一种高安全性的智能配电网控制设备及方法与流程

1.本发明涉及配电网控制领域，尤其是涉及一种高安全性的智能配电网控制设备及方法。


背景技术：

2.配电网重构是通过改变配电网中分段开关、联络开关的状态，从而控制配电网的网络拓扑结构来达到配电网优化的目的，配电网重构一般可分为基于某时刻点的静态重构和基于时间区间的动态重构，光伏和风电等间歇性电源具有明显的时变性和比确定性，负荷的时变性使得配电网电能需求变得更为复杂。
3.目前，配电网动态负荷的研究大部分是基于不同情况下恒定的电网控制参数，而且都是在一致的日负荷曲线下对各个节点的负荷进行调节，但在实际运行中，负荷和分布式电源的实时数值都会跟预测数值产生较大差异，这就导致实际运行中恒定的配电网控制参数无法适应不断变化的配电网电能需求。
4.例如，在中国专利文献上公开的“一种配电网智能小电阻接地装置及其控制方法”，其公开号为cn1102473778，包括控制过程缺少安全稳定装置，控制过程复杂等问题。


技术实现要素：

5.本发明是为了解决现有技术中，控制过程复杂，稳定性差，安全性不强的问题，提供一种高安全性的智能配电网控制设备及方法。
6.为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：一种高安全性的智能配电网控制方法，控制过程包括：步骤s1：获取并处理检测单元采集到的实时数据，获取有效负荷参数集，将数据发送到数据处理单元；步骤s2：数据处理单元接收有效负荷参数集，对负荷参数集进行数据偏移量验算，获得负荷分布态势图；步骤s3：将上述分析结果导入存储单元，并与其中的历史数据样本进行比对；步骤s4：运行风险评估单元将比对结果输入方案制定单元，并基于比对结果制定实际控制方案，并将方案信号发送到执行单元；步骤s5：执行单元接收控制指令，执行控制方案。
7.进一步的，步骤s1包括：步骤s1a：检测当前配电网负荷状态；步骤s1b：根据负荷状态生成初始负荷参数集；步骤s1c：对初始负荷参数集中的数据元素进行预处理；步骤s1d：预处理后生成有效负荷参数集。
8.对配电网负荷状态进行参数预处理，并且将预处理数据生成有效负荷参数集。
9.进一步的，步骤s2包括：
步骤s2a：数据处理单元接收数据；步骤s2b：对输入的数据进行偏正处理；步骤s2c：对偏正数据进行归一化处理，得到负荷分布态势集；步骤s2d：将负荷分布态势集输入存储单元。
10.将负荷分布态势集发送到存储单元，存储单元将保存当前的负荷分布态势集，并将当前状态的负荷分布态势集作为后续检测循环过程的历史记录，对不同时间段的配电网负荷分布态势集进行统一归纳总结，形成电网负荷分布态势集对照表，提高整体控制方法的稳定性和安全性。
11.进一步的，步骤s3包括：步骤s3a：存储单元根据历史数据生成负荷分布态势阈值集；步骤s3b：将输入的负荷分布态势集与负荷分布态势阈值集进行比对；步骤s3c：将比对结果输入风险评估模块。
12.风险评估模块基于数据处理单元得到的负荷分布态势集和存储模块中的历史数据，获取的设备运行过程中采集的各项数据信息，结合数据库历史数据进行信息比对，对配电网调控过程前后进行风险预估，用于评估边界条件是否符合规则，边界约束条件为理论情况下计算供热、供冷量是否达到客户约束需求，设备运行总供能状态和功率是否达到合理负荷率的要求，及时反馈设备负荷情况和工作状态，减少因设备故障引起的风险，提高方法整体的安全性和稳定性。
13.进一步的，负荷分布态势阈值集包括：第一阈值集，作为上限阈值集；第二阈值集，作为下线阈值集。
14.当负荷分布态势集小于第一阈值集中的分布阈值，则生成第一比较结果，所述第一比较结果表示实际负荷分布态势集小于第一阈值集的分布阈值；当负荷分布态势集大于第二阈值集中的分布阈值，则生成第二比较结果，所述第二比较结果表示实际负荷分布态势集大于第二阈值集的分布阈值。
15.一种高安全性的智能配电网控制设备，包括：检测单元，检测当前配电网工作状态；数据处理单元，接收并处理检测单元采集的数据；存储单元，存储各类检测数据，进行数据比对；风险评估单元，根据检测单元的数据判断配电网状态；方案制定单元，根据检测单元和风险评估单元的数据比对，制定实际控制方案，发送控制信号到执行单元；执行单元，由控制电路和执行器构成，执行方案制定单元发送的控制指令。
16.进一步的，该装置还包括：秒级需求响应单元，快速接收信息、响应控制指令；控制电路，将电网控制信号转换为简单光信号进行电路控制。
17.进一步的，上述控制电路包括：发光单元，与电网的检测单元连接；光敏电阻，根据光照改变电阻阻值，与发光单元连接；
供电模块，提供电源；电流检测单元，检测光敏电阻回路的电流，并将电流数值反馈到风险评估单元。
18.通过简单的光电转换，将配电网中需要控制的电信号转化为发光单元的光信号，再通过控制电路中的光敏电阻改变控制电路中的电流形成可控的电信号，将电信号反馈给执行单元进行配电网配电过程的控制。
19.因此，本发明具有以下有益效果：通过对采集数据的预处理和历史数据的比对，通过风险评估单元和方案制定单元对控制方案的风险预估，提高整体装置和方法的稳定性和安全性。
20.将配电网控制过程的电信号转化为发光单元的光信号，再将光信号转化为直流电的电信号，控制过程简单、易操作，有利于后续方案的迭代和控制模块的维护更新。
附图说明
21.图1是本发明的原理结构图；图2是本发明的控制电路结构图。
22.其中，1.发光单元；2.光敏电阻；3.供电模块；4.电流检测单元；5.风险评估模块。
具体实施方式
23.下面通过具体实施方式和附图对本发明作进一步具体的描述。
24.如图1所示，该方案整体装置包括：检测单元，检测当前配电网工作状态，对配电网的运行状态和供能周围环境进行信息采集，包括环境温度、环境湿度、设备功率、设备运行温度等参数，进行每20秒一次的数据反馈，将获得的数据发送到数据输出模块和运行风险评估模块进行信息交互。
25.数据处理单元，接收并处理检测单元采集的数据；将负荷分布态势集发送到存储单元，存储单元将保存当前的负荷分布态势集，并将当前状态的负荷分布态势集作为后续检测循环过程的历史记录，对不同时间段的配电网负荷分布态势集进行统一归纳总结，形成电网负荷分布态势集对照表。
26.风险评估单元，根据检测单元的数据判断配电网状态；基于检测单元和数据处理单元获取的设备运行过程中采集的各项数据信息，结合数据库历史数据进行信息比对，对供能过程进行风险预估，包括：关键设备评估单元，对关键供能设备进行实时数据检测和评估，用于评估边界条件是否符合规则，边界约束条件为理论情况下计算供热、供冷量是否达到客户约束需求，设备运行总供能状态和功率是否达到合理负荷率的要求，及时反馈设备负荷情况和工作状态，减少因设备故障引起的风险。
27.综合用能效率评估单元，利用多站合一分布式能源站内低端的小容量边缘计算终端完成用能效率评估，检测各种供能方式的能效占比和效率并实时发送控制信号，提高供能效率。
28.收益率评估单元，用于评价整体运行经济性，通过和数据存储单元中的各项历史数据进行比对以及实时反馈到运行风险评估模块的当前用户用电总量，对各个用户需求进行整体评估，减少供能浪费。
29.存储单元，存储各类检测数据，进行数据比对，存储单元中保存有之前配电标准的历史数据并根据当前配电状态实时更新，将数据发送给数据处理单元，进行复核分布态势集的分布阈值与第一阈值集和第二阈值集的分布阈值进行比对，产生两种不同的比较结果：当负荷分布态势集小于第一阈值集中的分布阈值，则生成第一比较结果，所述第一比较结果表示实际负荷分布态势集小于第一阈值集的分布阈值；当负荷分布态势集大于第二阈值集中的分布阈值，则生成第二比较结果，所述第二比较结果表示实际负荷分布态势集大于第二阈值集的分布阈值；通过上述比对结果，将当前状态的负荷分布态势集作为后续检测循环过程的历史记录，对不同时间段的配电网负荷分布态势集进行统一归纳总结，形成电网负荷分布态势集对照表。
30.方案制定单元，根据检测单元和风险评估单元的数据比对，制定实际控制方案，发送控制信号到执行单元；用于通过用户基本需求和约束条件，制定供能计划和方案，对电能供给进行设备限制，通过设备控制模块对供能系统设备进行控制；其中，约束条件包括：供电时间、供电需求、供电需求维持时间、负荷稳定运行时长和当前系统用电状态，通过约束条件的限制提高供能效率和供能方式的准确性，实现合理有序用电、终端能源使用效率提高和优化用电行为，结合信息采集模块对设备信息、设备供能环境信息，制定分配供能方式、供能时序、供能设备工作功率等综合方案规划，判断设备工作状态和供能输出结构，及时对配电网供给配比做出最优解，同时将设备拟定方案发送给数据处理单元和风险评估模块。
31.收益率评估单元，用于评价整体运行经济性，通过和数据存储单元中的各项历史数据进行比对以及实时反馈到运行风险评估模块的当前用户用电总量，对各个用户需求进行整体评估，减少供能浪费。
32.执行单元，由控制电路和执行器构成，执行方案制定单元发送的控制指令。
33.执行单元包括：秒级需求响应单元，快速接收信息、响应控制指令；控制电路，将电网控制信号转换为简单光信号进行电路控制。
34.进一步的，上述控制电路包括：发光单元1，与电网的检测单元连接；光敏电阻2，根据光照改变电阻阻值，与发光单元连接；供电模块3，提供电源；电流检测单元，检测光敏电阻回路的电流，并将电流数值反馈到风险评估单元5。
35.如图2所示，发光单元1接入配电网，通过配电网提供电源发光，配电网中的电流电压会随着配电网供给量的大小和时长产生波动，该波动会导致发光单元1的亮度变化；发光单元1和光敏电阻2之间设置有光纤，保证发光单元1产生的有波动变化的光线能最大效率地照射在光敏电阻2上，其中，光敏电阻2为两块紧贴的光敏电阻，接触截面为长方形，无光照时两块电阻的接触截面呈垂直接触，其中一块电阻设置有旋转杆，光敏电阻2两块电阻接触面的变化及电阻变化如下所示：当照射到发光单元1产生的光照增强时，光敏电阻阻值下降，同时旋转杆通过纵向
旋转带动其中一块光敏电阻旋转，增大两块光敏电阻之间的接触截面积，二次减小电路电阻，起到放大电流变化的效果；反之，当照射到发光单元1产生的光照减弱时，光敏电阻阻值上升，同时旋转杆通过纵向旋转带动其中一块光敏电阻旋转，减少两块光敏电阻之间的接触截面积，二次增大电路电阻，起到放大电流变化的效果；通过检测电路中电流的变化，反应配电网内部的供电波动，再将波动状态的检测数据结果添加进入负荷分布态势集，反馈到风险评估模块中，并重复上述过程保证整个检测过程的安全性、实时性，信息检测方式将配电网主体的微弱供电波动经过光照和电路电阻的三次信号放大后将数据反馈给风险评估单元，提高整体方案的简洁性和安全性。
36.本发明提供的另一个技术方案是：一种高安全性的智能配电网控制设备及方法，本发明方法依托基于对配电网负荷阈值计算比对的计算方法，步骤为：步骤sb1：获取有效负荷参数集，检测负荷状态，以生成对应的初始负荷参数，各个传感器将对应的初始负荷参数上传至服务器中，与服务器所对应的处理器对初始负荷参数进行预处理，以剔除初始负荷参数中的误差值，对整体获取的负荷参数集内部阈值数据进行数据清洗和数据校正，校正后生成有效参数集，提高整体数据准确性和安全性，减少后续数据计算的负担。
37.步骤sb2：获取负荷分布态势集，通过获取数据偏移量，将有效参数集和数据偏移量输入推演模型，动态推演模型根据偏移量对有效参数集进行修正，并输出有效参数集，通过训练过的动态推演模型对输入数据进行快速处理，可减少信息延迟。
38.步骤sb3：进行数据映射对比，通过对比存储单元中的历史数据，对当前负荷分布态势集进行阈值比对，根据比较结果生成负荷偏移参数，并将负荷偏移参数下发至与配电网各个节点对应的控制器，以对配电网的电能分配进行调节，从而对配电网的初始负荷参数进行反馈调节；例如，当负荷分布态势集小于第一负荷态势阈值，则生成第一比较结果。其中，第一比较结果表示负荷分布态势集小于负荷分布态势集，即对应节点的负荷态势小于负荷下限值，以适当增加该节点的负荷，从而减轻其他节点的负荷。通过负荷正偏移参数以调节对应节点及相邻节点的负荷，从而实现配电网的局部潮流调节。当负荷分布态势集指示该节点的负荷处于阈值范围内，则将该节点为动态点，用于临时性分担其他节点负荷。
39.步骤sb4：算例验证负荷分布阈值节点，开发基于高安全性智能配电网控制方法的能效分析组件应用，以海宁尖山主动配电网自动化升级改造工程为例，采用所研究的对配电网负荷阈值计算比对的计算方法，验证所构建的负荷分布集阈值，接收负荷偏移参数，所述控制单元根据负荷偏移参数调节配电网的负荷。
40.步骤sb5：制定供能计划和方案。
41.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。