CN116613896A - 一种基于微电网的数据采集监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微电网的数据采集监测方法，具体涉及微电网领域，通过构建微电网，将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到多个以多个节点为一组的节点区域记作监测区域；采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率，利用监控装置监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程，计算误差影响指数，从而根据误差影响指数计算出变化量，避免数据采集过程中由于环境因素或自身装置的因素造成数据测量值和数据实际值误差过大；将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比，筛选出不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒，保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点，采取具体保护措施。

Description

一种基于微电网的数据采集监测方法

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于微电网的数据采集监测方法。

背景技术

随着现代社会和经济的发展，传统化石能源的逐步耗竭，使能源危机已逐步逼近；在能源需求和环境保护的双重压力下分布式发电技术获得了越来越多的重视与应用；其中微电网在学校，食堂，有离岸或孤岛用能需求的偏远地区，大电网较弱或用能成本较高的地区，以及对用能稳定性和用电质量需求较高的园区得到大量应用。

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控系统、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网作为集电能收集、电能传输、电能存储和电能分配于一体的新型电力交换系统，可以成为大电网的有力补充和支撑，有益于提高现有电网运行的可靠性和经济性。

但是其在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如微电网具有可以利用环境资源如太阳能、风能等进行电力生成，可以利用燃料电池等各种形式的储能技术存储电力，满足不同场景对实时、稳定的电力需求的优点；监控系统是对微电网执行监视、控制、保护以及高级策略实现的监控系统；在实现微电网的实时能量调度与管理、跟踪、监测等方面有很大的作用，但是微电网在数据采集过程中存在由于环境因素或自身装置的因素造成数据测量值和数据实际值误差过大的可能性，导致测量的数据不准确，从而对后续微电网的电能分配造成影响。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于微电网的数据采集监测方法，通过构建微电网，将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到多个以多个节点为一组的节点区域记作监测区域；采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率，利用监控装置监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程，计算误差影响指数，从而根据误差影响指数计算出变化量，避免数据采集过程中由于环境因素或自身装置的因素造成数据测量值和数据实际值误差过大；将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比，筛选出不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒，保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点，采取具体保护措施，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于微电网的数据采集监测方法，包括以下步骤：

步骤S01、构建微电网；

步骤S02、将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到多个以多个节点为一组的节点区域记作监测区域，并依次进行编号表示为1，2……n；

步骤S03、采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率；

步骤S04、利用监控装置监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程，计算出变化量；

步骤S05、将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比，筛选出不符合预期变化量的数据；

步骤S06、将筛选出的不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒，保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点。

在一个优选地实施方式中，所述构建微电网的具体构建方式为：将分布式电源通过连接装置和能量转换装置连接，将储能装置通过连接装置和能量转换装置连接，将负荷通过连接装置和能量转换装置连接，将保护装置通过连接装置和能量转换装置连接；将监控装置设置在微电网的各个节点处。

在一个优选地实施方式中，所述监测区域具体为：将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到i个以a个节点为一组的节点区域记作监测区域，其中i，a=1，2……n，每个=1，2……n，每个监测区域针对呈正态分布状随机分布，由于每个监测区域内整体数据差异化不一，无规律性，随机性强。

在一个优选地实施方式中，所述监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程的具体监测过程为：

步骤一、在监测区域设置温度传感器，湿度传感器，以及光纤传感器；在采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率时，同时利用温度传感器，湿度传感器，以及光纤传感器采集监测区域的微电网线路温度，环境湿度，以及线路光纤信号传输变化；

步骤二、根据采集的微电网线路温度记作wi，环境湿度记作ui，以及线路光纤信号传输变化记作fi计算其误差影响指数，其误差影响指数具体计算公式为：，其中μ表示为误差影响指数，v表示为监测区域的微电网节点数量，h₁，h₂，h₃表示为权重因子，λ表示为影响因子；

步骤三、根据计算得出的误差影响指数μ和预先设定的误差影响指数阈值μ_阈进行对比分析；若μ≥μ_阈则表示为误差超出预期，将本次采集的监测区域数据舍弃，进入步骤S03再次采集；若μ<μ_阈则表示为误差符合预期，进入步骤四；

步骤四、监控装置根据误差影响指数μ，当前采集的监测区域的微电网电网电压ki，电流mi，以及功率pi，和前一毫秒采集的监测区域的微电网电网电压kis，电流mis，以及功率pis进行变化量计算，其变化量计算公式为：

，其中△r表示为变化量，μ表示为误差影响指数，λ表示为影响因子。

在一个优选地实施方式中，所述将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比的具体处理过程为：若△r≥r_阈则表示为不符合预期变化量，变化波动超出预期；若△r<r_阈则表示为符合预期变化量，变化波动符合预期。

在一个优选地实施方式中，所述保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点的具体处理过程为：

步骤1、将筛选出的不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒；所述告警提醒包括具体监测区域，具体变化量；

步骤2、保护装置接收告警提醒，定位具体告警监测区域，依据具体变化量排查找出告警监测区域的具体节点；

步骤3、根据告警提醒采取保护措施。

本发明的技术效果和优点：

本发明提供了一种基于微电网的数据采集监测方法，通过构建微电网，将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到多个以多个节点为一组的节点区域记作监测区域，用于使数据采集过程中采集的数据更精准；采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率，利用监控装置监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程，计算误差影响指数，从而根据误差影响指数计算出变化量，避免数据采集过程中由于环境因素或自身装置的因素造成数据测量值和数据实际值误差过大；将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比，筛选出不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒，保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点，采取具体保护措施。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的方法步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供了如图1所示的一种基于微电网的数据采集监测系统，包括微电网构建模块，微电网区域划分模块，微电网数据采集模块，微电网数据监测模块，微电网数据筛选模块，以及微电网告警处理模块；其中微电网构建模块和微电网区域划分模块连接，微电网区域划分模块和微电网数据采集模块连接，微电网数据采集模块和微电网数据监测模块连接，微电网数据监测模块和微电网数据筛选模块连接，微电网数据筛选模块和微电网告警处理模块连接。

实施例2

本发明提供了如图2所示的一种基于微电网的数据采集监测方法，包括以下步骤：

步骤S01、构建微电网；

本实施例需要具体说明的是，所述构建微电网的具体构建方式为：微电网具体为分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控装置，以及保护装置通过连接装置汇集组成的小型发配电系统；将分布式电源通过连接装置和能量转换装置连接，将储能装置通过连接装置和能量转换装置连接，将负荷通过连接装置和能量转换装置连接，将保护装置通过连接装置和能量转换装置连接；将监控装置设置在微电网的各个节点处；

所述分布式电源包括分布式光伏、分散式风电、燃气轮机、电化学储能，以及超级电容；所述负荷包括重要负荷、可调负荷，以及可中断负荷；所述储能装置使用的是蓄电池；所述能量转换装置用于控制分布式电源电源、储能装置和负荷之间的能量流；所述监控装置设置在微电网的各个节点，用于监控微电网各个节点的电网电压，电流，以及功率；所述保护装置用于根据监控装置监控的数据，对微电网自动实行对应措施；所述连接装置包括但不限于电缆、变压器、接口，用于将微电网连接到主电网或其他微电网；其中微电网的各个节点是根据微电网的分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控装置，以及保护装置互相连接后，在多个装置之间对应的线路进行设置的节点，节点数量大于1；

步骤S02、将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到多个以多个节点为一组的节点区域记作监测区域，并依次进行编号表示为1，2……n；

本实施例需要具体说明的是，所述监测区域具体为：将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到i个以a个节点为一组的节点区域记作监测区域，其中i，a=1，2……n，每个=1，2……n，每个监测区域针对呈正态分布状随机分布，由于每个监测区域内整体数据差异化不一，无规律性，随机性强；

步骤S03、采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率；

本实施例需要具体说明的是，所述微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率的具体采集方式为：在监测区域设置电压传感器，电流传感器，以及功率传感器；利用电压传感器，电流传感器，以及功率传感器实时采集监测区域的微电网电网电压，电流，以及功率；

步骤S04、利用监控装置监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程，计算出变化量；

本实施例需要具体说明的是，所述监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程的具体监测过程为：

步骤一、在监测区域设置温度传感器，湿度传感器，以及光纤传感器；在采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率时，同时利用温度传感器，湿度传感器，以及光纤传感器采集监测区域的微电网线路温度，环境湿度，以及线路光纤信号传输变化；

步骤二、根据采集的微电网线路温度记作wi，环境湿度记作ui，以及线路光纤信号传输变化记作fi计算其误差影响指数，其误差影响指数具体计算公式为：，其中μ表示为误差影响指数，v表示为监测区域的微电网节点数量，h₁，h₂，h₃表示为权重因子，λ表示为影响因子；

步骤三、根据计算得出的误差影响指数μ和预先设定的误差影响指数阈值μ_阈进行对比分析；若μ≥μ_阈则表示为误差超出预期，将本次采集的监测区域数据舍弃，进入步骤S03再次采集；若μ<μ_阈则表示为误差符合预期，进入步骤四；其中本误差影响指数阈值可依据历史误差影响指数情况具体设定，本实施例不对具体数据做具体限定；

步骤四、监控装置根据误差影响指数μ，当前采集的监测区域的微电网电网电压ki，电流mi，以及功率pi，和前一毫秒采集的监测区域的微电网电网电压kis，电流mis，以及功率pis进行变化量计算，其变化量计算公式为：

，其中△r表示为变化量，μ表示为误差影响指数，λ表示为影响因子；

步骤S05、将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比，筛选出不符合预期变化量的数据；

本实施例需要具体说明的是，所述将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比的具体处理过程为：若△r≥r_阈则表示为不符合预期变化量，变化波动超出预期；若△r<r_阈则表示为符合预期变化量，变化波动符合预期；其中本变化量阈值可依据具体情况具体设定，本实施例不对具体数据做具体限定；

步骤S06、将筛选出的不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒，保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点；

本实施例需要具体说明的是，所述保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点的具体处理过程为：

步骤1、将筛选出的不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒；所述告警提醒包括具体监测区域，具体变化量；

步骤2、保护装置接收告警提醒，定位具体告警监测区域，依据具体变化量排查找出告警监测区域的具体节点；具体排查方式为：

步骤201、检查告警监测区域所连接的装置是否异常；具体包括分布式电源、储能装置、能量转换装置，以及负荷；

步骤202、检查监测区域的连接装置是否异常；

步骤203、检查告警监测区域各个节点的电流，电压，以及功率；

步骤3、根据告警提醒采取保护措施，具体包括：传输线路故障采用通知工作人员进行线路维修的措施，负荷瞬时波动或者长期变化采用模糊控制用于控制负荷波动的措施，能量转换装置控制不当采用基于等效负载天平的控制策略和基于功率调度的控制策略用于实现动态调节；本实施例模糊控制，基于等效负载天平的控制策略和基于功率调度的控制策略属于现有技术手段，因此本实施例不做具体说明。

最后：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，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 (6)

1.一种基于微电网的数据采集监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S01、构建微电网；

步骤S02、将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到多个以多个节点为一组的节点区域记作监测区域，并依次进行编号表示为1，2……n；

步骤S03、采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率；

步骤S04、利用监控装置监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程，计算出变化量；

步骤S05、将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比，筛选出不符合预期变化量的数据；

步骤S06、将筛选出的不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒，保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点。

2.根据权利要求1所述的一种基于微电网的数据采集监测方法，其特征在于：所述构建微电网的具体构建方式为：将分布式电源通过连接装置和能量转换装置连接，将储能装置通过连接装置和能量转换装置连接，将负荷通过连接装置和能量转换装置连接，将保护装置通过连接装置和能量转换装置连接；将监控装置设置在微电网的各个节点处。

3.根据权利要求1所述的一种基于微电网的数据采集监测方法，其特征在于：所述监测区域具体为：将微电网的各个节点依照连接装置所在区域进行划分，得到i个以a个节点为一组的节点区域记作监测区域，其中i，a=1，2……n，每个=1，2……n，每个监测区域针对呈正态分布状随机分布，由于每个监测区域内整体数据差异化不一，无规律性，随机性强。

4.根据权利要求1所述的一种基于微电网的数据采集监测方法，其特征在于：所述监测采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率过程的具体监测过程为：

步骤一、在监测区域设置温度传感器，湿度传感器，以及光纤传感器；在采集微电网监测区域的电网电压，电流，以及功率时，同时利用温度传感器，湿度传感器，以及光纤传感器采集监测区域的微电网线路温度，环境湿度，以及线路光纤信号传输变化；

步骤二、根据采集的微电网线路温度记作wi，环境湿度记作ui，以及线路光纤信号传输变化记作fi计算其误差影响指数，其误差影响指数具体计算公式为：，其中μ表示为误差影响指数，v表示为监测区域的微电网节点数量，h₁，h₂，h₃表示为权重因子，λ表示为影响因子；

步骤三、根据计算得出的误差影响指数μ和预先设定的误差影响指数阈值μ_阈进行对比分析；若μ≥μ_阈则表示为误差超出预期，将本次采集的监测区域数据舍弃，进入步骤S03再次采集；若μ<μ_阈则表示为误差符合预期，进入步骤四；

步骤四、监控装置根据误差影响指数μ，当前采集的监测区域的微电网电网电压ki，电流mi，以及功率pi，和前一毫秒采集的监测区域的微电网电网电压kis，电流mis，以及功率pis进行变化量计算，其变化量计算公式为：

，其中△r表示为变化量，μ表示为误差影响指数，λ表示为影响因子。

5.根据权利要求1所述的一种基于微电网的数据采集监测方法，其特征在于：所述将变化量△r和预先设定的变化量阈值r_阈进行对比的具体处理过程为：若△r≥r_阈则表示为不符合预期变化量，变化波动超出预期；若△r<r_阈则表示为符合预期变化量，变化波动符合预期。

6.根据权利要求1所述的一种基于微电网的数据采集监测方法，其特征在于：所述保护装置依据告警信息定位告警监测区域的具体节点的具体处理过程为：

步骤1、将筛选出的不符合预期变化量的数据传输至保护装置进行告警提醒；所述告警提醒包括具体监测区域，具体变化量；

步骤2、保护装置接收告警提醒，定位具体告警监测区域，依据具体变化量排查找出告警监测区域的具体节点；

步骤3、根据告警提醒采取保护措施。