一种电网需求侧智能管理系统及方法与流程

1.本发明涉及电网管理技术领域，尤其涉及一种电网需求侧智能管理系统及方法。


背景技术：

2.电能是现代工业生产的主要能源和动力，电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用，电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程的自动化，因此，电能在现代工业和人民生活中的应用极为广泛。
3.随着生活中的电器越来越多，尤其在冬夏两季空调的使用非常频繁，这样给小区的供电系统带来巨大的负担，而且小区每层用户的用电需求是不同的，可是供电的电井始终保持固定的输出电路，不能够根据供需进行调整，从而导致小区在冬夏两季供电非常的不稳定，很容易出现停电的现象。


技术实现要素：

4.本发明目的在于，提供一种电网需求侧智能管理系统及方法，以解决小区内供电不稳定的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种电网需求侧智能管理系统，包括：智能电网需求响应管理平台；
6.所述智能电网需求响应管理平台包括：频谱感知单元、振荡检测单元、电力需求响应单元和小区供电单元；
7.所述振荡检测单元用于与小区每层电井内的总线路进行连接，以获取小区每户的电流信号，并将所述每户的电流信号转换成多个射频信号；
8.所述频谱感知单元用于接收所述振荡检测单元发出的所述多个射频信号，并检测所述多个射频信号内的能量值，输出每户对应的电力需求权重；
9.所述电力需求响应单元用于接收并根据所述每户对应的电力需求权重，生成小区每层电井的响应信号传输至所述小区供电单元；
10.所述小区供电单元用于接收并根据所述小区每层电井的响应信号，对小区每层电井进行供电控制。
11.优选地，所述振荡检测单元包括能量放大模块；
12.所述能量放大模块用于将三极管对小区每层电井内的总线路电流传输产生的振频进行放大并形成多个射频信号。
13.优选地，所述振荡检测单元还包括选频模块；
14.所述选频模块与所述能量放大模块连接，所述选频模块用于选取所述多个射频信号并传输至所述频谱感知单元。
15.优选地，所述振荡检测单元还包括正反馈模块；
16.所述正反馈模块与所述选频模块连接，所述正反馈模块用于将输出的所述多个射
频信号传输至所述智能电网需求响应管理平台的输出端，形成反馈电路。
17.优选地，所述频谱感知单元包括非合作检测模块；
18.所述非合作检测模块与所述选频模块连接，所述非合作检测模块用于接收所述多个射频信号，并检测所述多个射频信号的能量及滤波，输出非合作检测信息。
19.优选地，所述频谱感知单元还包括合作检测模块；
20.所述合作检测模块与所述非合作检测模块连接，所述合作检测模块用于利用信息共享对频谱空穴进行检测，输出合作检测信息。
21.优选地，所述频谱感知单元还包括权重分配模块；
22.所述权重分配模块用于接收所述非合作检测信息与所述合作检测信息，并计算所述非合作检测信息与所述合作检测信息的权重，输出所述每户对应的电力需求权重。
23.优选地，所述电力需求响应单元包括电力需求模块；
24.所述电力需求模块与所述权重分配模块连接，所述电力需求模块用于接收所述每户对应的电力需求权重。
25.优选地，所述电力需求响应单元包括电力响应模块；
26.所述电力响应模块与所述电力需求模块连接，所述电力响应模块用于将所述小区每层电井的响应信号传输至所述小区供电单元。
27.本发明还提供一种电网需求侧智能管理方法，包括：
28.从小区每层电井内的总线路，获取小区每户的电流信号，并将所述每户的电流信号转换成多个射频信号；
29.检测所述多个射频信号内的能量值，输出每户对应的电力需求权重；
30.根据所述每户对应的电力需求权重，生成小区每层电井的响应信号；
31.根据所述小区每层电井的响应信号，对小区每层电井进行供电控制。
32.相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
33.通过频谱感知单元检测小区用户所在楼层的电井中振荡检测单元发出电流传输的射频信号，然后根据射频信号输出的能量进行权重判断，并形成需求响应输送至小区供电单元对用户机供电，从而形成需求式供电，避免出现供需不足的现象，以解决小区内供电不稳定的问题。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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。
35.图1是本发明某一实施例提供的电网需求侧智能管理系统的结构示意图；
36.图2是本发明另一实施例提供的电网需求侧智能管理系统的结构示意图；
37.图3是本发明又一实施例提供的虚警概率曲线图；
38.图4是本发明某一实施例提供的电网需求侧智能管理方法的流程示意图。
具体实施方式
39.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作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。
40.应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
41.应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
42.术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
43.术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
44.请参阅图1，本发明某一实施例提供一种电网需求侧智能管理系统，包括智能电网需求响应管理平台100，智能电网需求响应管理平台100包括：频谱感知单元120、振荡检测单元110、电力需求响应单元130和小区供电单元140，振荡检测单元110用于与小区每层电井内的总线路进行连接，以获取小区每户的电流信号，并将每户的电流信号转换成多个射频信号，频谱感知单元120用于接收振荡检测单元110发出的多个射频信号，并检测多个射频信号内的能量值，输出每户对应的电力需求权重，电力需求响应单元130用于接收并根据每户对应的电力需求权重，生成小区每层电井的响应信号传输至小区供电单元140，小区供电单元140用于接收并根据小区每层电井的响应信号，对小区每层电井进行供电控制。
45.请参阅图2，振荡检测单元110包括能量放大模块111、选频模块112和正反馈模块113，具体的，能量放大模块111用于将三极管对小区每层电井内的总线路电流传输产生的振频进行放大，并形成多个射频信号。选频模块112与能量放大模块111连接，选频模块112用于选取多个射频信号并传输至频谱感知单元120。正反馈模块113与选频模块112连接，正反馈模块113用于将输出的射频信号传输至智能电网需求响应管理平台100的输出端，形成反馈电路。
46.振荡检测单元110利用振荡器对多个射频信号进行下变频，振荡器通常调谐到一个特定频率，与输人射频信号混频后就能得到特定的中频信号，并通过传感器节点检测泄漏，判定泄漏在哪一个信道，再将判定信息以特定的功率通过独立的控制信道传送给振荡检测单元110，振荡检测单元110则利用判定结果来决定是否接人相应频带，以降低泄漏造成的检测错误率。
47.频谱感知单元120包括非合作检测模块121、合作检测模块122和权重分配模块123，具体的，非合作检测模块121与选频模块112连接，非合作检测模块121用于接收多个射频信号，并检测多个射频信号的能量及滤波，输出非合作检测信息。合作检测模块122与非合作检测模块121连接，合作检测模块122用于利用信息共享对频谱空穴进行检测，输出合作检测信息。权重分配模块123用于接收非合作检测信息与合作检测信息，并计算非合作检测信息与合作检测信息的权重，输出每户对应的电力需求权重。
48.非合作检测模块121检测射频信号的滤波，滤波检测利用匹配滤波器进行检测，其检测通过对授权用户信号进行解调，并要求认知用户为每类授权用户提供一套接收解码设
备，其中，匹配滤波器检测统计量的计算公式如下：
49.y＝∑
n
y(n)x(n)2；
50.式中，x(n)表示电井总线路的电流频射信号，y(n)表示比较函数。
51.滤波检测还包括检测射频信号输出的信噪比，以对信噪比的最大值进行获取，信噪比的计算公式如下：
[0052][0053]
式中，e
s
表示检测时间段内电流产生射频信号的能量，n0表示电井内的噪声功率，此外，信道在传输信号时还叠加有高斯白噪声，其均值为零，双边功率谱密度为电井内的噪声功率的一半，因此接收信号波形的函数表达式为：
[0054]
r(t)＝s(t) n(t),0≤t≤t；
[0055]
式中，n(t)表示高斯白噪声，s(t)表示信噪比，t表示能量检测周期。
[0056]
假设最大输出信噪比准则下的最佳线性滤波器h(w)，输出为：
[0057]
y(t)＝s0(t) n0(t)；
[0058]
在t＝t
m
的时候，输出信噪比为：
[0059][0060]
设s(jw)＝f[s(t)]，那么经过匹配滤波器后的输出信号为：
[0061][0062]
式中，t
m
表示射频特征额定值，s0表示初始信噪值，h表示假设信号，w表示信号变量，j表示信号变量比，e表示信号能量，α表示信号总数，n
m
表示高斯白噪声额定值。
[0063]
请参阅图3，滤波检测中的检测时间段内电流产生射频信号的能量需要增加检测概率和虚警概率，以增加匹配滤波器检测的统计量，检测概率的计算公式如下：
[0064][0065]
m＝tw；
[0066]
式中，s(t)表示信噪比，w表示射频信号带宽，t表示能量检测周期，λ表示门限值，q
m
(,)表示mar
‑
cum q函数，h0表示零假设。
[0067]
虚警概率的计算公式如下：
[0068][0069]
式中，y表示输出射频，γ()表示完全gamma函数，γ(,)表示非完全gamma函数。
[0070]
请参阅图3，根据虚警概率和检测概率进行举例，其中l1、l2、l3、l4分别表示awgn(snr＝10)、rayleigh(<snr>＝20)、rayleigh(<snr>＝15)、rayleigh(<snr>＝10)，rayleigh衰落下平均信噪比为10db、15db和20db时漏报概率p(p＝1
‑
pj)，awgn情况可以作为参考信噪比取10db，rayleigh衰落导致能量检测器性能大幅度降低，为使pm<10
‑
2，虚警概率要大于0.9，使用频谱空穴机率小于0.1。
[0071]
频谱感知单元120还包括周期平稳特征检测，周期平稳特征检测的公式如下：
[0072][0073]
式中，表示周期频率，x
t
表示平稳特征函数，δt表示能量检测周期差，f表示电网噪声变量，t表示射频特征变量。
[0074]
频谱感知单元120通过周期平稳特征检测区分噪声能量和已调信号能量，由于噪声是广义平稳信号，频谱间不存在相关性，而已调信号由于周期冗余，有明显的谱相关性，因此，周期平稳特征检测器在抗噪性能方面比能量检测器具有明显的优越性。
[0075]
合作检测模块122采用合作检测的方法，假设b个楼层的电井经历衰落独立同分布信道，利用相同门限值的匹配滤波器对b个楼层的电井电流的射频能量进行检测，并输出检测结果，根据检测结果和b
‑
1个楼层的电井的结构进行判决，决定出需求响应的权重。
[0076]
电力需求响应单元130包括电力需求模块131和电力响应模块132，具体的，电力需求模块131与权重分配模块123连接，电力需求模块131用于接收每户对应的电力需求权重。电力响应模块132与电力需求模块131连接，电力响应模块132用于将响应信号传输至小区供电单元140，从而形成需求式供电，避免出现供需不足的现象，以解决小区内供电不稳定的问题。
[0077]
与现有技术相比，本发明通过频谱感知单元120检测小区用户所在楼层的电井中振荡检测单元110发出电流传输的射频信号，然后根据射频信号输出的能量进行权重判断，并形成需求响应输送至小区供电单元对用户机供电，从而形成需求式供电，避免出现供需不足的现象，以解决小区内供电不稳定的问题。
[0078]
请参阅图4，本发明另一实施例提供一种电网需求侧智能管理方法，包括：
[0079]
s101、从小区每层电井内的总线路，获取小区每户的电流信号，并将所述每户的电流信号转换成多个射频信号。
[0080]
s102、检测所述多个射频信号内的能量值，输出每户对应的电力需求权重。
[0081]
s103、根据所述每户对应的电力需求权重，生成小区每层电井的响应信号。
[0082]
s104、根据所述小区每层电井的响应信号，对小区每层电井进行供电控制。
[0083]
关于一种电网需求侧智能管理方法的具体限定可以参见上文中对于一种电网需求侧智能管理装置的限定，在此不再赘述。
[0084]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。