点的最佳区域是一个传感节点集合通信范围的重叠区域，以自身的传感节点为元素建立10 个集合S1 到S10，再从传感节点N1开始计算，利用距离公式Distance(N1,N2 ) = X1-X2+(Y1-Y2)，算出N1、N2和N3之间重合的距离半径，半径重合之处表示N1、N2和N3的传感区域有重叠，将N2、N3 加入到集合S1，代表在N1的通信区域内有与N2和N3的通信区域重叠。
3.根据权利要求1所述的一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，其特征在于：所述的聚合体调度指令分解方法，其中接能源控制器下发一级调度指令，区域能源控制器采用基于动态参与因子的灵活负荷聚合体调度指令分解，基于状态队列排序算法将一级调度指令分解为多个二级调度指令，二级调度指令与区域能源控制器对应。
4.根据权利要求1所述的一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，其特征在于：所述的多个控制器组合形成控制网，控制网包含无线通信网络，无线通信网络与互联网连接，互联网分别与网关设备和通信网络基站连接，通信网络基站与多通道交互系统连接，多通道交互系统与用户连接，控制网还包含主控模块和外设模块，主控模块与多个外设模块连接，多个外设模块之间通过接口连接进行信号和能量传递。
5.根据权利要求1所述的一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，其特征在于：所述的覆盖传感器节点的部署方法，具体包含一下步骤，首先当节点距离目标点的距离小于感知半径时，认为能覆盖感知目标点，当距离大于感知半径时，目标节点不能覆盖感知目标点，再通过网格划分把区域划分为多个网格，整个区域离散化为若干网格的集合，通过算法把每个网格抽象为一个位置点，在每个位置点处放置一个感知节点实现全面覆盖，网格区域对目标点的覆盖通过概率感知模型进行约束。
6.根据权利要求4所述的一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，其特征在于：所述的主控模块包含微控制器，微控制器上的常用引脚与主控接口连接，主控接口的输出线与环状主控端子连接，微控制器还连接有电源，主控模块上分布多个相同的主控接口和主控端子，外设模块包含感知模块、通信模块和定位模块，感知模块通过图像和音频信号进行感知，通信模块通过蓝牙和路由网络方式进行通信，定位模块通过卫星定位方式进行定位。
7.根据权利要求5所述的一种配电网多元资源能源聚合控制器最少化部署方法，其特征在于：所述的概率感知模型是将待覆盖的目标点设为集合，然后逐行扫描所有的网格，将感知到目标点的个数最多的网格区域设置为一个节点，在被每个网格处的节点感知的目标点中，被感知概率值最小的目标点决定整体覆盖水平。
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