CN117394535A - 交直流混合配电网数字孪生系统 - Google Patents

交直流混合配电网数字孪生系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117394535A
CN117394535A CN202311361154.9A CN202311361154A CN117394535A CN 117394535 A CN117394535 A CN 117394535A CN 202311361154 A CN202311361154 A CN 202311361154A CN 117394535 A CN117394535 A CN 117394535A
Authority
CN
China
Prior art keywords
distribution network
power distribution
hybrid power
hybrid
index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311361154.9A
Other languages
English (en)
Inventor
毛德拥
周章斌
朱健
曹涛
阮祥勇
荣建
程道卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Hefei Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd filed Critical Hefei Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Priority to CN202311361154.9A priority Critical patent/CN117394535A/zh
Publication of CN117394535A publication Critical patent/CN117394535A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00001—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the display of information or by user interaction, e.g. supervisory control and data acquisition systems [SCADA] or graphical user interfaces [GUI]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/27—Design optimisation, verification or simulation using machine learning, e.g. artificial intelligence, neural networks, support vector machines [SVM] or training a model
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00004—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the power network being locally controlled
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/18—Details relating to CAD techniques using virtual or augmented reality
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种交直流混合配电网数字孪生系统，涉及配电网数字孪生技术领域。该交直流混合配电网数字孪生系统设计包含数据采集模块、数据处理模块、实时数据监测模块、故障预警模块、可视化展示模块，通过交直流混合配电网可再生能源信息计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，利用交直流混合配电网供电负荷信息计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，用以评估交直流混合配电网运行状态，通过实时监测交直流混合配电网运行，计算出交直流混合配电网故障预测指数，对交直流混合配电网进行故障预警，将交直流混合配电网数据利用可视化图表展示，为交直流混合配电网运行管理人员提供决策参考。

Description

交直流混合配电网数字孪生系统
技术领域
本发明涉及配电网数字孪生技术领域，具体为一种交直流混合配电网数字孪生系统。
背景技术
随着社会经济的飞速发展，人们对生活质量提升的需求也在逐日增高，传统的交流配电网损坏率高、干扰性强、电压提供不稳定，无法满足人们日益增长的电力需求，与交流电相对应，直流电能很好的解决三相不平衡的问题，但是目前没有完善的技术用直流电代替交流配电网，为了满足人们日益增长的电力需求，在交流配电网基础上构建交直流混合配电网的模式逐渐成为未来供电发展趋势，然而由于交直流混合配电网错综的电路网线、分布式电源存储，对于交直流混合配电网的符合能效评估及故障预警成为目前急需解决的问题。
基于上述问题考虑到了数字孪生技术，数字孪生能够充分利用物理模型、传感器数据更新、运行历史数据，在虚拟空间对高难度探索研究领域进行映射模拟，利用数字孪生技术可以对交直流混合配电网进行模拟，实现利用数值有效评估交直流混合配电网负荷状态，并对交直流混合配电网进行故障预警，当前存在的配电网数字孪生技术通过远程通信获取传感器数据和输出控制信号，缺少对配电网的故障预测精准数值判断。
因此，针对以上问题，亟待需要一种交直流混合配电网数字孪生系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种交直流混合配电网数字孪生系统，解决了交直流混合配电网识别故障困难，无法利用数值评估运行负荷状态的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种交直流混合配电网数字孪生系统，包括：数据采集模块，用于获取交直流混合配电网相关参数信息构建交直流混合配电网数字孪生模型，所述交直流混合配电网相关参数信息包括交直流混合配电网可再生能源信息、交直流混合配电网供电负荷信息；数据处理模块，用于利用交直流混合配电网可再生能源信息分析计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，通过交直流混合配电网供电负荷信息分析计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数；实时数据监测模块，用于实时监测交直流混合配电网运行状态，获取实时交直流混合配电网数据；故障预警模块，用于根据实时交直流混合配电网数据计算出交直流混合配电网故障预测指数，通过将交直流混合配电网故障预测指数与故障阈值对比分析，判断交直流混合配电网是否存在潜在故障，并对潜在故障进行预警处置；可视化展示模块，利用可视化展示模块与交直流配电网运行管理人员通信连接，将交直流混合配电网数据利用可视化图表展示，为交直流混合配电网运行管理人员提供决策参考。
进一步地，交直流混合配电网数字孪生模型用于模拟实际交直流混合配电网状态、电流、电压，实时监测交直流混合配电网运行并检测交直流混合配电网潜在故障。
进一步地，所述交直流混合配电网可再生能源信息包括风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速、太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数；所述交直流混合配电网供电负荷信息包括交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷。
进一步地，所述交直流混合配电网可再生能源评估指数计算步骤为：获取数字孪生模型构建利用的历史天数，并进行编号：i＝1,2,3,...,n；对交直流混合配电网所利用风力发电机进行编号：j＝1,2,3,...,m；对交直流混合配电网所利用太阳能发电设备进行编号：k＝1,2,3,...,u；结合风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速计算出风力发电符合指数，所述风力发电符合指数计算公式为：
式中α风力表示风力发电符合指数，Gj 海拔、Gij 风速分别表示风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速，ΔG海拔′、ΔG风速′分别表示预设的风力发电机所处位置海拔、风速，a1、a2分别表示风力发电机海拔与风速权重,e表示为自然常数；结合太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数计算出太阳能发电设备符合指数，所述太阳能发电设备符合指数计算公式为：
式中α太阳能表示太阳能发电设备符合指数，Qk 海拔、Qik 光照强度、Qik 光照小时数分别表示太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数，ΔQ海拔′、ΔQ光照强度′、ΔQ光照小时数′分别表示为太阳能发电设备海拔、光照强度、光照小时数的预设值，b1、b2、b3分别表示太阳能发电设备海拔、光照强度、光照小时数的权重；结合风力发电符合指数与太阳能发电设备符合指数计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，所述交直流混合配电网可再生能源评估指数计算公式为：
式中β表示为交直流混合配电网可再生能源评估指数，α风力、α太阳能分别表示为风力发电符合指数与太阳能发电设备符合指数，c1、c2分别表示为风力发电权重、太阳能发电权重，e表示为自然常数。
进一步地，所述交直流混合配电网供电负荷评估指数计算步骤为：结合交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷分析计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，所述交直流混合配电网供电负荷评估指数计算公式为：
式中η表示为交直流混合配电网供电负荷评估指数，λ1、λ2、λ3分别表示为交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，Δλ1′、Δλ2′、Δλ3′分别表示为预设的电网规模符合率、变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，d1、d2、d3分别表示为交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷的权重，e表示为自然常数。
进一步地，所述实时监测交直流混合配电网运行状态具体为：实时监测交直流混合配电网电流、电压、温度、湿度，对交直流混合配电网电流、电压、温度、湿度异常情况利用警报功能提醒交直流混合配电网运行管理人员进行故障排查；实时监测计算交直流混合配电网供电负荷评估指数，对于交直流混合配电网供电负荷评估指数大于配电网供电负荷阈值的情况及时反馈。
进一步地，实时监测还包括实时获取实时交直流混合配电网数据，所述实时交直流混合配电网数据包括交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压。
进一步地，所述交直流混合配电网故障预测指数计算步骤为：结合交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压分析计算出交直流混合配电网故障预测指数评估交直流混合配电网运行故障，所述交直流混合配电网故障预测指数计算公式为：
式中ξ表示为交直流混合配电网故障预测指数，ν、μ分别为交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压，Δν'、Δμ'分别为交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压的预设值，f1、f2分别为电池温度与雷电过电压的权重，e表示为自然常数。
进一步地，所述判断交直流混合配电网是否存在潜在故障具体为：将实时计算的交直流混合配电网故障预测指数与故障阈值进行对比分析，当交直流混合配电网故障预测指数大于等于故障阈值时判定交直流混合配电网有潜在故障，利用预警功能对交直流混合配电网有潜在故障情况预警；当交直流混合配电网故障预测指数小于等于故障阈值时判定交直流混合配电网不存在潜在故障，交直流混合配电网数字孪生系统继续监测实时交直流混合配电网数据，对于交直流混合配电网故障情况及时预警。
进一步地，所述可视化展示模块设有用户访问机制，利用用户访问机制保障交直流混合配电网运行数据安全可靠；利用可视化图表实时展示交直流混合配电网数据，并对实时监测的交直流混合配电网潜在故障设有一键警报机制；提供历史交直流混合配电网数据持久化存储功能。
本发明具有以下有益效果：
(1)、该交直流混合配电网数字孪生系统，构建交直流混合配电网数字孪生模型，利用交直流混合配电网可再生能源信息计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，用以评估交直流混合配电网可再生能源的利用程；通过交直流混合配电网供电负荷信息计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，对交直流混合配电网符合状态进行评估；实时监测交直流混合配电网运行，获取实时交直流混合配电网数据，计算出交直流混合配电网故障预测指数，对交直流混合配电网进行故障预测，实现实时监测交直流混合配电网运行，对交直流混合配电网进行及时故障预警。
(2)、该交直流混合配电网数字孪生系统，对于交直流混合配电网的电源发电存储模式考虑到了可再生能源对交直流混合配电网提供的电力存储基于此考虑交直流混合配电网各个风力发电机、太阳能发电设备所处位置海拔、风速、太阳光照强度、太阳光照小时数对可再生能源能量转换的影响，综合计算出可再生能源评估指数，对交直流混合配电网的可再生能源利用程度进行了评估；对于交直流混合配电网的供电负荷状态考虑到了交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，利用数字处理计算出了交直流混合配电网供电负荷评估指数，用以有效评估交直流混合配电网符合状态；对于交直流混合配电网的故障预测考虑到了交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压，计算出的交直流混合配电网故障预测指数对于交直流混合配电网的故障预测更为精准可信，有效提供交直流混合配电网的故障判断方法，有助于及时发现发生故障情况，保障交直流混合配电网的高效电力传输。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明交直流混合配电网数字孪生系统结构图。
图2为本发明交直流混合配电网数字孪生系统方法流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过一种交直流混合配电网数字孪生系统，实现了利用交直流混合配电网数字孪生模型评估交直流混合配电网评估交直流混合配电网负荷状态、监测潜在故障及时预警的问题。
本申请实施例中的问题，总体思路如下：
根据获取交直流混合配电网相关参数信息构建交直流混合配电网数字孪生模型，利用交直流混合配电网可再生能源信息计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，通过交直流混合配电网供电负荷信息计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，对交直流混合配电网符合状态进行评估，实时监测交直流混合配电网运行，获取实时交直流混合配电网数据，计算出交直流混合配电网故障预测指数，对交直流混合配电网进行故障预测。
请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种交直流混合配电网数字孪生系统，包括：数据采集模块，用于获取交直流混合配电网相关参数信息构建交直流混合配电网数字孪生模型，所述交直流混合配电网相关参数信息包括交直流混合配电网可再生能源信息、交直流混合配电网供电负荷信息；数据处理模块，用于利用交直流混合配电网可再生能源信息分析计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，通过交直流混合配电网供电负荷信息分析计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数；实时数据监测模块，用于实时监测交直流混合配电网运行状态，获取实时交直流混合配电网数据；故障预警模块，用于根据实时交直流混合配电网数据计算出交直流混合配电网故障预测指数，通过将交直流混合配电网故障预测指数与故障阈值对比分析，判断交直流混合配电网是否存在潜在故障，并对潜在故障进行预警处置；可视化展示模块，利用可视化展示模块与交直流配电网运行管理人员通信连接，将交直流混合配电网数据利用可视化图表展示，为交直流混合配电网运行管理人员提供决策参考。
本实施方案中，构建交直流混合配电网数字孪生模型，利用交直流混合配电网可再生能源信息计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，用以评估交直流混合配电网可再生能源的利用程；通过交直流混合配电网供电负荷信息计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，对交直流混合配电网符合状态进行评估；实时监测交直流混合配电网运行，获取实时交直流混合配电网数据，计算出交直流混合配电网故障预测指数，对交直流混合配电网进行故障预测，实现实时监测交直流混合配电网运行，对交直流混合配电网进行及时故障预警。
具体地，参阅图2,交直流混合配电网数字孪生模型用于模拟实际交直流混合配电网状态、电流、电压，实时监测交直流混合配电网运行并检测交直流混合配电网潜在故障。
本实施方案中，数字孪生模型用以仿真交直流混合配电网运行情况，帮助分析交直流混合配电网供电性能、传输稳定性及输能效率，帮助模拟交直流混合配电网故障情况检测出交直流混合配电网潜在的故障风险，有助于及时采取措施来降低故障对交直流混合配电网输电的影响，减少断电时间，提高交直流混合配电网的供电效能与使用效率。
具体地，参阅图2,交直流混合配电网可再生能源信息包括风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速、太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数；交直流混合配电网供电负荷信息包括交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷。
本实施方案中，考虑到了风力发电与太阳能发电对交直流混合配电网的有益效果，获取风力发电机与太阳能发电设备所处位置的海拔、风速、关照强度、光照小时数，对后续数字孪生模拟可再生能源对交直流混合配电网供电效果提供有益参考。
具体地，参阅图2,交直流混合配电网可再生能源评估指数计算步骤为:获取数字孪生模型构建利用的历史天数，并进行编号：i＝1,2,3,...,n；对交直流混合配电网所利用风力发电机进行编号：j＝1,2,3,...,m；对交直流混合配电网所利用太阳能发电设备进行编号：k＝1,2,3,...,u；结合风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速计算出风力发电符合指数，所述风力发电符合指数计算公式为：
式中α风力表示风力发电符合指数，Gj海拔、Gj风速 i分别表示风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速，ΔG海拔′、ΔG风速′分别表示预设的风力发电机所处位置海拔、风速，a1、a2分别表示风力发电机海拔与风速权重,e表示为自然常数；结合太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数计算出太阳能发电设备符合指数，所述太阳能发电设备符合指数计算公式为：
式中α太阳能表示太阳能发电设备符合指数，Qk海拔、Qk光照强度 i、Qk光照小时数 i分别表示太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数，ΔQ海拔′、ΔQ光照强度′、ΔQ光照小时数′分别表示为太阳能发电设备海拔、光照强度、光照小时数的预设值，b1、b2、b3分别表示太阳能发电设备海拔、光照强度、光照小时数的权重；结合风力发电符合指数与太阳能发电设备符合指数计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，所述交直流混合配电网可再生能源评估指数计算公式为：
式中β表示为交直流混合配电网可再生能源评估指数，α风力、α太阳能分别表示为风力发电符合指数与太阳能发电设备符合指数，c1、c2分别表示为风力发电权重、太阳能发电权重，e表示为自然常数。
本实施方案中，利用加权求和技术手段对可再生能源对交直流混合配电网供电效果进行数字孪生模拟，有助于有效直观的认识到交直流混合配电网利用可再生能源获取的能量程度。
具体地，参阅图2,交直流混合配电网供电负荷评估指数计算步骤为：结合交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷分析计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，所述交直流混合配电网供电负荷评估指数计算公式为：
式中η表示为交直流混合配电网供电负荷评估指数，λ1、λ2、λ3分别表示为交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，Δλ1′、Δλ2′、Δλ3′分别表示为预设的电网规模符合率、变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，d1、d2、d3分别表示为交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷的权重，e表示为自然常数。
本实施方案中，利用加权求和技术手段计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，对交直流混合配电网的供电负荷评估更为可靠精准，电网规模大小、变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，都能评估交直流混合配电网运行状态，有助于直观地向交直流混合配电网运行管理人员提供交直流混合配电网运行状态参考。
具体地，参阅图2,实时监测交直流混合配电网运行状态具体为：实时监测交直流混合配电网电流、电压、温度、湿度，对交直流混合配电网电流、电压、温度、湿度异常情况利用警报功能提醒交直流混合配电网运行管理人员进行故障排查；实时监测计算交直流混合配电网供电负荷评估指数，对于交直流混合配电网供电负荷评估指数大于配电网供电负荷阈值的情况及时反馈。
本实施方案中，通过实时监测电流、电压、温度、湿度能够及时发现交直流混合配电网运行异常情况，减少故障风险，监测交直流混合配电网供电负荷评估指数有助于提高能源优化参考，有助于维护管理交直流混合配电网，保障交直流混合配电网用电可靠安全。
具体地，参阅图2,实时监测还包括实时获取实时交直流混合配电网数据，所述实时交直流混合配电网数据包括交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压。
本实施方案中，当交直流混合配电网有故障发生时电源电池温度会有相应提升，同时温度过低对电池也有危害，在雷电天气中交直流混合配电网电缆电压会随之增高，因此考虑提高这两种参数用于模拟仿真交直流混合配电网故障可靠性高。
具体地，参阅图2,交直流混合配电网故障预测指数计算步骤为：结合交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压分析计算出交直流混合配电网故障预测指数评估交直流混合配电网运行故障，所述交直流混合配电网故障预测指数计算公式为：
式中ξ表示为交直流混合配电网故障预测指数，ν、μ分别为交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压，Δν'、Δμ'分别为交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压的预设值，f1、f2分别为电池温度与雷电过电压的权重，e表示为自然常数。
本实施方案中，利用数字处理、加权求和技术手段对交直流混合配电网故障进行数字孪生模拟仿真，仿真获取的交直流混合配电网故障预测指数计算公式对于交直流混合配电网的故障判断可靠精准，有助于减少故障风险，帮助交直流混合配电网运行管理人员及时进行故障维修处置，提高交直流混合配电网供电效率。
具体地，参阅图2,判断交直流混合配电网是否存在潜在故障具体为：将实时计算的交直流混合配电网故障预测指数与故障阈值进行对比分析，当交直流混合配电网故障预测指数大于等于故障阈值时判定交直流混合配电网有潜在故障，利用预警功能对交直流混合配电网有潜在故障情况预警；当交直流混合配电网故障预测指数小于等于故障阈值时判定交直流混合配电网不存在潜在故障，交直流混合配电网数字孪生系统继续监测实时交直流混合配电网数据，对于交直流混合配电网故障情况及时预警。
本实施方案中，利用故障阈值对比分析有效判断句潜在故障，有助于仿真潜在故障逐渐升级对交直流混合配电网造成的大规模故障，减少因交直流混合配电网故障造成的断电现象，提高用户用电效率，减少不必要的资源损耗和维修成本，降低故障造成的风险。
具体地，参阅图2,可视化展示模块设有用户访问机制，利用用户访问机制保障交直流混合配电网运行数据安全可靠；利用可视化图表实时展示交直流混合配电网数据，并对实时监测的交直流混合配电网潜在故障设有一键警报机制；提供历史交直流混合配电网数据持久化存储功能。
本实施方案中，用户访问机制保障了交直流混合配电网运行数据的安全与隐私性；通过可视化图表实时展示更新能够让交直流混合配电网运行管理人员及时了解配电网运行状态；一件警报机制能够自动检测潜在故障并发出短信通知警报，帮助交直流混合配电网运行管理人员及时发现故障，减少因识别故障延缓对交直流混合配电网供电的进一步影响，保障用户用电的体验感，实现稳定、高效的能源供应输出。
综上，本申请至少具有以下效果：
构建交直流混合配电网数字孪生模型，利用交直流混合配电网可再生能源信息计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，用以评估交直流混合配电网可再生能源的利用程；通过交直流混合配电网供电负荷信息计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，对交直流混合配电网符合状态进行评估；实时监测交直流混合配电网运行，获取实时交直流混合配电网数据，计算出交直流混合配电网故障预测指数，对交直流混合配电网进行故障预测，实现实时监测交直流混合配电网运行，对交直流混合配电网进行及时故障预警。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为系统。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的系统的结构图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现结构图中的每一结构的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在结构图每个结构中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在结构图每个结构中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在结构图中每个结构中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于获取交直流混合配电网相关参数信息构建交直流混合配电网数字孪生模型，所述交直流混合配电网相关参数信息包括交直流混合配电网可再生能源信息、交直流混合配电网供电负荷信息；
数据处理模块，用于利用交直流混合配电网可再生能源信息分析计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，通过交直流混合配电网供电负荷信息分析计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数；
实时数据监测模块，用于实时监测交直流混合配电网运行状态，获取实时交直流混合配电网数据；
故障预警模块，用于根据实时交直流混合配电网数据计算出交直流混合配电网故障预测指数，通过将交直流混合配电网故障预测指数与故障阈值对比分析，判断交直流混合配电网是否存在潜在故障，并对潜在故障进行预警处置；
可视化展示模块，利用可视化展示模块与交直流配电网运行管理人员通信连接，将交直流混合配电网数据利用可视化图表展示，为交直流混合配电网运行管理人员提供决策参考。
2.根据权利要求1所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，交直流混合配电网数字孪生模型用于模拟实际交直流混合配电网状态、电流、电压，实时监测交直流混合配电网运行并检测交直流混合配电网潜在故障。
3.根据权利要求1所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，所述交直流混合配电网可再生能源信息包括风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速、太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数；
所述交直流混合配电网供电负荷信息包括交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷。
4.根据权利要求3所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，所述交直流混合配电网可再生能源评估指数计算步骤为：
获取数字孪生模型构建利用的历史天数，并进行编号：i＝1,2,3,...,n；
对交直流混合配电网所利用风力发电机进行编号：j＝1,2,3,...,m；
对交直流混合配电网所利用太阳能发电设备进行编号：k＝1,2,3,...,u；
结合风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速计算出风力发电符合指数，所述风力发电符合指数计算公式为：
式中α风力表示风力发电符合指数，Gj 海拔、Gij 风速分别表示风力发电机所处位置海拔、风力发电机所处位置日平均风速，ΔG海拔′、ΔG风速′分别表示预设的风力发电机所处位置海拔、风速，a1、a2分别表示风力发电机海拔与风速权重,e表示为自然常数；
结合太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数计算出太阳能发电设备符合指数，所述太阳能发电设备符合指数计算公式为：
式中α太阳能表示太阳能发电设备符合指数，Qk海拔、Qik光照强度、Qik光照小时数分别表示太阳能发电设备所处位置海拔、太阳能发电设备所处位置日平均光照强度、太阳能发电设备所处位置日平均光照小时数，ΔQ海拔′、ΔQ光照强度′、ΔQ光照小时数′分别表示为太阳能发电设备海拔、光照强度、光照小时数的预设值，b1、b2、b3分别表示太阳能发电设备海拔、光照强度、光照小时数的权重；
结合风力发电符合指数与太阳能发电设备符合指数计算出交直流混合配电网可再生能源评估指数，所述交直流混合配电网可再生能源评估指数计算公式为：
式中β表示为交直流混合配电网可再生能源评估指数，α风力、α太阳能分别表示为风力发电符合指数与太阳能发电设备符合指数，c1、c2分别表示为风力发电权重、太阳能发电权重，e表示为自然常数。
5.根据权利要求3所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，所述交直流混合配电网供电负荷评估指数计算步骤为：
结合交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷分析计算出交直流混合配电网供电负荷评估指数，所述交直流混合配电网供电负荷评估指数计算公式为：
式中η表示为交直流混合配电网供电负荷评估指数，λ1、λ2、λ3分别表示为交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，Δλ1′、Δλ2′、Δλ3′分别表示为预设的电网规模符合率、变压器功率、交直流混合配电网额定负荷，d1、d2、d3分别表示为交直流混合配电网规模符合率、交直流混合配电网变压器功率、交直流混合配电网额定负荷的权重，e表示为自然常数。
6.根据权利要求5所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，所述实时监测交直流混合配电网运行状态具体为：实时监测交直流混合配电网电流、电压、温度、湿度，对交直流混合配电网电流、电压、温度、湿度异常情况利用警报功能提醒交直流混合配电网运行管理人员进行故障排查；
实时监测计算交直流混合配电网供电负荷评估指数，对于交直流混合配电网供电负荷评估指数大于配电网供电负荷阈值的情况及时反馈。
7.根据权利要求6所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，实时监测还包括实时获取实时交直流混合配电网数据，所述实时交直流混合配电网数据包括交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压。
8.根据权利要求7所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，所述交直流混合配电网故障预测指数计算步骤为：
结合交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压分析计算出交直流混合配电网故障预测指数评估交直流混合配电网运行故障，所述交直流混合配电网故障预测指数计算公式为：
式中ξ表示为交直流混合配电网故障预测指数，ν、μ分别为交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压，Δν'、Δμ'分别为交直流混合配电网电池温度、雷电天气过电压的预设值，f1、f2分别为电池温度与雷电过电压的权重，e表示为自然常数。
9.根据权利要求8所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，所述判断交直流混合配电网是否存在潜在故障具体为：将实时计算的交直流混合配电网故障预测指数与故障阈值进行对比分析，当交直流混合配电网故障预测指数大于等于故障阈值时判定交直流混合配电网有潜在故障，利用预警功能对交直流混合配电网有潜在故障情况预警；
当交直流混合配电网故障预测指数小于等于故障阈值时判定交直流混合配电网不存在潜在故障，交直流混合配电网数字孪生系统继续监测实时交直流混合配电网数据，对于交直流混合配电网故障情况及时预警。
10.根据权利要求9所述的一种交直流混合配电网数字孪生系统，其特征在于，所述可视化展示模块设有用户访问机制，利用用户访问机制保障交直流混合配电网运行数据安全可靠；
利用可视化图表实时展示交直流混合配电网数据，并对实时监测的交直流混合配电网潜在故障设有一键警报机制；
提供历史交直流混合配电网数据持久化存储功能。
CN202311361154.9A 2023-10-20 2023-10-20 交直流混合配电网数字孪生系统 Pending CN117394535A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311361154.9A CN117394535A (zh) 2023-10-20 2023-10-20 交直流混合配电网数字孪生系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311361154.9A CN117394535A (zh) 2023-10-20 2023-10-20 交直流混合配电网数字孪生系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117394535A true CN117394535A (zh) 2024-01-12

Family

ID=89471568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311361154.9A Pending CN117394535A (zh) 2023-10-20 2023-10-20 交直流混合配电网数字孪生系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117394535A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117933576A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 网思科技集团有限公司 一种基于数字孪生的配电网运维方法、系统和介质

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117933576A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 网思科技集团有限公司 一种基于数字孪生的配电网运维方法、系统和介质
CN117933576B (zh) * 2024-03-21 2024-05-28 网思科技集团有限公司 一种基于数字孪生的配电网运维方法、系统和介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102902245B (zh) 一种光伏电站智能监控系统
CN109713793B (zh) 一种变电站站用电源在线状态评估系统和方法
CN112700032A (zh) 一种用于低压直流配用电系统的故障预测系统及方法
CN103997298A (zh) 一种光伏电站的监测数据采集终端及监测数据系统
CN102289582B (zh) 一种配电网风险状态辨识方法
CN117394535A (zh) 交直流混合配电网数字孪生系统
US11740266B2 (en) Systems and methods for monitoring energy-related data in an electrical system
CN111047169A (zh) 一种电网调度用故障分析检测系统
CN113806420A (zh) 一种电网数据监测方法及装置
CN117078017A (zh) 一种用于电力电网设备监控智能化决策分析系统
CN104821789A (zh) 一种光伏发电系统可靠性的检测方法
CN111835083B (zh) 电源信息监控系统、方法、装置、计算机设备和存储介质
CN106093636A (zh) 智能电网的二次设备的模拟量校核方法以及装置
CN117691645A (zh) 一种用于智能微电网的储能系统
CN116505656A (zh) 基于5g物联网技术的风-光-储多能互补智慧用电系统
CN115603459A (zh) 一种基于数字孪生技术的配电网关键厂站监测方法与系统
CN112180865A (zh) 一种智能化配电室及设备监控系统
CN116522746A (zh) 高耗能企业配电托管方法
CN115238957A (zh) 一种输电线路走廊预警方法和系统
CN104601107A (zh) 一种云光伏故障诊断系统
CN109474069B (zh) 一种分布式发电站状态监测方法
CN115224684A (zh) 基于免疫危险理论的智能配电网风险状态辨识方法及系统
CN110706434A (zh) 人机交互式的输电线路故障监测和预警系统
Lingang et al. Research on integrated calculation method of theoretical line loss of MV and LV distribution Network based on Adaboost integrated learning
Pan et al. Research on Multi-Level and Multi-Dimensional Early Warning System of Line Loss under the Condition of Improving Real-Time Monitoring of Equipment Operation Status

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination