基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统及方法与流程

1.本发明涉及电力调度技术领域，具体的，涉及基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统及方法。


背景技术：

2.随着中国经济的发展，城市化和城镇化的进程不断加快。人口的聚集促使城市不断加速楼宇建筑，交通设施，医疗设施，安全设施，娱乐设施等基础设施的建设。这些因素都导致现代城市的负荷量大，增速快，负荷群密集地分布。步入信息化社会，人类生活生产的方方面面都和信息技术紧密结合，规划中未来的智慧城市将集成物联网、云计算、互联网技术、无线技术、低碳技术等融入城市的工业、政务系统、交通系统、建筑楼宇系统、商业系统和电力系统。智慧城市的发展以及智能电网的建设必然提高电能可靠性和电能质量要求。
3.大城市集中了大量的保障级别较高的用户：1)商业电力用户；2)政府、安全事业电力用户；3)医疗电力用户；金融交易电力用户；5)特殊用户，如军事电力用户，特殊工业电力用户(强非线性负荷，冲击负荷)等，它们的电力供应关系到国土安全，人生安全，是电力供应力保负荷；因此，现代大城市是重要负荷的聚集地，这些重要负荷对供电中断的容忍度相当低，供电中断的成本十分高昂。综上所述，现代城市的负荷特征是1)负荷量大，增速快，分布密集；2)负荷电能质量要求高；3)重要负荷聚集。
4.现代大型城市的负荷对应急供电的要求是1)灵活性；2)迅速性；3)高适应性；4)连续性。灵活性要求应急供电能够根据失电地区的不同，就地实施，即跨越地理空间上的限制。迅速性要求能在负荷中断供电可容忍时间内，快速实施应急电力恢复措施，即跨越时间上的限制。高适应性要求应急电力恢复措施能够适应各种电力环境，既能直接接入负荷，也能直接接入电网馈线；既能适应线性负荷，也能适应非线性或冲击性负荷；能适应不同的电压等级；能在恶劣气候和极端条件(无辅助电源或能源情况)下进行作业。连续性是指应急电力措施有能力在电网电力恢复之前，完全覆盖被应急负荷的容量需求和时间需求，即要求有足够的电力容量和有足够长的持续供应时间。
5.针对以上现代城市电力应急的要求，移动应急电源(mobile emergency power source,meps)应运而生。移动应急电源全称是可移动式应急用电力供应源，移动应急电源一般将电力资源装在在大型载具上，具有高强机动性，能灵活移动应急，对应急事件反应迅速。但是，仍然有以下几个问题亟需解决：现有的移动应急电源配置方案往往忽略了和电网侧耦合紧密的交通网，导致选择的路径往往不是最优的，从而在道路上浪费了大量的宝贵时间，其次，没有综合考虑停电用户的优先级，导致更大电力事故或者损失。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提出基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统及方法，当停电事故发生时，根据负荷需求选定可供能源的移动能源站，根据交通通行情况制定应急电源车的行驶路径，根据用户的重要性程度确定供应的优先级，极大的保证的电力供应的安
全可靠性，降低了因停电事故带来的经济损失。
7.为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统，包括有应急调度服务中心、若干个移动储能站以及若干个停电分区监控站，所述停电分区监控站用于检测分区内的用电状况，发现停电立即上报至应急调度服务中心；移动储能站留置有若干移动电源车，用于停电分区的能源补给；应急调度服务中心用于获取停电分区监控站的用电状况信息，发送调度指令给移动储能站指挥移动电源车到达停电分区能源供应点。
8.本方案中，应急调度服务中心实时获取停电分区的状态信息，若出现停电故障，定位当前故障停电分区的位置，通过负荷匹配原则选择最近的移动能源存储站，根据路径规划算法获取最佳的行驶路径，提高能源供应的效率。
9.作为优选，所述应急调度服务中心包括有移动储能实时数据库、停电分区实时数据库、路径规划单元以及调控指令收发单元；所述移动储能实时数据库中存储有若干移动储能站的能源属性信息，所述能源属性信息包括有移动能源站的id信息、能源容量信息以及位置信息；所述停电分区实时数据库中存储有停电分区监控站的分区属性信息，所述分区属性信息包括有id信息、停电状态信息、能源需求信息以及地理位置信息；所述路径规划单元用于制定发生停电时的最优路径规划，选择与停电分区监控站所对应的最佳移动储能站；调控指令收发单元用户获取停电分区监控站和移动储能站的实时信息，发送调控指令。
10.基于电力物联网的移动应急电源空间调度方法，包括如下步骤：s1、建立通信连接：应急调度服务中心分别与若干个移动储能站以及若干个停电分区监控站建立通信连接；s2、应急调度服务中心获取停电分区监控站的停电信息，触发调度机制；s3、应急调度服务中心选取移动储能站并发送调度指令使得移动电源车到达停电分区能源供应点。
11.作为优选，s2包括如下步骤：s21、若应急调度服务中心获取单个停电分区发送的请求信息，根据停电分区的能源需求信息和地理位置信息搜索最近的移动储能站，剔除能源容量不匹配的移动储能站，根据路径规划算法，选定给停电分区提供电源的移动能源站；s22、若应急调度服务中心获取至少两个停电分区监控站的停电信息，根据负荷的重要性进行评估，确定路径规划策略。
12.作为优选，s22包括如下步骤：对负载类型进行分类，确定各个类别的重要性指标：分别用权重α、β表示失去该负荷对生命安全的影响程度和对经济性的影响程度，权重γ表示该负荷的特殊性，以弥补去权重α、β不能完全反映负荷重要程度的缺陷，将α、β分成m个等级，若分停电区内的负荷总功率是p，则分区内停电造成的损失采用重要性权重α、β、γ以及负荷容量p来衡量，公式如下：li＝αipi βipi γipi其中：αi、βi、γi为第i个停电分区的生命安全、经济性、特殊性权重取值；pi为第i
停电区内的负荷总功率；li为第i个停电区内停电时所造成的损失；通过比较停电分区停电状态下的损失值的大小，若损失值越大，采用s21的方式优先调度移动储能站给其进行供电。
13.作为优选，路径规划算法包括如下步骤：获取停电分区的地理位置和符合能源供应条件的移动储能站的地位位置信息；根据导航软件选择可以到达的路径；根据将道路动态通行指标作为目标函数确定最优路径；目标函数如下：其中，δtj＝t
ej-t
sj
；v
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表示第j段道路的起点，v
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表示第j段道路的终点，t
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表示到达第j段道路终点的时间，t
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表示从第j段道路起点出发的时间，cj表示第j段道路的通行能力，即第j段道路的每分钟通行车流量，n表示可选路径的条数。δtj和(v
ej-v
sj
)的值可以由导航软件获得，例如谷歌地图、百度地图等等，道路的通行车流量ci可以采用小波神经网络预测得到，小波具有以下特征：小波是长度有限的波形，而并非是无限的波形；从数值特征上来看，小波波行的平均值为0，并且直流分量为0；因此，小波函数是由基本的母小波函数经过平移变换和尺寸压缩变化得到的，小波分析能够被用来分析部分信号，因此小波具有极其良好的信号方向选择性能力，被广泛应用在数学和物理领域。
14.本发明的有益效果：本发明基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统及方法，当停电事故发生时，根据负荷需求选定可供能源的移动能源站，根据交通通行情况制定应急电源车的行驶路径，根据用户的重要性程度确定供应的优先级，极大的保证的电力供应的安全可靠性，降低了因停电事故带来的经济损失。
附图说明
15.图1为本发明的基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统的结构图。
16.图2为本发明的基于电力物联网的移动应急电源空间调度方法流程图。
17.图中标记说明：1-应急调度服务中心、2-移动储能站、3-停电分区监控站、11-移动储能实时数据库、12-停电分区实时数据库、13-路径规划单元、14-调控指令收发单元。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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。
19.实施例：如图1所示，基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统的结构示意图，基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统由应急调度服务中心1、若干个移动储能站2以及若干个停电分区监控站3组成，停电分区监控站用于检测分区内的用电状况，发现停电立即上报至应急调度服务中心；移动储能站留置有若干移动电源车，用于停电分区的能源补给；应急调度服务中心用于获取停电分区监控站的用电状况信息，发送调度指令给移动储能站指
挥移动电源车到达停电分区能源供应点；应急调度服务中心实时获取停电分区的状态信息，若出现停电故障，定位当前故障停电分区的位置，通过负荷匹配原则选择最近的移动能源存储站，根据路径规划算法获取最佳的行驶路径，提高能源供应的效率。
20.应急调度服务中心包括有移动储能实时数据库11、停电分区实时数据库12、路径规划单元13以及调控指令收发单元14；移动储能实时数据库中存储有若干移动储能站的能源属性信息，能源属性信息包括有移动能源站的id信息、能源容量信息以及位置信息；所述停电分区实时数据库中存储有停电分区监控站的分区属性信息，所述分区属性信息包括有id信息、停电状态信息、能源需求信息以及地理位置信息；路径规划单元用于制定发生停电时的最优路径规划，选择与停电分区监控站所对应的最佳移动储能站；调控指令收发单元用户获取停电分区监控站和移动储能站的实时信息，发送调控指令。
21.如图2所示，基于电力物联网的移动应急电源空间调度方法，包括如下步骤：s1、建立通信连接：应急调度服务中心分别与若干个移动储能站以及若干个停电分区监控站建立通信连接。应急调度服务中心实时监控停电分区的状态信息，发现停电后，根据其所在地理位置主动调取附近的移动能源站的属性信息，选择与停电分区负荷匹配的移动能源站。
22.s2、应急调度服务中心获取停电分区监控站的停电信息，触发调度机制；s2包括如下步骤：s21、若应急调度服务中心获取单个停电分区发送的请求信息，根据停电分区的能源需求信息和地理位置信息搜索最近的移动储能站，剔除能源容量不匹配的移动储能站，根据路径规划算法，选定给停电分区提供电源的移动能源站；s22、若应急调度服务中心获取至少两个停电分区监控站的停电信息，根据负荷的重要性进行评估，确定路径规划策略。
23.s22包括如下步骤：对负载类型进行分类，确定各个类别的重要性指标：分别用权重α、β表示失去该负荷对生命安全的影响程度和对经济性的影响程度，权重γ表示该负荷的特殊性，以弥补去权重α、β不能完全反映负荷重要程度的缺陷，将α、β分成m个等级，若分停电区内的负荷总功率是p，则分区内停电造成的损失采用重要性权重α、β、γ以及负荷容量p来衡量，公式如下：li＝αipi βipi γipi其中：αi、βi、γi为第i个停电分区的生命安全、经济性、特殊性权重取值；pi为第i停电区内的负荷总功率；li为第i个停电区内停电时所造成的损失；通过比较停电分区停电状态下的损失值的大小，若损失值越大，采用s21的方式优先调度移动储能站给其进行供电。
24.s3、应急调度服务中心选取移动储能站并发送调度指令使得移动电源车到达停电分区能源供应点。
25.路径规划算法包括如下步骤：获取停电分区的地理位置和符合能源供应条件的移动储能站的地位位置信息；根
据导航软件选择可以到达的路径；根据将道路动态通行指标作为目标函数确定最优路径；目标函数如下：其中，δtj＝t
ej-t
sj
；v
sj
表示第j段道路的起点，v
ej
表示第j段道路的终点，t
ej
表示到达第j段道路终点的时间，t
sj
表示从第j段道路起点出发的时间，cj表示第j段道路的通行能力，即第j段道路的每分钟通行车流量，n表示可选路径的条数，将目标函数值最小的路径作为最优形式路径。δtj和(v
ej-v
sj
)的值可以由导航软件获得，例如谷歌地图、百度地图等等，道路的通行车流量ci可以采用小波神经网络预测得到，小波具有以下特征：小波是长度有限的波形，而并非是无限的波形；从数值特征上来看，小波波行的平均值为0，并且直流分量为0；因此，小波函数是由基本的母小波函数经过平移变换和尺寸压缩变化得到的，小波分析能够被用来分析部分信号，因此小波具有极其良好的信号方向选择性能力，被广泛应用在数学和物理领域；本领域的技术人员根据算法思想可以将其应用与交通流的预测进而得到本实施例所述的道路的通行车流量ci。
26.以上所述之具体实施方式为本发明基于电力物联网的移动应急电源空间调度系统及方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。