基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)調度信息全局監(jiān)控方法研究

蔡飄逸

摘 要：社會經(jīng)濟與科技的發(fā)展，推動了我國電力領域的蓬勃發(fā)展。電網(wǎng)和電力通信技術本身的不斷發(fā)展和外部環(huán)境變化，使得其對電力有效調度的要求越來越高。相關的電網(wǎng)調度信息全局監(jiān)控方式也在面臨全新的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)調度信息監(jiān)控過程首先需要對電網(wǎng)的傳輸負載信息進行調度，即建立電網(wǎng)調度控制模型，在此基礎上結合網(wǎng)絡控制技術和通信技術提高電網(wǎng)調度信息全局監(jiān)控能力?？梢哉f，研究有效的電網(wǎng)調度信息監(jiān)控方法在促進電力的優(yōu)化供應和自適應控制方面具有重要意義。本文就基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)調度信息全局監(jiān)控方法展開探討。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);電網(wǎng)調度信息;全局監(jiān)控

引言

在電力產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的當下，電網(wǎng)調度工作的質量問題一直是電力企業(yè)乃至社會各界所關注的熱典性話題。物聯(lián)網(wǎng)是在射頻識別技術上發(fā)展起來的新型信息技術，目前已開始在電網(wǎng)調度中的推廣應用。

1物聯(lián)網(wǎng)的技術體系架構

1.1感知層

感知層用來感知和識別物體，收集基礎設備的狀態(tài)信息。通過安裝在基礎單元的控制器、傳感器收集信息如溫度、濕度、用電量等動態(tài)信息以及地理位置、設備型號等靜態(tài)信息，再通過射頻識別（RFID、激光掃描、紅外感應等方式交付給網(wǎng)絡層。有別于傳統(tǒng)應用場景，應用在智能電網(wǎng)中的傳感器要適應復雜電磁環(huán)境，對于安裝在架空線路上的部分還需承受雨淋、冰凍、暴曬等惡劣自然條件。

1.2應用層

應用層是將物聯(lián)網(wǎng)技術、行業(yè)專業(yè)領域技術充分結合，以實現(xiàn)廣泛智能化應用的解決方案集合。通過應用層，物聯(lián)網(wǎng)最終實現(xiàn)信息技術、行業(yè)專業(yè)技術的深度融合。應用層位于最上層，也是物聯(lián)網(wǎng)應用的最終目的。它由各種服務器組成，其主要功能包括對采集數(shù)據(jù)的匯集、轉換、分析，以及用戶層呈現(xiàn)的適配和事件觸發(fā)等?；谖锫?lián)網(wǎng)，有著為數(shù)眾多的智能電網(wǎng)的應用，包括數(shù)字化運營調控方面的用電信息采集、電能優(yōu)化分配自動化等，精益化資產(chǎn)管理方面的設備狀態(tài)監(jiān)測、設備運行預警等，企業(yè)資源管理方面的供應商管理庫存（VMI）感知、智能化信息運維監(jiān)控等。

1.3網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層負責準確、及時地送達感知層收集的信息。網(wǎng)絡層的主體是現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)，對于用電網(wǎng)、線路狀態(tài)等敏感信息都應該通過電力內部通信網(wǎng)解決，非敏感信息可借由社會公網(wǎng)傳遞。物聯(lián)網(wǎng)技術的應用會使通信數(shù)據(jù)量大幅增長，原有電力專網(wǎng)需進行硬件升級，滿足帶寬要求。在智能電網(wǎng)中，物聯(lián)網(wǎng)的傳輸手段更加豐富，包括光纖骨干網(wǎng)、電力載波通信、微波通信等。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)調度信息全局監(jiān)控方法

2.1電網(wǎng)調度數(shù)據(jù)管理

物聯(lián)網(wǎng)技術對電網(wǎng)調度數(shù)據(jù)管理具體涵蓋了調度管理數(shù)據(jù)、調度計劃數(shù)據(jù)、安全校核數(shù)據(jù)與生產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)管理等幾方面內容。參照業(yè)務地域劃分情況的差異性，一般是對生產(chǎn)管理和生產(chǎn)控制兩大區(qū)域的數(shù)據(jù)進行管理。調度管理數(shù)據(jù)針對設備的基本參數(shù)、額定參數(shù)與氣象信息的調整，除了調整電氣設備參數(shù)信息以外，也要對電力生產(chǎn)、計劃、營運等數(shù)據(jù)進行調整、監(jiān)督與管控;調度計劃數(shù)據(jù)管理涵蓋了發(fā)電用電規(guī)劃、水庫調整規(guī)劃、電力營銷規(guī)劃、電力負荷重點調整規(guī)劃、水文預報數(shù)據(jù)等;安全校核數(shù)據(jù)具體涵蓋了以下幾方面內容：對電網(wǎng)系統(tǒng)電壓值的監(jiān)測、對電壓失穩(wěn)率進行測算、靜態(tài)性失穩(wěn)故障和暫時性失穩(wěn)故障調整情況的監(jiān)督與管理等，借此方式維護與提升電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安穩(wěn)性;生產(chǎn)監(jiān)控數(shù)據(jù)具體是對電網(wǎng)過往數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)等進行監(jiān)管，進而強化電力資源配送的安全性。

2.2電力業(yè)務數(shù)據(jù)管理

物聯(lián)網(wǎng)技術能夠對電力信息系統(tǒng)進行全面的監(jiān)控調度，包括生產(chǎn)、銷售、運行等，調度是電力生產(chǎn)的核心，涉及了電力生產(chǎn)、電力規(guī)劃、電力設施建設、電力營銷、安全監(jiān)控與應急處理等多個方面，通過對這些業(yè)務數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測管理，并進行及時的調度，能夠有效提高電力企業(yè)安全管理質量，確保電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性與可靠性，滿足用戶用電需求。電力負荷是電力調度中重要的依據(jù)，電力負荷預測運算往往比較復雜，要考慮到天氣、濕度等多方面的因素，本文采用改進決策樹預測算法進行數(shù)據(jù)的離散化，進而對參數(shù)進行訓練，設某區(qū)域一天用電負荷為Pi，則電力負荷變化率Vn定義式為：Vn=（Pn-Pn-1）/Pn-1×100%。

2.3數(shù)據(jù)加工

電網(wǎng)系統(tǒng)覆蓋范疇的廣泛性以及電氣設備設施數(shù)目的龐大性，是電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)累積量日益攀升的內在原因之一，在實踐中很多技術人員發(fā)現(xiàn)多數(shù)電網(wǎng)系統(tǒng)中匯聚了過多的過往數(shù)據(jù)信息，其最大的作用是將最近幾年中電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀況呈現(xiàn)出來。但是數(shù)據(jù)信息的龐大化以及數(shù)據(jù)結構的繁雜性，外加數(shù)據(jù)信息零散性相對較大，均會對電網(wǎng)調度目標的達成造成干擾，此時為了確保電網(wǎng)調度工作質量，一般需要進行深度加工和解析，同時將具有實用價值的信息有效檢索出來，其對電網(wǎng)系統(tǒng)運轉規(guī)劃和調度方案編制的合理性產(chǎn)生的影響是極為深遠的。物聯(lián)網(wǎng)技術在電網(wǎng)系統(tǒng)內相關數(shù)據(jù)信息加工處理方面的應用，合理性是極為顯著的，有效地收集了累積下來的過往信息與現(xiàn)實數(shù)據(jù)資源，并進行相應篩選，數(shù)據(jù)利用率將會有大幅度提升。

2.4電網(wǎng)調度的全局監(jiān)控輸出

采用ZigBee組網(wǎng)協(xié)議進行電網(wǎng)調度信息監(jiān)控的組網(wǎng)設計，構建電網(wǎng)調度信息的輸出模型，可將其描述為：

其中，J表示電網(wǎng)調度運維數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征量;f和v分別表示電網(wǎng)調度信息的交流頻率和直流電壓自信息。假設利用容量優(yōu)化估計方法所得到電網(wǎng)調度信息的負載為α，當電力網(wǎng)絡系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時，采用虛擬同步監(jiān)測的方法進行電網(wǎng)調度信息的優(yōu)化融合和自適應控制，根據(jù)電網(wǎng)調度信息的大數(shù)據(jù)采樣和融合結果實現(xiàn)電網(wǎng)調度的全局監(jiān)控，得到電網(wǎng)調度信息的全局監(jiān)控輸出為：

綜上分析，實現(xiàn)了對電網(wǎng)調度信息的全局監(jiān)控，可監(jiān)控電網(wǎng)中的直流電壓諧波與波動等指標，保證電網(wǎng)調度過程的有效運行。

結語

電力系統(tǒng)的調度監(jiān)控對電網(wǎng)的運行效率與建設管理具有重要的作用，也是電力企業(yè)能源生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。在建立電網(wǎng)調度控制模型的基礎上，結合網(wǎng)絡控制技術和通信技術進行電網(wǎng)調度監(jiān)控設計，有利于提高電網(wǎng)調度信息全局監(jiān)控能力。

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