一种电力系统稳控装置通信网络管控方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种电力系统稳控装置通信网络管控方法及系统。


背景技术：

2.随着新一代信息技术如云计算、大数据和物联网的大量应用，促使大量的相关工业应用得以落地实施，但实现该目标的主要困难在于如何实现制造过程中物理世界和信息世界之间的交互和共融，数字孪生(digital twin)理念就为信息世界和物理世界之间的交融提供了重要参考。
3.数字孪生可以以设备、通信网络以及控制站点等物理实体的数字模型为基础，融合采集到的物理单元实时数据，并使用数字模型仿真现实世界中物理实体的行为，在信息世界中重建现实世界的所有要素，从而形成具有“感”“联”“知”“控”特性的数字李生体。其中，“感”指使用多传感器协同感知现实物理世界的状态；“联”指连接信息空间与现实物理世界；“知”指通过对传感器感知到的数据进行处理，深刻的认识现实物理世界；“控”指根据对现实世界的认识做出相应的决策，由工作人员或控制系统调动执行器去执行决策从而最终影响现实物理世界。
4.但是，目前，对电力系统稳控装置通信网络如何建立数字孪生模型，来反映及预测真实情况下的对象的运行状况，辅助工作人员做出决策，提高通信网络的稳定性方面，暂未出现可适用的技术方案。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电力系统稳控装置通信网络管控方法及系统，以提高稳控装置通信网络的安全稳定性。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种电力系统稳控装置通信网络管控方法，包括：
7.步骤s1，控制主站和控制子站中的数据采集模块对电力系统稳控装置及其通信网络进行数据采集；
8.步骤s2，将控制子站采集到的数据输送到控制主站，在通信管理模块中完成指令的接收、处理和发送；
9.步骤s3，在控制主站的上位机中，结合电网频率和母线电压的情况，整定电网的功率缺额和切负荷动作轮次信息，在数字孪生模块中建立通信网络的数字孪生模型；
10.步骤s4，数字孪生模型通过采集到的数据，实现数字孪生模型和现实中的通信网络模型同步变化，通过历史数据的读取重现网络的运转过程，对故障进行提前预警。
11.进一步地，所述步骤s1具体包括：采用控制主站和控制子站中的数据采集模块对电力系统稳控装置的电压、电流、功率、频率、温度和湿度，以及通信网络的网络拓扑、通信协议和信道状况进行数据采集。
12.进一步地，数据采集模块和通信接口部分将接收到的指令与信息传输到通信管理模块进行统一处理，同时将收集到的模拟量和开关量信息输送到上位机中，将控制主站和各控制子站的通信设备信息以及通信网络信息输送到数字孪生模块中，再将上位机和数字孪生模块反馈的结果通过通信接口部分传输出去。
13.进一步地，所述步骤s3中，上位机按功率缺额及控制子站有功缺额系数下发各子站的负荷容量命令，管理地区内可控负荷总量。
14.本发明还提供一种电力系统稳控装置通信网络管控系统，包括：
15.控制主站和控制子站，通过数据采集模块对电力系统稳控装置及其通信网络进行数据采集；控制子站采集到的数据输送到控制主站时，通过通信管理模块完成指令的接收、处理和发送；
16.控制主站的上位机，用于结合电网频率和母线电压的情况，整定电网的功率缺额和切负荷动作轮次信息，在数字孪生模块中建立通信网络的数字孪生模型；
17.数字孪生模块，用于通过采集到的数据，实现数字孪生模型和现实中的通信网络模型同步变化，通过历史数据的读取重现网络的运转过程，对故障进行提前预警。
18.进一步地，所述控制主站包括：数据采集模块、上位机、通信管理模块、数字孪生模块以及通信接口部分，其中，数据采集模块和通信接口部分将接收到的指令与信息传输到通信管理模块进行统一处理，同时将收集到的模拟量和开关量信息输送到上位机中，将控制主站和各控制子站的通信设备信息以及通信网络信息输送到数字孪生模块中，再将上位机和数字孪生模块反馈的结果通过通信接口部分传输出去。
19.进一步地，所述数据采集模块包括电源模块、数据库、电压数据采集模块、电流采集数据模块、功率采集数据模块、频率采集数据模块、温度采集数据模块以及湿度采集数据模块，其中电压数据采集模块、电流采集数据模块、功率采集数据模块、频率采集数据模块、温度采集数据模块以及湿度采集数据模块将采集到的数据输送到数据库，电源模块为数据采集模块供电。
20.进一步地，所述上位机按功率缺额及控制子站有功缺额系数下发各子站的负荷容量命令，管理地区内可控负荷总量。
21.进一步地，所述数字孪生模块包括孪生数据交互平台和孪生数据中心，根据各控制站点的通信设备信息以及通信网络信息在孪生数据中心中建立站点设备模型以及通信网络模型，并在孪生数据交互平台显示。
22.进一步地，所述控制子站包括：数据采集模块、数据处理模块以及通信接口部分，数据采集模块将采集到的数据传送到数据处理模块中对数据进行预处理，并通过通信接口输送到控制主站。
23.实施本发明具有如下有益效果：本发明通过设计数字孪生系统对采集的数据进行处理，可实现现实中的通信网络和虚拟中的通信网络模型同步变化，从而达到更直观准确的发现网络问题，基于大数据的数据积累分析甚至能达到提前预警的程度，通过历史数据的读取重现网络的运转过程，通过对虚拟模型的观察及数据的变化快速定位核心问题所在。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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。
25.图1是本发明实施例一种电力系统稳控装置通信网络管控方法的流程示意图。
26.图2是本发明实施例的工作原理图。
27.图3是本发明实施例中的控制主站原理图。
28.图4是本发明实施例中的控制子站原理图。
29.图5是本发明实施例中的数据采集模块原理图。
30.图6是本发明实施例中的数字孪生模块原理图。
具体实施方式
31.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
32.基于此，请参照图1所示，本发明实施例提供一种电力系统稳控装置通信网络管控方法，包括：
33.步骤s1，控制主站和控制子站中的数据采集模块对电力系统稳控装置及其通信网络进行数据采集；
34.步骤s2，将控制子站采集到的数据输送到控制主站，在通信管理模块中完成指令的接收、处理和发送；
35.步骤s3，在控制主站的上位机中，结合电网频率和母线电压的情况，整定电网的功率缺额和切负荷动作轮次信息，在数字孪生模块中建立通信网络的数字孪生模型；
36.步骤s4，数字孪生模型通过采集到的数据，实现数字孪生模型和现实中的通信网络模型同步变化，通过历史数据的读取重现网络的运转过程，对故障进行提前预警。
37.具体地，如图2-5所示，步骤s1中，采用控制主站1和控制子站2中的数据采集模块11、21对电力系统稳控装置的电压、电流、功率、频率、温度和湿度，以及其通信网络的网络拓扑、通信协议以及信道状况进行采集。
38.数据采集模块11包括电源模块111、数据库112、电压数据采集模块113、电流采集数据模块114、功率采集数据模块115、频率采集数据模块116、温度采集数据模块117以及湿度采集数据模块118，其中电压数据采集模块113、电流采集数据模块114、功率采集数据模块115、频率采集数据模块116、温度采集数据模块117以及湿度采集数据模块118将采集到的电压、电流、功率、频率、温度、湿度等数据输送到数据库112，电源模块为数据采集模块11供电。
39.步骤s2对信息进行加工、处理：将控制子站2中数据采集模块21采集到的数据传送到数据处理模块22中对数据进行预处理，并通过通信接口23输送到控制主站1。
40.控制主站1包括：数据采集模块11、上位机dsp 12、通信管理模块13、数字孪生模块14以及通信接口部分15，数据采集模块11和通信接口部分15将接收到的指令与信息传输到通信管理模块13进行统一处理，同时将收集到的模拟量电压、电流、功率等和开关量线路投停和故障信息、开关位置信号等信息输送到上位机dsp 12中，将控制主站1和各控制子站2
的通信设备信息以及通信网络信息输送到数字孪生模块中14，再将上位机dsp 12和数字孪生模块14反馈回的结果通过通信接口部分15传输出去。
41.在控制主站1的上位机dsp 12中，结合电网频率和母线电压的情况，整定电网的功率缺额和切负荷动作轮次信息，管理地区内的可控负荷按功率缺额及控制子站有功缺额系数下发各子站切负荷容量命令，管理地区内可控负荷总量。
42.再如图6所示，在数字孪生模块中14中，将控制子站与控制主站中数据采集模块采集到的数据导入3d建模软件中完成通信网络的数字孪生模型的建立；数字孪生模块14包括孪生数据交互平台141和孪生数据中心142，根据各控制站点的通信设备信息以及通信网络信息在孪生数据中心142中建立站点设备模型以及通信网络模型，并在孪生数据交互平台141显示。
43.在孪生数据交互平台141中可以根据采集到的数据，完成数字孪生模型和现实中的通信网络模型同步变化，通过历史数据的读取重现网络的运转过程，对故障进行提前预警。
44.相应于前述本发明实施例一一种电力系统稳控装置通信网络管控方法，本发明实施例二提供一种电力系统稳控装置通信网络管控系统，包括：
45.控制主站和控制子站，通过数据采集模块对电力系统稳控装置及其通信网络进行数据采集；控制子站采集到的数据输送到控制主站时，通过通信管理模块完成指令的接收、处理和发送；
46.控制主站的上位机，用于结合电网频率和母线电压的情况，整定电网的功率缺额和切负荷动作轮次信息，在数字孪生模块中建立通信网络的数字孪生模型；
47.数字孪生模块，用于通过采集到的数据，实现数字孪生模型和现实中的通信网络模型同步变化，通过历史数据的读取重现网络的运转过程，对故障进行提前预警。
48.进一步地，所述控制主站包括：数据采集模块、上位机、通信管理模块、数字孪生模块以及通信接口部分，其中，数据采集模块和通信接口部分将接收到的指令与信息传输到通信管理模块进行统一处理，同时将收集到的模拟量和开关量信息输送到上位机中，将控制主站和各控制子站的通信设备信息以及通信网络信息输送到数字孪生模块中，再将上位机和数字孪生模块反馈的结果通过通信接口部分传输出去。
49.进一步地，所述数据采集模块包括电源模块、数据库、电压数据采集模块、电流采集数据模块、功率采集数据模块、频率采集数据模块、温度采集数据模块以及湿度采集数据模块，其中电压数据采集模块、电流采集数据模块、功率采集数据模块、频率采集数据模块、温度采集数据模块以及湿度采集数据模块将采集到的数据输送到数据库，电源模块为数据采集模块供电。
50.进一步地，所述上位机按功率缺额及控制子站有功缺额系数下发各子站的负荷容量命令，管理地区内可控负荷总量。
51.进一步地，所述数字孪生模块包括孪生数据交互平台和孪生数据中心，根据各控制站点的通信设备信息以及通信网络信息在孪生数据中心中建立站点设备模型以及通信网络模型，并在孪生数据交互平台显示。
52.进一步地，所述控制子站包括：数据采集模块、数据处理模块以及通信接口部分，数据采集模块将采集到的数据传送到数据处理模块中对数据进行预处理，并通过通信接口
输送到控制主站。
53.通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过设计数字孪生系统对采集的数据进行处理，可实现现实中的通信网络和虚拟中的通信网络模型同步变化，从而达到更直观准确的发现网络问题，基于大数据的数据积累分析甚至能达到提前预警的程度，通过历史数据的读取重现网络的运转过程，通过对虚拟模型的观察及数据的变化快速定位核心问题所在。
54.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。