CN116014741B - 基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于配电网领域，涉及数据分析技术，具体是基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统及方法，包括运行适配平台，所述运行适配平台通信连接有体量分析模块、故障监控模块、控制切换模块、适配分析模块以及存储模块；所述体量分析模块用于对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，在第一个分析周期内获取产能数据、供应数据以及人口数据；本发明可以对配电地区的供需体量进行管理分析，通过体量系数对配电区域进行分级，从而可以针对不同等级的配电区域进行组网模式适配分析。

Description

基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统及方法

技术领域

本发明属于配电网领域，涉及数据分析技术，具体是基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统及方法。

背景技术

配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。

现有的柔性控制器与配电网运行适配系统仅能够采用单一的组网模式进行配电组网，然而不同地区的电力供需关系会存在明显差异，单一组网模式无法适配所有地区的供电需求，进而导致不适配的配电地区存在电力故障率升高、电力设备可靠性降低的问题。

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统及方法，用于解决现有的柔性控制器与配电网运行适配系统采用单一组网模式无法适配所有地区的供电需求的问题；

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对所有地区的供电需求进行适配的基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统，包括运行适配平台，所述运行适配平台通信连接有体量分析模块、故障监控模块、控制切换模块、适配分析模块以及存储模块；

所述体量分析模块用于对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，在第一个分析周期内获取产能数据、供应数据以及人口数据；通过对产能数据、供应数据以及人口数据进行数值计算得到配电区域的体量系数；由配网地区内的体量系数TL最小值与体量系数TL最大值构成体量范围，将体量范围分割为若干个体量区间，将配网地区内所有的体量系数TL与体量区间通过运行适配平台发送至故障监控模块；

所述故障监控模块用于对配电地区的电力故障进行监控分析：获取分析周期内配电区域的频率数据、时长数据以及影响数据，通过对频率数据、时长数据以及影响数据进行数值计算得到配电区域在分析周期内的故障系数；将体量系数位于体量区间之内的配电区域的故障系数平均值标记为体量区间的故障表现值，通过故障表现值的数值大小将体量区间标记为稳定区间或波动区间；将稳定区间与波动区间发送至运行适配平台，运行适配平台接收到稳定区间与波动区间后将稳定区间与波动区间发送至控制切换模块；

所述控制切换模块用于对配电地区的配网模式进行切换控制分析并得到体量区间的切换值；

所述适配分析模块用于对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析并得到体量区间的更换值，结合切换值与更换值的数值大小对体量区间的适配特征进行标记。

作为本发明的一种优选实施方式，产能数据的获取过程包括：将配电区域内的所有发电设备功率调至最大后，将所有发电设备在分析周期内的发电量的和值标记为产能数据；供应数据的获取过程包括：将配电区域在分析周期内每天的电力需求量标记为需求值，将配电区域在分析周期内的所有需求值进行求和取平均值得到供应数据；人口数据RK为配电区域内的常住人口数量。

作为本发明的一种优选实施方式，分析周期内的频率数据为配电区域在分析周期内发生的电力故障次数，分析周期内的时长数据为配电区域在分析周期内发生电力故障时供应端停电时长的和值，分析周期内的影响数据为配网区域在分析周期内发生电力故障时工作异常的配网节点总数量；电力故障包括发电机组故障、输电线路故障、变电所故障以及母线故障。

作为本发明的一种优选实施方式，将体量区间标记为稳定区间或波动区间的具体过程包括：通过存储模块获取到故障表现阈值，将故障表现值与故障表现阈值进行比较：若故障表现值小于故障表现阈值，则判定体量区间的电力故障满足要求，将对应体量区间标记为稳定区间；若故障表现值大于等于故障表现阈值，则判定体量区间的电力故障不满足要求，将对应体量区间标记为波动区间。

作为本发明的一种优选实施方式，控制切换模块对配电地区的配网模式进行切换控制分析的具体过程包括：获取波动区间的组网模式，若波动区间的组网模式为柔性闭环组网模式，则将波动区间的组网模式切换为柔性开闭站组网模式，波动区间的切换值数值加一；若波动区间的组网模式为柔性开闭站组网模式，则将波动区间的组网模式切换为柔性闭环组网模式，波动区间的切换值数值加一。

作为本发明的一种优选实施方式，适配分析模块对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析的具体过程包括：在M1个分析周期结束后，获取在M1个分析周期内体量系数位于体量区间之内所有配网区域的设备更换数量并标记为更换值，通过存储模块获取到更换阈值与切换阈值，将体量区间的更换值、切换值分别与更换阈值、切换阈值进行比较：若更换值大于等于更换阈值且切换值大于等于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换频繁，将对应体量区间的适配特征标记为切换异常；若更换值大于等于更换阈值且切换值小于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换正常，将对应体量区间的适配特征标记为系统优化；若更换值小于更换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态满足要求，将对应体量区间的适配特征标记为适配合格；将所有体量区间的适配特征通过运行适配平台发送至存储模块进行存储。

基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配方法，包括以下步骤：

步骤一：对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，在第一个分析周期内获取配电区域的体量系数TL与体量区间；

步骤二：对配电地区的电力故障进行监控分析并得到配电区域在分析周期内的故障系数，通过故障系数的数值大小将体量区间标记为波动区间或稳定区间；

步骤三：对配电地区的配网模式进行切换控制分析并得到体量区间的切换值；

步骤四：对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析并得到体量区间的更换值，通过切换值与更换值的数值大小将体量区间的适配特征标记为适配合格、切换异常或系统优化。

本发明具备下述有益效果：

1、通过体量分析模块可以对配电地区的供需体量进行管理分析，通过标准化处理得到配电区域的体量系数，从而通过体量系数对配电区域的供电能力与供电压力进行反馈，通过体量系数对配电区域进行分级，从而可以针对不同等级的配电区域进行组网模式适配分析；

2、通过故障监控模块可以对配电地区的电力故障状态进行监控分析，通过实际发生的故障频率、停电时长以及故障影响范围对配电区域的电力故障进行反馈，进而根据电力故障状态对配电区域的电网运行状态进行监控；

3、通过控制切换模块可以对配电地区的配网模式进行切换控制分析，在出现配电区域的电网运行状态异常时进行组网模式切换，并对切换值的数值进行统计与更新，从而根据切换值的数值大小对组网模式切换频率进行监控，为适配状态分析提供数据支撑；

4、通过适配分析模块可以对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析，通过更换值与切换值的数值大小对配电区域的适配特征进行标记，从而在后续的配电过程中，根据适配特征对配电区域的组网模式切换进行优化，提高柔性控制器与配电网的适配率。

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，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，如图1所示，基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统，包括运行适配平台，运行适配平台通信连接有体量分析模块、故障监控模块、控制切换模块、适配分析模块以及存储模块。

体量分析模块用于对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，在第一个分析周期内获取产能数据CN、供应数据GY以及人口数据RK，产能数据CN的获取过程包括：将配电区域内的所有发电设备功率调至最大后，将所有发电设备在分析周期内的发电量的和值标记为产能数据CN；供应数据GY的获取过程包括：将配电区域在分析周期内每天的电力需求量标记为需求值，将配电区域在分析周期内的所有需求值进行求和取平均值得到供应数据GY；人口数据RK为配电区域内的常住人口数量；通过公式TL=α1×CN+α2×GY+α3×RK^e得到配电区域的体量系数TL，需要说明的是，体量系数是一个反映配电区域的发电能力与供电压力的数值，体量系数的数值越大，则表示配电区域的发电能力越强、供电压力越大；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1，e为自然常数；由配网地区内的体量系数TL最小值与体量系数TL最大值构成体量范围，将体量范围分割为若干个体量区间，将配网地区内所有的体量系数TL与体量区间通过运行适配平台发送至故障监控模块；对配电地区的供需体量进行管理分析，通过标准化处理得到配电区域的体量系数，从而通过体量系数对配电区域的供电能力与供电压力进行反馈，通过体量系数对配电区域进行分级，从而可以针对不同等级的配电区域进行组网模式适配分析。

故障监控模块用于对配电地区的电力故障进行监控分析：获取分析周期内配电区域的频率数据PL、时长数据SC以及影响数据YX，分析周期内的频率数据PL为配电区域在分析周期内发生的电力故障次数，分析周期内的时长数据SC为配电区域在分析周期内发生电力故障时供应端停电时长的和值，分析周期内的影响数据YX为配网区域在分析周期内发生电力故障时工作异常的配网节点总数量；电力故障包括发电机组故障、输电线路故障、变电所故障以及母线故障；通过公式GZ=β1×PL+β2×SC+β3×YX得到配电区域在分析周期内的故障系数GZ，故障系数是一个反映配电区域的配电网运行状态好坏程度的数值，故障系数的数值越大，则表示配电网运行状态越差；其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；将体量系数TL位于体量区间之内的配电区域的故障系数GZ平均值标记为体量区间的故障表现值，通过存储模块获取到故障表现阈值，将故障表现值与故障表现阈值进行比较：若故障表现值小于故障表现阈值，则判定体量区间的电力故障满足要求，将对应体量区间标记为稳定区间；若故障表现值大于等于故障表现阈值，则判定体量区间的电力故障不满足要求，将对应体量区间标记为波动区间；将稳定区间与波动区间发送至运行适配平台，运行适配平台接收到稳定区间与波动区间后将稳定区间与波动区间发送至控制切换模块；对配电地区的电力故障状态进行监控分析，通过实际发生的故障频率、停电时长以及故障影响范围对配电区域的电力故障进行反馈，进而根据电力故障状态对配电区域的电网运行状态进行监控。

控制切换模块用于对配电地区的配网模式进行切换控制分析：获取波动区间的组网模式，若波动区间的组网模式为柔性闭环组网模式，则将波动区间的组网模式切换为柔性开闭站组网模式，波动区间的切换值数值加一；若波动区间的组网模式为柔性开闭站组网模式，则将波动区间的组网模式切换为柔性闭环组网模式，波动区间的切换值数值加一；对配电地区的配网模式进行切换控制分析，在出现配电区域的电网运行状态异常时进行组网模式切换，并对切换值的数值进行统计与更新，从而根据切换值的数值大小对组网模式切换频率进行监控，为适配状态分析提供数据支撑。

适配分析模块用于对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析：在M1个分析周期结束后，M1为数值常量，M1的数值由管理人员自行设置；获取在M1个分析周期内体量系数TL位于体量区间之内所有配网区域的设备更换数量并标记为更换值，通过存储模块获取到更换阈值与切换阈值，将体量区间的更换值、切换值分别与更换阈值、切换阈值进行比较：若更换值大于等于更换阈值且切换值大于等于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换频繁，将对应体量区间的适配特征标记为切换异常，即需要对配电区域的组网模式切换频率进行控制，例如，在切换值达到切换阈值时，不再对配电区域的组网模式进行切换；若更换值大于等于更换阈值且切换值小于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换正常，将对应体量区间的适配特征标记为系统优化，即配电网运行异常的原因与组网模式频繁切换无关，需要对配电网进行整体的系统优化以及异常排查；若更换值小于更换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态满足要求，将对应体量区间的适配特征标记为适配合格；将所有体量区间的适配特征通过运行适配平台发送至存储模块进行存储；对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析，通过更换值与切换值的数值大小对配电区域的适配特征进行标记，从而在后续的配电过程中，根据适配特征对配电区域的组网模式切换进行优化，提高柔性控制器与配电网的适配率。

实施例二，如图2所示，基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配方法，包括以下步骤：

步骤一：对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，在第一个分析周期内获取配电区域的体量系数TL与体量区间，针对不同等级的配电区域进行组网模式适配分析；

步骤二：对配电地区的电力故障进行监控分析并得到配电区域在分析周期内的故障系数GZ，通过故障系数GZ的数值大小将体量区间标记为波动区间或稳定区间，根据电力故障状态对配电区域的电网运行状态进行监控；

步骤三：对配电地区的配网模式进行切换控制分析并得到体量区间的切换值，根据切换值的数值大小对组网模式切换频率进行监控，为适配状态分析提供数据支撑；

步骤四：对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析并得到体量区间的更换值，通过切换值与更换值的数值大小将体量区间的适配特征标记为适配合格、切换异常或系统优化，根据适配特征对配电区域的组网模式切换进行优化，提高柔性控制器与配电网的适配率。

基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统及方法，工作时，对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，针对不同等级的配电区域进行组网模式适配分析；对配电地区的电力故障进行监控分析并得到配电区域在分析周期内的故障系数GZ，根据电力故障状态对配电区域的电网运行状态进行监控；对配电地区的配网模式进行切换控制分析并得到体量区间的切换值，根据切换值的数值大小对组网模式切换频率进行监控，为适配状态分析提供数据支撑；对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析并得到体量区间的更换值，根据适配特征对配电区域的组网模式切换进行优化，提高柔性控制器与配电网的适配率。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式TL=α1*CN+α2*GY+α3*RK；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的体量系数；将设定的体量系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为6.25、4.47和3.68；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的体量系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如体量系数与产能数据的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统，其特征在于，包括运行适配平台，所述运行适配平台通信连接有体量分析模块、故障监控模块、控制切换模块、适配分析模块以及存储模块；

所述体量分析模块用于对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，在第一个分析周期内获取产能数据、供应数据以及人口数据；通过对产能数据、供应数据以及人口数据进行数值计算得到配电区域的体量系数；由配网地区内的体量系数最小值与体量系数最大值构成体量范围，将体量范围分割为若干个体量区间，将配网地区内所有的体量系数与体量区间通过运行适配平台发送至故障监控模块；

所述故障监控模块用于对配电地区的电力故障进行监控分析：获取分析周期内配电区域的频率数据、时长数据以及影响数据，通过对频率数据、时长数据以及影响数据进行数值计算得到配电区域在分析周期内的故障系数；将体量系数位于体量区间之内的配电区域的故障系数平均值标记为体量区间的故障表现值，通过故障表现值的数值大小将体量区间标记为稳定区间或波动区间；将稳定区间与波动区间发送至运行适配平台，运行适配平台接收到稳定区间与波动区间后将稳定区间与波动区间发送至控制切换模块；

所述控制切换模块用于对配电地区的配网模式进行切换控制分析并得到体量区间的切换值；

所述适配分析模块用于对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析并得到体量区间的更换值，结合切换值与更换值的数值大小对体量区间的适配特征进行标记；

适配分析模块对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析的具体过程包括：在M1个分析周期结束后，获取在M1个分析周期内体量系数位于体量区间之内所有配网区域的设备更换数量并标记为更换值，M1为数值常量，通过存储模块获取到更换阈值与切换阈值，将体量区间的更换值、切换值分别与更换阈值、切换阈值进行比较：若更换值大于等于更换阈值且切换值大于等于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换频繁，将对应体量区间的适配特征标记为切换异常；若更换值大于等于更换阈值且切换值小于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换正常，将对应体量区间的适配特征标记为系统优化；若更换值小于更换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态满足要求，将对应体量区间的适配特征标记为适配合格；将所有体量区间的适配特征通过运行适配平台发送至存储模块进行存储；

体量系数的计算公式为：TL=α1×CN+α2×GY+α3×RK^e，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1，e为自然常数，CN、GY以及RK分别为产能数据、供应数据以及人口数据的数值，TL为体量系数的数值；

故障系数的计算公式为GZ=β1×PL+β2×SC+β3×YX，β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1，PL、SC以及YX分别为频率数据、时长数据以及影响数据的数值，GZ为故障系数的数值。

2.根据权利要求1所述的基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统，其特征在于，产能数据的获取过程包括：将配电区域内的所有发电设备功率调至最大后，将所有发电设备在分析周期内的发电量的和值标记为产能数据；供应数据的获取过程包括：将配电区域在分析周期内每天的电力需求量标记为需求值，将配电区域在分析周期内的所有需求值进行求和取平均值得到供应数据；人口数据为配电区域内的常住人口数量。

3.根据权利要求1所述的基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统，其特征在于，分析周期内的频率数据为配电区域在分析周期内发生的电力故障次数，分析周期内的时长数据为配电区域在分析周期内发生电力故障时供应端停电时长的和值，分析周期内的影响数据为配网区域在分析周期内发生电力故障时工作异常的配网节点总数量；电力故障包括发电机组故障、输电线路故障、变电所故障以及母线故障。

4.根据权利要求3所述的基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统，其特征在于，将体量区间标记为稳定区间或波动区间的具体过程包括：通过存储模块获取到故障表现阈值，将故障表现值与故障表现阈值进行比较：若故障表现值小于故障表现阈值，则判定体量区间的电力故障满足要求，将对应体量区间标记为稳定区间；若故障表现值大于等于故障表现阈值，则判定体量区间的电力故障不满足要求，将对应体量区间标记为波动区间。

5.根据权利要求1所述的基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配系统，其特征在于，控制切换模块对配电地区的配网模式进行切换控制分析的具体过程包括：获取波动区间的组网模式，若波动区间的组网模式为柔性闭环组网模式，则将波动区间的组网模式切换为柔性开闭站组网模式，波动区间的切换值数值加一；若波动区间的组网模式为柔性开闭站组网模式，则将波动区间的组网模式切换为柔性闭环组网模式，波动区间的切换值数值加一。

6.基于数据处理的柔性控制器与配电网运行适配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对配电地区的供需体量进行管理分析：将配电地区分割为若干个配电区域，设定分析周期，在第一个分析周期内获取配电区域的体量系数与体量区间；

步骤二：对配电地区的电力故障进行监控分析并得到配电区域在分析周期内的故障系数，通过故障系数的数值大小将体量区间标记为波动区间或稳定区间；

步骤三：对配电地区的配网模式进行切换控制分析并得到体量区间的切换值；

步骤四：对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析并得到体量区间的更换值，通过切换值与更换值的数值大小将体量区间的适配特征标记为适配合格、切换异常或系统优化；

在步骤四中，对配电地区的控制器与配电网的适配状态进行分析的具体过程包括：在M1个分析周期结束后，获取在M1个分析周期内体量系数位于体量区间之内所有配网区域的设备更换数量并标记为更换值，M1为数值常量，通过存储模块获取到更换阈值与切换阈值，将体量区间的更换值、切换值分别与更换阈值、切换阈值进行比较：若更换值大于等于更换阈值且切换值大于等于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换频繁，将对应体量区间的适配特征标记为切换异常；若更换值大于等于更换阈值且切换值小于切换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态不满足要求且组网模式切换正常，将对应体量区间的适配特征标记为系统优化；若更换值小于更换阈值，则判定体量区间内配网区域的控制器适配状态满足要求，将对应体量区间的适配特征标记为适配合格；将所有体量区间的适配特征通过运行适配平台发送至存储模块进行存储。

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