一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台的制作方法

1.本发明属于电力系统管理技术领域，具体为一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台。


背景技术：

2.在经济水平的发展之下，各个行业在数字化与信息化方面都得到了长足的发展，在社会生产的各个领域之中，计算机与通信技术的结合也成为日后社会发展的主流。电力行业与国民经济发展有着密切的关系，在现代社会下，电力系统自动化也成为了电力工业发展的重要目标，将信息化与数字化应用在电力系统中也成为了大势所趋，为此，我们提出了一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台来极大提高电力系统的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，带动电力行业及其他产业的技术升级。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台，包括平台数字化处理单元、运行设备管理单元、数据传输模块、传输检测模块、平台辅助管理单元、系统状态估计单元以及潮流计算单元；
5.所述平台数字化处理单元包括电网应用模块以及数据计算模块，所述电网应用模块包括发电侧协同、输电配电、电表数据管理、电力销售和交易、客服服务、资产运行维护以及功能拓展，所述数据计算模块用于对电力系统信息化与数字化联动模拟平台的数据进行计算；
6.所述运行设备管理单元包括一次设备管理模块以及二次设备管理模块，所述一次设备管理模块用于电力系统中底层路线中的各个传感器进行数字化和智能化管理，所述二次设备管理模块用于电力系统中的变电站设备进行数字化和网络化管理；
7.所述数据传输模块用于将电力系统中变电站设备检测的数据传输至平台数字化处理单元中，所述数据传输模块基于tcp协议并搭载mrtp协议进行设计，为平台数字化处理单元提供相关的电力数据服务；
8.所述传输检测模块基于mrtp协议进行检测，用于对数据传输模块的传输状态进行检测，保证电力系统数据的有效性；
9.所述平台辅助管理单元包括数据管理模块、数据库管理模块以及数据展示模块，用于对电力系统的数据、数据库进行管理以及数据的信息化数字化结合展示；
10.所述系统状态估计单元包括数据接收模块、状态估计器以及实时数据库，用于得出电力系统实际结构以及评估电力系统运行设备的运行状态，使得上传数据的误差和干扰的影响最大程度上的减小；
11.所述潮流计算单元包括实时数据潮流计算模块、历史断面数据潮流计算模块以及
典型断面潮流计算模块，用于模拟电网的潮流分布情况，科学合理地制定电力系统的运行方式。
12.进一步优化本技术方案，所述实时数据潮流计算模块用于平台在执行解合环操作前，先可以在平台的潮流计算界面下获取实时数据进行解合环预演，可以确定操作前后线路、传感器是否过负荷，保护是否匹配，避免解合环前后潮流变化太大，引起线路热稳定和动稳定的破坏；所述历史断面数据潮流计算模块用于基于历史数据对电网进行分析，确定类似负荷和检修方式下潮流分布情况；所述典型断面潮流计算模块用于对电网特殊方式的分析研究，将特殊方式下或实时断面经过方式变化后的数据断面保存为典型数据断面，进行信息化和数字化的分析研究。
13.进一步优化本技术方案，所述系统状态估计单元中的状态估计器根据测量的加权精度和基尔霍夫定律方程按最小二乘准则对生数据进行计算，得到最接近于电力系统真实状态的最佳估计值，并预测出当前的负荷状态；所述系统状态估计单元中的数据接收模块用于对传输数据的网络结构进行处理，并进行可观测性检验，所述实时数据库用于对得到的估计值结合数据库信息进行潮流计算。
14.进一步优化本技术方案，所述平台辅助管理单元的数据管理模块用于管理各个下属电力系统运行设备的实时数据采集接口并对实时数据进行存储管理，所述数据库管理模块用于基于电网生产管理数据库、电网调度实时数据库、电力营销数据库进行数据管理和数据分布式挖掘。
15.进一步优化本技术方案，所述平台数字化处理单元的数据计算模块采用分布式计算模式，所述分布式计算模式选用b/s计算模式，计算模式的数据服务包括三种逻辑单元，分别为数据接收层、数据计算层以及数据服务层，数据接收层承担着电力系统的对话功能，数据计算层需要接受服务请求与反馈的数据结果，数据服务层主要负责数据的组织以及储存任务，并根据相关的要求将数据发送至电网应用模块。
16.进一步优化本技术方案，所述运行设备管理单元中的一次设备管理模块用于底层路线中的各个用于智能断路器、变压器的传感器，传感器采用可以直接向外提供数字式光纤以太网接口，实现的数字式转换与状态监测，达到一次设备数字化和智能化的要求。
17.进一步优化本技术方案，所述运行设备管理单元中的二次设备管理模块用于连接变电站设备的对外光纤网络通信接口，变电站设备的二次信号传输基于光纤以太网实现，变电站通信网络和系统实现iec61850标准统一化，变电站设备的全站通信网络和系统实现均采用iec61850标准，用于保证变电站设备的站内设备具有互操作性的特征。
18.进一步优化本技术方案，所述数据传输模块采用多播地址的方式，可以根据规则将数据映射成为以太网址，也可以根据相应的规则来计算mac地址，这样就能够接受到相应的数据，并在各个节点上都启动相关的mrtp进程。
19.进一步优化本技术方案，所述传输检测模块在检测时，建立接受数据缓冲区以及发送数据缓冲区，数据发送区能够出巡1000个数据报文，在数据发送出去之后，会进行加密处理，避免出现重复使用的情况，接受数据缓冲区能够储存相关的数据报文，在数据传递出去之后，能够将数据打包并加入相关序号，再将其送去缓冲区中，在mrtp接受到数据之后，会检测数据的有效性，若数据有效，即可进行处理。
20.与现有技术相比，本发明提供了一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台，具
备以下有益效果：
21.该电力系统信息化与数字化联动模拟平台，通过对一次设备以及二次设备的数字化升级，不仅减少了信号电缆的使用量，通过通信网络实现数据共享，结构简化还极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，并通过潮流计算对当前状态下电力系统中电网薄弱环节进行推演，提高系统处理突发事故的能力，科学合理地制定电力系统的运行方式。
附图说明
22.图1为本发明提出的一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台的结构示意图；
23.图2为本发明提出的一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台中的平台数字化处理单元的结构示意图；
24.图3为本发明提出的一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台中的系统状态估计单元的流程示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明的实施例，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。
26.实施例一：
27.请参阅图1，一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台，包括平台数字化处理单元、运行设备管理单元、数据传输模块、传输检测模块、平台辅助管理单元、系统状态估计单元以及潮流计算单元；
28.请参阅图2，所述平台数字化处理单元包括电网应用模块以及数据计算模块，所述电网应用模块包括发电侧协同、输电配电、电表数据管理、电力销售和交易、客服服务、资产运行维护以及功能拓展，所述数据计算模块用于对电力系统信息化与数字化联动模拟平台的数据进行计算；
29.所述运行设备管理单元包括一次设备管理模块以及二次设备管理模块，所述一次设备管理模块用于电力系统中底层路线中的各个传感器进行数字化和智能化管理，所述二次设备管理模块用于电力系统中的变电站设备进行数字化和网络化管理；
30.所述数据传输模块用于将电力系统中变电站设备检测的数据传输至平台数字化处理单元中，所述数据传输模块基于tcp协议并搭载mrtp协议进行设计，为平台数字化处理单元提供相关的电力数据服务；
31.所述传输检测模块基于mrtp协议进行检测，用于对数据传输模块的传输状态进行检测，保证电力系统数据的有效性；
32.所述平台辅助管理单元包括数据管理模块、数据库管理模块以及数据展示模块，用于对电力系统的数据、数据库进行管理以及数据的信息化数字化结合展示；
33.所述系统状态估计单元包括数据接收模块、状态估计器以及实时数据库，用于得出电力系统实际结构以及评估电力系统运行设备的运行状态，使得上传数据的误差和干扰
的影响最大程度上的减小；
34.所述潮流计算单元包括实时数据潮流计算模块、历史断面数据潮流计算模块以及典型断面潮流计算模块，用于模拟电网的潮流分布情况，科学合理地制定电力系统的运行方式。
35.具体的，所述实时数据潮流计算模块用于平台在执行解合环操作前，先可以在平台的潮流计算界面下获取实时数据进行解合环预演，可以确定操作前后线路、传感器是否过负荷，保护是否匹配，避免解合环前后潮流变化太大，引起线路热稳定和动稳定的破坏；所述历史断面数据潮流计算模块用于基于历史数据对电网进行分析，确定类似负荷和检修方式下潮流分布情况；所述典型断面潮流计算模块用于对电网特殊方式的分析研究，将特殊方式下或实时断面经过方式变化后的数据断面保存为典型数据断面，进行信息化和数字化的分析研究。
36.请参阅图3，具体的，所述系统状态估计单元中的状态估计器根据测量的加权精度和基尔霍夫定律方程按最小二乘准则对生数据进行计算，得到最接近于电力系统真实状态的最佳估计值，并预测出当前的负荷状态；所述系统状态估计单元中的数据接收模块用于对传输数据的网络结构进行处理，并进行可观测性检验，所述实时数据库用于对得到的估计值结合数据库信息进行潮流计算。
37.具体的，所述平台辅助管理单元的数据管理模块用于管理各个下属电力系统运行设备的实时数据采集接口并对实时数据进行存储管理，所述数据库管理模块用于基于电网生产管理数据库、电网调度实时数据库、电力营销数据库进行数据管理和数据分布式挖掘。
38.具体的，所述平台数字化处理单元的数据计算模块采用分布式计算模式，所述分布式计算模式选用b/s计算模式，计算模式的数据服务包括三种逻辑单元，分别为数据接收层、数据计算层以及数据服务层，数据接收层承担着电力系统的对话功能，数据计算层需要接受服务请求与反馈的数据结果，数据服务层主要负责数据的组织以及储存任务，并根据相关的要求将数据发送至电网应用模块。
39.具体的，所述运行设备管理单元中的一次设备管理模块用于底层路线中的各个用于智能断路器、变压器的传感器，传感器采用可以直接向外提供数字式光纤以太网接口，实现的数字式转换与状态监测，达到一次设备数字化和智能化的要求。
40.具体的，所述运行设备管理单元中的二次设备管理模块用于连接变电站设备的对外光纤网络通信接口，变电站设备的二次信号传输基于光纤以太网实现，变电站通信网络和系统实现iec61850标准统一化，变电站设备的全站通信网络和系统实现均采用iec61850标准，用于保证变电站设备的站内设备具有互操作性的特征。
41.具体的，所述数据传输模块采用多播地址的方式，可以根据规则将数据映射成为以太网址，也可以根据相应的规则来计算mac地址，这样就能够接受到相应的数据，并在各个节点上都启动相关的mrtp进程。
42.具体的，所述传输检测模块在检测时，建立接受数据缓冲区以及发送数据缓冲区，数据发送区能够出巡1000个数据报文，在数据发送出去之后，会进行加密处理，避免出现重复使用的情况，接受数据缓冲区能够储存相关的数据报文，在数据传递出去之后，能够将数据打包并加入相关序号，再将其送去缓冲区中，在mrtp接受到数据之后，会检测数据的有效性，若数据有效，即可进行处理。
43.实施例二：
44.基于实施例一所述的一种电力系统信息化与数字化联动模拟平台，所述电网应用模块包括以下功能：
45.1、建立一个数字化的发电侧协同机制，能够实时地采集、分析和共享各种信息，使得各市场参与者能够更好地做出决策。
46.2、通过对负荷预测、财务和技术模型、实时控制的仿真研究，能够优化电网的利用率，避免输电网投资改造的浪费。
47.3、配电网从单向的能源配送，变为要支持双向潮流，从而对配电网络的设备带来压力，需要充分考虑预测性维修，以减少停电。
48.4、智能电表数据不仅仅用于计费。利用这些数据，可以实时负荷预测、负荷平衡分析、优化需求响应、监测和提高能量效率以及可靠性，并优化电网投资，提高盈利能力。
49.5、来自于用户的数字化信息，如用户的消费习惯、偏好和需求等，会创造很多新的销售机会。但是，无论采取怎样的商业模式，都需要对消费者和市场形成一个数字化的、360度的视图和洞察。
50.6、创新的服务产品和流程，对客户关系产生深远影响。所有的服务流程，将以数字化的形式，与员工、供应商、客户和资产连接在一起，服务效率更高，带给客户的价值更大。
51.7、智能化的资产运行和维护智能化的资产运营和维护是保证经济、高效和安全电力运行的关键。基于传感器数据，通过sapsaps/4hana的预测性分析，借助数字化业务网络，能够实现资产运维相关的工作任务、备品备件和配送服务的数字化管理，从而达到更加智能的资产管理。
52.8、汇总各种用电需求，并且与发电公司发电计划、大的售电公司的业务进行最佳匹配，通过基于云的电力交易系统完成电力采购和交易。
53.9、根据安装在变电设备上的传感器和智能表计，以及工业用户的整体运营计划，可以计算出用电需的需要量。用电需求的电量可以被自动管理，并且可以卖给电网公司，保证网运行稳定。
54.所述平台辅助管理单元包括数据管理模块、数据库管理模块以及数据展示模块，用于对电力系统的数据、数据库进行管理以及数据的信息化数字化结合展示；
55.所述系统状态估计单元包括数据接收模块、状态估计器以及实时数据库，用于得出电力系统实际结构以及评估电力系统运行设备的运行状态，使得上传数据的误差和干扰的影响最大程度上的减小；
56.所述潮流计算单元包括实时数据潮流计算模块、历史断面数据潮流计算模块以及典型断面潮流计算模块，用于模拟电网的潮流分布情况，科学合理地制定电力系统的运行方式。
57.所述实时数据潮流计算模块用于平台在执行解合环操作前，先可以在平台的潮流计算界面下获取实时数据进行解合环预演，可以确定操作前后线路、传感器是否过负荷，保护是否匹配，避免解合环前后潮流变化太大，引起线路热稳定和动稳定的破坏；所述历史断面数据潮流计算模块用于基于历史数据对电网进行分析，确定类似负荷和检修方式下潮流分布情况；所述典型断面潮流计算模块用于对电网特殊方式的分析研究，将特殊方式下或实时断面经过方式变化后的数据断面保存为典型数据断面，进行信息化和数字化的分析研
究。
58.所述系统状态估计单元中的状态估计器根据测量的加权精度和基尔霍夫定律方程按最小二乘准则对生数据进行计算，得到最接近于电力系统真实状态的最佳估计值，并预测出当前的负荷状态；所述系统状态估计单元中的数据接收模块用于对传输数据的网络结构进行处理，并进行可观测性检验，所述实时数据库用于对得到的估计值结合数据库信息进行潮流计算。
59.对生数据进行不良数据的检测与辨识，删除或修正不良数据，以此提高数据系统的可靠性。推算出完整而精确的电力系统的各种电气量。例如根据周围相邻的变电站的量，测量推算出某一没有远动装置的变电站的各种电气量，或者根据现有类型的量测量推算另一些难以量测的电气量，例如根据有功功率的量测值推算各结点电压的相角。
60.根据遥测量估计电网的实际开关状态，纠正偶然出现的错误开关状态信息，以保证数据库中电网结线方式的正确性。如果把某些可疑或未知的参数作为状态量处理时，也可以用状态估计的方法估计出这些参数的值。例如有载调压变压器，如果未采集到分接头位置，可作为参数把它估计出来。
61.所述平台辅助管理单元的数据管理模块用于管理各个下属电力系统运行设备的实时数据采集接口并对实时数据进行存储管理，所述数据库管理模块用于基于电网生产管理数据库、电网调度实时数据库、电力营销数据库进行数据管理和数据分布式挖掘。
62.例如，调度实时信息数据量大，更新速度快，实时性要求高。因此存储策略规划显得特别重要。如果存储规划设计得不合理，将直接影响到数据的查询效率和后台分析程序的执行效率。为此在实时数据存储设计中采用如下技术：
①
测点基本信息采用静态表；
②
测点记录采用横表结构；
③
测点实时数据采用动态表记录。对于实时性要求高的实时信息显示，直接由实时数据服务器内存表直接引用，历史数据存储则按历史数据的存储策略、存储规划和应用需求，对实时数据进行整理和规范再存入历史数据库。测点的存储时间间隔可根据测点的重要性和时效性要求，进行动态设置，即可将某测点的存储间隔设定为1分钟，也可将某测点的存储间隔设定为10分钟。测点可按类别、存储间隔要求进行动态分配存储，实现数据存储的优化控制。
63.所述平台数字化处理单元的数据计算模块采用分布式计算模式，所述分布式计算模式选用b/s计算模式，计算模式的数据服务包括三种逻辑单元，分别为数据接收层、数据计算层以及数据服务层，数据接收层承担着电力系统的对话功能，数据计算层需要接受服务请求与反馈的数据结果，数据服务层主要负责数据的组织以及储存任务，并根据相关的要求将数据发送至电网应用模块。
64.所述运行设备管理单元中的一次设备管理模块用于底层路线中的各个用于智能断路器、变压器的传感器，传感器采用可以直接向外提供数字式光纤以太网接口，实现的数字式转换与状态监测，达到一次设备数字化和智能化的要求。
65.所述运行设备管理单元中的二次设备管理模块用于连接变电站设备的对外光纤网络通信接口，变电站设备的二次信号传输基于光纤以太网实现，变电站通信网络和系统实现iec61850标准统一化，变电站设备的全站通信网络和系统实现均采用iec61850标准，用于保证变电站设备的站内设备具有互操作性的特征。
66.所述数据传输模块采用多播地址的方式，可以根据规则将数据映射成为以太网
址，也可以根据相应的规则来计算mac地址，这样就能够接受到相应的数据，并在各个节点上都启动相关的mrtp进程。
67.所述传输检测模块在检测时，建立接受数据缓冲区以及发送数据缓冲区，数据发送区能够出巡1000个数据报文，在数据发送出去之后，会进行加密处理，避免出现重复使用的情况，接受数据缓冲区能够储存相关的数据报文，在数据传递出去之后，能够将数据打包并加入相关序号，再将其送去缓冲区中，在mrtp接受到数据之后，会检测数据的有效性，若数据有效，即可进行处理。
68.本发明的有益效果是：该电力系统信息化与数字化联动模拟平台，通过对一次设备以及二次设备的数字化升级，不仅减少了信号电缆的使用量，通过通信网络实现数据共享，结构简化还极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，并通过潮流计算对当前状态下电力系统中电网薄弱环节进行推演，提高系统处理突发事故的能力，科学合理地制定电力系统的运行方式。
69.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
70.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。